Отримання знань

дистанційна підтримка освіти школярів

Проходження променів крізь плоскопаралельну пластинку

Явище повного внутрішнього відбивання

Дослід 1

Промені АВ і СD - паралельні.

Після проходження плоскопаралельної пластинки промінь, що вийшов з неї, і промінь, падаючий на неї, паралельні, і око бачить предмет, від якого йшов промінь АВ, дещо нижче від його дійсного положення.

Явище повного внутрішнього відбивання

Розглянемо падіння світлового променя з більш оптично густого середовища 1 (наприклад, води) в менш оптично густе середовище 2 (наприклад, повітря). З формули

видно, що при збільшенні кута α синус α збільшується, тому синус γ, а відповідно й кут γ, повинні також збільшуватися. Тому знайдеться деякий кут α₀, коли γ стане рівним 90°, і заломлений промінь почне ковзати по межі розділу двох середовищ (жовтий промінь). Цей кут можна визначити із закону заломлення:

Отже, , де α₀ - граничний кут повного відбивання.

При подальшому збільшенні α промінь вже не вийде в середовище 2, а повністю відіб'ється у середовище 1 (червоний промінь).

Отже, при падінні променя з більш оптично густого середовища в менш опрично густе при куті падіння більшому від граничного кута повного відбивання все світло повертається в попереднє середовище - явище повного внутрішнього відбивання.

n₂₁ (відносно повітря)		α_o для води ≈ 48^о α_o для скла ≈ 40^о
вода	- 1,33
скло	- 1,5
алмаз	- 2,4

Дослід 2. Повне внутрішнє відбивання у водяній струї

Застосування повного внутрішнього відбивання

Повне внутрішнє відбивання світла використовується в світловоді, в якості якого може виступати тонке скловолокно. Чим тонше скляний стержень, тим більше число відбивань світла виникає в ньому. Товщина скловолокна 10 мкм, зверху його вкривають тонким шаром скла з меншим показником заломлення. Набираючи декілька тисяч таких волокон, отримують пучок. Потім шліфують і полірують торці. Отриманий тонкий і гнучкий світловод застосовують для передачі чіткого зображення предмета безпосередньо в око спостерігача або на екран. Застосовуються для побудови оптоволоконних ліній зв'язку, а також в медицині (ендоскопія, діагностика захворювань внутрішніх органів, опромінювання онкопухлин), в дефектоскопії (визначення дефектів порожнин деталей).

Дослід 3. Демонстрація скловолокна.

Це цікаво!

Обидва аквалангіста намагаються подати світловий сигнал товаришу на містку над озером. Одному це вдалося, а другому - ні. Як ти думаєш, чому?

Яким бачиться з води рибалка, що зайшов у воду?

Відповідь. Може бути видно його ноги безпосередньо у воді (промінь 1), дзеркальне відображення ніг, відбите від поверхні (промінь 2), верхню частину рибалки видно безпосередньо через воду, але не там, де вона є насправді, а вище. Верхня частина тіла рибалки висить у повітрі без ніг!

Обережно, пірнальники! Камінь на дні водоймища людина бачить вище, ніж насправді. Тому глибина завжди нам здається меншою, ніж насправді.

Закінчити урок

Робочий зошит

В системі: гості - (1); користувачі - (0)