Урок_ЗАКОНЫ_ОТРАЖЕНИЯ_И_ПРЕЛОМЛЕНИЯ_СВЕТА

Тема урока: «Законы отражения и преломления света».
11класс
Цели и задачи:
 дать понятие об отражении, преломлении света;
 изучить зависимость угла преломления светового пучка от
угла его падения на границу раздела двух сред;
 сформулировать законы отражения, преломления света;
 объяснить физический смысл показателя преломления света;
 сформировать умение использовать законы отражения и
преломления света для объяснения простейших оптических
явлений;
 ознакомить с явлением полного отражения света и его
практическим применением.
Развивающая. Продолжать развивать у школьников
 навыки решения задач
 умение анализировать наблюдаемые явления
 делать выводы
Воспитательная.
 воспитание
организованности,
уверенности
в
себе,
самостоятельности, ответственности.
Оснащение занятия.
 Раздаточный материал: карточки индивидуального контроля.
 Оборудование: гелий-неоновый лазер, цилиндрическая линза,
оптическая шайба, набор оптических элементов, сосуд с водой,
стекло, закопченный шарик.
 Технические
средства:
мультимедийный
проектор,
компьютеры, диск «Открытая физика1.1»
Тип урока: интегрированный, комбинированный.
Литература.
1. Ланина И.Я.100 игр по физике: Кн. для учителя.-М.: Просвещение, 1995.
2. Мансуров А.Н., Мансуров Н.А. Физика 10-11кл. для шк.. с гуманитарным
профилем обучения : Кн.для учителя.-М.: Просвещение, 2000.
3. Самойленко П.И. Сборник задач и вопросов по физике. -М.: Издательский
центр «Академия»,2002.
4. Самойленко П.И.. Сергеев А.В. Физика (для нетехнических специальностей). –
М.: Мастерство.2002.
В результате изучения темы: «Отражение и преломление света»
учащиеся должны:
Знать физическую сущность явлений отражения и преломления
света, зависимость угла преломления светового пучка от угла его
падения на границу раздела двух сред; физический смысл
показателя преломления света; применение световодов в
медицине.
Уметь изображать падающий, отражённый, преломленный
лучи и обозначать соответствующие углы, решать задачи с
использованием законов отражения и преломления света,
полного отражения.
Ход урока.
I Организационный момент.
II Актуализация знаний.
Сегодня мы проводим интегрированный урок по физике и
информатике, который будет состоять из следующих этапов:
 повторение материала по теме: «Электромагнитная и
квантовая природа света»,
 изучение и закрепление нового материала по теме:
«Отражение и преломление света»,
 тестовый контроль на компьютере по данной теме.
1)К доске выходят два человека для выполнения индивидуальных
заданий по карточкам.
Карточка № 1
Первый в мире искусственный спутник Земли, запущенный в
Советском Союзе 4 октября 1957 г., имел на борту две
радиостанции, излучающие радиоволны 1 = 15 м и 2 = 7,5 м.
Вычислите частоты 1 и 2
электромагнитных колебаний,
генерируемых этими станциями. (Ответ: 1 = 20 МГц, 2 =40 МГц.)
Карточка № 2
Частота монохроматического излучения 6*1014 с-1. Определите
длину волны  данного излучения. (Ответ:  = 500 нм.)
2)Фронтальный опрос : « Физический марафон» (слайд)
1) Что изучает оптика?
2) В чем заключается сущность корпускулярной теории
света И. Ньютона?
3) В чем заключается сущность волновой теории света
Гюйгенса?
4) Чем было вызвано появление электромагнитной теории
света?
5) Сформулируйте закон прямолинейного распространения
света.
6) В чем заключается физический смысл принципа
Гюйгенса?
3) Проверка выполнения заданий по карточкам.
Ш Изучение нового материала.
Свет, излучаемый Солнцем, до того, как попасть в наши глаза
претерпевает множество изменений. Он отражается, преломляется,
рассеивается.
Изменяется
его
скорость,
направление
распространения,
интенсивность.
На
прошлом
занятии
сформировали представление о развитии взглядов на природу света,
а сегодня изучим законы отражения,
преломления света,
явление полного отражения света и его практическое применение.
Ученикам сообщается
 тема: «Отражение и преломление света» (слайд)
 План изучения темы (слайд)
1. Отражение света
2. Преломление света.
3. Полное отражение
4. Применение
Эксперимент и теория показывают, что в различных, прозрачных
средах свет распространяется с различными скоростями, меньше
скорости света в вакууме.(Чему равна скорость света в вакууме?)
Среда, во всех точках которой скорость распространения света
одинакова, называется оптически однородной.
Рассмотрим
явления
отражения
и
преломления
монохроматического света на границе раздела двух различных,
оптически однородных сред (демонстрация).
Отражение света
На границу раздела двух сред (воздух-стекло), скорости света в
которых равны v1 и v2
(v1>v2), падает световой луч 1, который
называется падающим лучом. Угол падения  - угол между
падающим лучом и нормалью к границе раздела.
На границе раздела двух сред свет частично отражается (луч 2), а
частично проходит (преломляется) во вторую среду (луч3). Луч 2 –
отраженный луч. Угол отражения  - угол между отраженным лучом
и нормалью к границе раздела (слайд).
1
2

