Розвиток уявлень про природу світла. Поширення світла в різних середовищах. Джерела і приймачі світла презентация

Розвиток уявлень про природу світла. Поширення світла в різних середовищах. Джерела і приймачі світла.

Чи має світло вагу? Чи має світло вагу? Чи займає воно весь простір? Чи вдаряє світло тіло під час падіння на нього? Гаряче чи холодне світло? З якою швидкістю світло поширюється? Якщо світло не може пройти через тонкий папір картону, то як він проходить через товстий шар скла?

1. Ідеї давніх філософів. Перші уявлення про природу світла були закладені ще з давніх-давен. Грецький філософ Платон (427–327 рр до н.е.) створив одну з перших теорій світла.

Евклід і Арістотель (300–250 рр до н.е.) дослідним шляхом установили такі основні закони оптичних явищ, як прямолінійне поширення світла й незалежність світлових пучків, відбиття й заломлення. Арістотель уперше пояснив сутність зору. Евклід і Арістотель (300–250 рр до н.е.) дослідним шляхом установили такі основні закони оптичних явищ, як прямолінійне поширення світла й незалежність світлових пучків, відбиття й заломлення. Арістотель уперше пояснив сутність зору.

2. Корпускулярна теорія світла Ньютона XVII столітті данський астроном Ремер (1644–1710) виміряв швидкість поширення світла.

Італійський фізик Гримальді (1618–1663) відкрив явище дифракції. Італійський фізик Гримальді (1618–1663) відкрив явище дифракції.

Геніальний англійський учений І. Ньютон (1642–1727) розвинув корпускулярну теорію світла, відкрив явища дисперсії й інтерференції, Геніальний англійський учений І. Ньютон (1642–1727) розвинув корпускулярну теорію світла, відкрив явища дисперсії й інтерференції, Корпускулярна теорія світла, розвинена Ньютоном, полягає в тому, що світлове випромінювання розглядається як безперервний потік дрібних частинок — корпускул, які, випущені джерелом світла, з великою швидкістю летять в однорідному середовищі прямолінійно й рівномірно.

Расмус Бартолін (1625–1698) виявив подвійну променезаломлюваність в ісландському шпаті, заклавши тим самим основи кристалооптики. Расмус Бартолін (1625–1698) виявив подвійну променезаломлюваність в ісландському шпаті, заклавши тим самим основи кристалооптики.

3. Хвильова теорія світла Гюйгенса З погляду хвильової теорії світла, основоположником якої є Х. Гюйгенс, світлове випромінювання являє собою хвильовий рух. Світлові хвилі Гюйгенс розглядав як пружні хвилі високої частоти, що поширюються в особливому пружному й густому середовищі — ефірі, який заповнює всі матеріальні тіла, проміжки між ними й міжпланетні простори.

1801 р. Юнг на основі хвильових подань доволі просто й наочно роз’яснив інтерференцію світла й розвинув у такий спосіб хвильову теорію світла. 1801 р. Юнг на основі хвильових подань доволі просто й наочно роз’яснив інтерференцію світла й розвинув у такий спосіб хвильову теорію світла.

1818 р. Френель незалежно від Юнга докладно розвинув теорію дифракції й інтерференції світла, показавши при цьому, що інтерференція є прямим наслідком хвильової природи світла. 1818 р. Френель незалежно від Юнга докладно розвинув теорію дифракції й інтерференції світла, показавши при цьому, що інтерференція є прямим наслідком хвильової природи світла.

Остаточний удар по корпускулярній теорії було завдано дослідами Фуко, що виміряв швидкість світла у воді, значення якої відповідало результатам, отриманим на основі хвильової теорії. Остаточний удар по корпускулярній теорії було завдано дослідами Фуко, що виміряв швидкість світла у воді, значення якої відповідало результатам, отриманим на основі хвильової теорії. Хвильова теорія з єдиної точки зору пояснила всі відомі тоді явища й передбачила ряд нових.

4. Основні поняття геометричної оптики Джерела світла - природні тіла або технічні пристрої різної конструкції і різними способами перетворення енергії, основним призначенням яких є отримання світлового випромінювання (як видимого так і з різною довжиною хвилі, наприклад інфрачервоного).

У джерелах світла використовується в основному електроенергія, але так само іноді застосовується хімічна енергія і інші способи генерації світла (триболюмінесценція, радіолюмінісценція, біолюмінесценція). У джерелах світла використовується в основному електроенергія, але так само іноді застосовується хімічна енергія і інші способи генерації світла (триболюмінесценція, радіолюмінісценція, біолюмінесценція).

Досліди показують, що всі сильно нагріті тіла випромінюють світло. Нагріті тіла, що випромінюють світло, називають тепловими джерелами світла. Досліди показують, що всі сильно нагріті тіла випромінюють світло. Нагріті тіла, що випромінюють світло, називають тепловими джерелами світла.

Холодні джерела світла — це тіла, які світяться за температури, наближеної до кімнатної. Холодні джерела світла — це тіла, які світяться за температури, наближеної до кімнатної.

Приймачі світла — пристрої, зміна стану яких під дією потоку оптичного випромінювання служить для виявлення цього випромінювання, його вимірювання, а також для фіксування й аналізу оптичних зображень випромінюючих об'єктів. Приймачі світла — пристрої, зміна стану яких під дією потоку оптичного випромінювання служить для виявлення цього випромінювання, його вимірювання, а також для фіксування й аналізу оптичних зображень випромінюючих об'єктів.

Основними поняттями геометричної оптики є пучок і промінь. Промінь — це лінія, що вказує напрямок перенесення світлової енергії.

На практиці всі джерела світла мають розміри. Світна ж точка є найпростішим джерелом світла, яке може уявити собі людина. Промені світла, що виходять з неї, ніде не перетинаються і являють собою цілком упорядковану світлову картину. На практиці всі джерела світла мають розміри. Світна ж точка є найпростішим джерелом світла, яке може уявити собі людина. Промені світла, що виходять з неї, ніде не перетинаються і являють собою цілком упорядковану світлову картину.

Точкове джерело світла є фізичною моделлю джерела світла, відстань до якого в багато разів більше від розмірів джерела Точкове джерело світла є фізичною моделлю джерела світла, відстань до якого в багато разів більше від розмірів джерела

5. Закон прямолінійного поширення світла Світло в порожнечі або однорідному середовищі поширюється прямолінійно.

Тінь — ділянка простору, у яку не потрапляє світлова енергія від джерела світла (або інакше: ділянка простору, з якої не можна побачити джерело світла). Тінь — ділянка простору, у яку не потрапляє світлова енергія від джерела світла (або інакше: ділянка простору, з якої не можна побачити джерело світла). Півтінь — ділянка простору, у яку світлова енергія від джерела світла потрапляє частково (або інакше: ділянка простору, з якої джерело світла можна побачити лише частково).

Утворенням тіні й півтіні пояснюють сонячні й місячні затемнення. Під час сонячного затемнення повна тінь від Місяця падає на Землю. Із цього місця Землі Сонця не видно. Коли Місяць, обертаючись навколо Землі, потрапляє в її тінь, то спостерігаємо місячне затемнення. Утворенням тіні й півтіні пояснюють сонячні й місячні затемнення. Під час сонячного затемнення повна тінь від Місяця падає на Землю. Із цього місця Землі Сонця не видно. Коли Місяць, обертаючись навколо Землі, потрапляє в її тінь, то спостерігаємо місячне затемнення. У тих місцях Землі, куди впала тінь, буде спостерігатися повне затемнення Сонця. У місцях півтіні тільки частина Сонця буде закрита Місяцем, тобто відбудеться часткове затемнення Сонця.

Вчимося розв’язувати задачі. Задача 1. Ви стоїте на березі річки, а на протилежному березі є дерево, висота якого вам відома. Опишіть спосіб, за допомогою якого можна вимірити ширину річки, якщо у вашому розпорядженні є лінійка з поділками Задача 2. Чи може тінь на стіні від горизонтально розташованого стержня бути коротшою, ніж стержень, якщо джерелом світла є сонце? Довшою, ніж стержень? Зробіть схематичні рисунки, що пояснюють вашу відповідь.

Запитання на закріплення У чому проявляються хвильові властивості світла? Які переваги й недоліки корпускулярної теорії світла? Які переваги й недоліки хвильової теорії світла? Що являє собою промінь світла (у фізичному сенсі)? Наведіть приклади точкових і протяжних джерел світла. Чи доводилося вам бачити пучки світла? Наведіть приклади. Завдяки чому можна побачити пучок світла з боку?  Чим відрізняється математичне тлумачення променя світла від фізичного? Чому утворення тіні є доказом прямолінійності поширення світла? Чому форма тіні предмета нагадує форму цього ж предмета? Як довести, що світло в однорідному середовищі поширюється прямолінійно?