1среда(воздух)
2 среда(стекло)

n1
n2> n1
Отражение и поглощение света падающего на него излучения
зависит от рода вещества, состояния поверхности, состава излучения
и угла падения.
Закон отражения света. (демонстрация).
 Падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с
перпендикуляром, проведенным к границе раздела сред в
точке падения;
 Угол падения равен углу отражения  = .
Преломление света(слайд)
Датский астроном и математик В.Снелл в
экспериментально открыл закон преломления света:
1621
г
1

n1
v1 ( воздух)
n2
v2 (стекло)
n2
>
n1

v 1 > v2
3
 Падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости
с перпендикуляром к границе раздела сред, проведенным в
точке падения;
 Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления
равно отношению скорости света в первой среде к скорости
света во второй среде.
sin
v1
sin 
v2
Из этой формулы следует, что при  = 0,  = 0 (так как v1 /v2 = 0),
т.е. луч, падающий нормально на границу раздела сред не
преломляется.
Абсолютным показателем преломления данной среды (n1 или
n2) называется показатель преломления среды относительно
вакуума; он показывает степень отличия величины скорости света в
данной среде по сравнению с вакуумом:
где с — скорость света в вакууме;
Очевидно, что абсолютный показатель преломления больше
единицы.
Учитывая, что показатели преломления двух сред обратно
пропорциональны скоростям распространения света в этих средах,
можно записать (слайд) закон преломления в виде:
где
n
— относительный показатель преломления второй среды
относительно
первой;
n1и n2
—
абсолютные
показатели
v
v
преломления первой и второй сред соответственно; 1 и 2 —
скорости света в первой и второй средах.
Среда с меньшим показателем преломления называется
оптически менее плотной, а среда с большим показателем –
оптически более плотной.
Полное отражение (слайд)
n2
(воздух)
(стекло)
n1
1

рис.1
3

 =90
3

=пр
2
1

> пр 
1
рис.2
2
рис.3
При прохождении света из оптически менее плотной среды в более
плотную, например , из воздуха в стекло или в воду,v1>v2 и согласно
закону преломления показатель преломления n>1. Поэтому при >
преломлённый луч приближается к перпендикуляру к границе
раздела двух сред. Если направить луч света в обратном
направлении – из оптически более плотной среды (с показателем
преломления(n1) в оптически менее плотную (с показателем
преломления n2<n1), например , из стекла в воздух, то согласно
закону преломления угол падения  будет меньше угла преломления
 (рис.1). Поэтому при некотором угле падения (= пр) угол
преломления окажется равным 90, т.е. преломленный луч будет
скользить вдоль границы раздела сред. Не входя во вторую среду
(рис 2).Угол пр называется предельным углом падения. При > пр
свет полностью отразится в первую среду(рис.3).Это явление носит
название полного отражения света. При sin  = 1 закон преломления
света принимает вид
при условии что
Предельный угол пр для сред «стекло- воздух»:
n1sinпр = n2sin
n1sinпр = n2sin90
sinпр = n2sin90 / n1 =1/1,5 = 0,62
пр = 42
Применение
Явление полного отражения света используют в призмах, в
волоконной оптике (световодах). Применение волоконной оптики
очень широко: от техники до медицины.
Сообщения учащихся с использованием слайдов.
1. Световоды в технике.
2. Эндоскопы.
IV Закрепление
Демонстрационные опыты (один ученик показывает опыты, а
остальные объясняют).
Карточка №5
1. Объяснить, почему кусочки льда, попав в воду, становятся
невидимыми.
2. Почему закопченный шарик в воздухе выглядит черным, а в
воде серебристым?
Ответы:
1.Показатель преломления воды (1,33) и льда (1,31) одинаковы и
свет
не
преломляется.
2. Вода не смачивает сажу, поэтому вокруг шарика остается
тонкий слой воздуха; лучи света испытывают полное отражение
от границы раздела вода-воздух.
2)Тестовый контроль на компьютере по теме «Отражение и
преломление света» и решение задач по данной теме.
Для этого учащиеся делятся пополам: одни решают задачу,
другие отвечают на вопросы теста, затем меняются.
Задача №1 (слайд)
Найти предельный угол полного отражения для сред «воздухалмаз», где для алмаза (n1=2,42), воздух (n2=1).
Задача №2 (слайд)
Скорость распространения света в первой среде 225000 км/с, а во
второй 200000 км/с. луч света падает на поверхность раздела этих
сред под углом 30 и переходит во вторую среду. Определите
угол преломления луча и показатель преломления второй среды
относительно первой.
Тестовый контроль на компьютере
I. На границе раздела двух сред свет частично….
1) Только отражается
2) Только преломляется
3) Отражается и преломляется*
II. При переходе света из оптически более плотной среды в
менее плотную среду наблюдается явление…
1) Прямолинейное распространение света
2) Полного отражение света*
3) Преломление света
III. Абсолютный показатель преломления среды
1) Показатель
вакуума.*
преломления
среды
относительно
2) Показатель преломления второй среды относительно
первой.
IV. Закон отражения света
1) Угол падения больше угла отражения.
2) Угол падения меньше угла отражения.
3) Угол падения равен углу отражения.
V. Закон преломления света
1) Отношение синуса угла падения к синусу угла
преломления равно отношению скорости света в
первой среде к скорости света во второй среде. *
2) Отношение синуса угла преломления к синусу угла
падения равно отношению скорости света в первой
среде к скорости света во второй среде.
Подведение итогов, домашнее задание.
Рефлексия.