Домашнє завдання Задача 1. На рисунку схематично зображено будівлю. Перед нею треба розмістити ліхтар так, щоб точка 1 потрапила у тінь, а точки 2 і 3 вночі були освітлені цим ліхтарем. Повторіть у зошиті цей рисунок і покажіть ділянку можливого розміщення ліхтаря. - Задача 2. Батько вищий за сина на 60 см, а тінь батька довша, ніж тінь сина, на 90 см. Який зріст сина, якщо довжина його тіні 180 см?

Відбивання світла. Заломлення світла. Закони заломлення світла.

Відбиття світла Лінія MN — перпендикуляр до межі розділу двох середовищ. Промінь S — падаючий промінь; промінь S1 — відбитий промінь; промінь S2 — заломлений промінь; α — кут падіння; β — кут відбиття; γ — кут заломлення.

∠α = ∠β Промінь падаючий, промінь відбитий і перпендикуляр до поверхні в точці падіння лежать в одній площині. Кут відбиття дорівнює куту падіння. Хід променів під час відбиття світла має властивість оборотності: якщо точковий об’єкт і його зображення поміняти місцями, то променева картина відбиття не зміниться; зміниться при цьому лише напрямок променів.

Дзеркальне й розсіяне відбиття Світло, відбите від шорсткуватої поверхні, взагалі не утворює якогось пучка не має певного напрямку: воно розсіюється поширюється у всіх напрямках. Таке відбиття називається розсіяним (дифузійним). Якщо ж поверхня гладка, то відбиття буде дзеркальним, тобто відбите світло утворить вузький пучок.

Заломлення світла Закон заломлення світла:  заломлений промінь лежить в одній площині з падаючим променем і перпендикуляром до межі розділу двох середовищ, поставленим у точці падіння променя; відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величиною постійною для двох цих середовищ: Величина n називається відносним показником заломлення двох даних середовищ.

Якщо промінь падає в дане середовище з вакууму, величина n називається абсолютним показником заломлення (або просто показником заломлення)цього середовища. Показник заломлення повітря дуже мало відрізняється від одиниці, а показник заломлення води дорівнює приблизно 1,33. Те із двох середовищ, у якого показник заломлення більше, називають оптично густішим.

Повне відбиття   Якщо падаючий промінь спрямований з оптично густішого середовища в оптично менш густе (наприклад, з води в повітря), sinα/sinβ менший 1 Цей кут падіння α0 називається граничним кутом повного відбиття - мінімальний кут падіння світла, починаючи з якого виникає явище повного внутрішнього відбивання. Повне внутрішнє відбивання - явище відбивання світла від оптично менш густого середовища, за якого заломлення відсутнє, а інтенсивність відбитого світла практично дорівнює інтенсивності падаючого.

Застосування повного відбивання світла волоконна оптика (передача світла та зображення, інформації); волоконно -оптичні пристрої використовуються в медицині як ендоскопи – зонди. в призматичних біноклях, перископах, дзеркальних фотоапаратах, катафотах.

Хід світлових променів у плоско паралельній пластинці

Хід променів у призмі

Розв’язування задач Задача 1. На горизонтальному дні озера глибиною 1,8м лежить плоске дзеркало. На якій відстані S від місця входження променя у воду цей промінь знову вийде на поверхню води після відбивання від дзеркала? Кут падіння променя 300. Задача 2. Кут падіння паралельних променів на плоско паралельну пластину дорівнює 60°. Знайдіть відстань між точками, в яких з пластини виходять паралельні промені. Якщо відстань між променями. Що пройшли крізь пластину рівна 0,7 см.

Домашнє завдання Задача 1. Хлопчик намагається влучити палицею в предмет, що лежить на дні струмка завглибшки 40см. На якій відстані від предмета палиця впаде на дно струмка, якщо хлопчик, точно прицілившись, кине палицю під кутом 450 до поверхні води? (Відповідь: 14см.)  Задача 2. Граничний кут падіння при переході променя із скипидару в повітря дорівнює 420. Чому дорівнює швидкість поширення світла у скипидарі? (Відповідь: 2,01·108 м/с.)