Площина СВ огинає вторинні хвилі в другому середовищі і є хвильовий поверхнею преломленной хвилі.
Кут падіння a променя дорівнює куту DAB в трикутнику ADB (боку одного з цих кутів перпендикулярні сторонам іншого). отже,
DB = u1Dt = АВ sina (1)
Заломлений промінь - це продовження виділеного променя від точки зламу на поверхні розділу середовищ. Кут між заломленим променем і нормаллю KL до поверхні називається кутом заломлення # 946; ( «Бета» - буква грецького алфавіту).
кут заломлення # 946; дорівнює куту AВC трикутника АСВ. Тому
АС = u2Dt = АВ sin # 946; (2)
Розділивши почленно рівності (1) і (2) отримаємо:
де - постійна величина, яка не залежить від кута падіння променя.
Співвідношення (3) виражає закон заломлення світла:
Ставлення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величина постійна для даних двох середовищ; падаючий і заломлений промінь і перпендикуляр, відновлений до поверхні в точці падіння, лежить в одній площині.
Експериментальне підтвердження закону заломлення. Закріпимо на оптичному диску скляний напівциліндр так, щоб його центр співпадав з центром диска (рис. 13).
Мал. 13. Експериментальне підтвердження закону заломлення
На нього спрямований світловий пучок АТ від освітлювача. Ми бачимо відбитий промінь ОВ іпереломлені промінь ОЕ. Вимірювання кутів падіння - # 945; і заломлення - # 946; покаже, що ставлення їх сі-нусов при різних кутах падіння залишається незмінним і так само n2,1.
Відносний і абсолютний показники заломлення. Величина, що входить в закон заломлення світла, називається відносним показником заломлення або показником заломлення другого середовища відносно першого. За допомогою принципу Гюйгенса розкривається фізичний зміст відносного показника заломлення. Відносний показник заломлення дорівнює відношенню швидкостей світла в середовищах, на кордоні якого відбувається заломлення:
де n21 - постійна величина, яка не залежить від падіння променя.
Якщо швидкість світла в другому середовищі менше, ніж в першій, то кут заломлення # 946; менше кута падіння.
Показник заломлення середовища щодо вакууму називається абсолютним показником заломлення цього середовища. Він дорівнює відношенню синуса кута падіння до синуса кута заломлення при переході світлового променя з вакууму в цю середу, а також стосовно швидкості світла у вакуумі з до швидкості світла в середовищі # 965 ;:
де n - абсолютний показник заломлення.
Найчастіше доводиться розглядати перехід світла через кордон повітря - тверде тіло або повітря - рідина, а не через кордон вакуум - середа. Однак абсолютний показник заломлення твердого тіла або рідкої речовини незначно відрізняється від показника заломлення того ж речовини щодо повітря.
Відносний показник заломлення n2,1 можна виразити через абсолютний показник заломлення n1 і n2 першої і другої середовищ. Так як n1 і n2, то
З двох середовищ та, в якій швидкість менше, називається оптично більш щільною, а та, в якій швидкість світла більше, - оптично менш щільною. Наприклад, скло є оптично більш щільною середовищем, ніж повітря, а лід - оптично менш щільною, ніж вода.
При вивченні теми «Рішення задач» ставляться цілі:
1) освітня - формування навички застосування законів відображення і заломлення світла при вирішенні завдань,
2) розвиваюча - розвиток умінь практично підтверджувати закони відображення і заломлення світла при вирішенні завдань,
3) виховна - розвиток умінь правильно оформляти рішення задач.
При вивченні теми «Дисперсія світла. Лабораторна робота «Спостереження дисперсії світла» »ставляться цілі:
1) освітня - формування поняття дисперсії світла, переконатися в складному складі білого світла,
2) розвиваюча - розвиток умінь практично підтверджувати спостереження при виконанні лабораторної роботи,
3) виховна - розвиток умінь правильно оформляти звіт по лабораторній роботі.
Дисперсія світла. Явище розкладання білого світла в спектр за допомогою скляної призми вперше вивчив І. Ньютон. Поставивши на шляху вузького пучка сонячного світла призму, він отримав на стіні радужен-ву смужку, яку назвав спектром (рис. 14 а, б).
Рис 14. Досвід И.Ньютона.
В спектрі білого світла И.Ньютон виділив сім кольорів: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій і фіолетовий.
Пояснюючи результати цього досвіду, Ньютон прийшов до висновку, що біле світло має складний склад, світлові пучки різного кольору переломлюються речовиною неоднаково. Сильніше переломлюються промені фіолетового кольору, а найменше - червоного кольору (рис. 14, б). Завдяки тому, що кут заломлення в призмі різний для променів різного кольору, з неї вони виходять розділеними.
І. Ньютон на досвіді також показав, що з певних спектральних квітів можна отримати біле світло.
Відомо, що світло являє електромагнітні хвилі. Колір, видимий оком, визначається частотою хвилі. Наприклад, випромінювання червоного кольору відповідає хвиля з частотою 4 * 1014 Гц, а фіолетового - 8 · * 1014 Гц. Отже, освіту за допомогою призми спектра свідчить про існування залежності абсолютного показника заломлення п скла від частоти # 957; світла: n = f (). Це явище отримало назву дисперсії світла (від латинського dispergo - розсіювати, розвіювати).
Швидкість світла у вакуумі дорівнює приблизно 300 000 000 м / с. Швидкість в вакуумі для світла будь-якої частоти одна і та ж. Абсолютний показник заломлення середовища n =. Висловимо з цієї формули швидкість світла в речовині:. Значить, червоне світло поширюється в речовині з більшою швидкістю, ніж фіолетовий, так як показник заломлення для нього менше, ніж для фіолетового.
Дисперсія - це явище залежності показника заломлення або швидкості світла від частоти.
При вивченні теми «Інтерференція світла. Лабораторна робота «Спостереження інтерференції світла» ставляться цілі:
1) освітня - формування поняття інтерференції світла,
2) розвиваюча - розвиток умінь практично підтверджувати спостереження при виконанні лабораторної роботи,
3) виховна - розвиток умінь правильно оформляти звіт по лабораторній роботі.
При вивченні теми «Рішення задач» ставляться цілі:
1) освітня - формування навички вирішення завдань на застосування законів прямолінійного поширення, відображення і заломлення світла,
2) розвиваюча - розвиток умінь практично підтверджувати закони прямолінійного поширення, відображення і заломлення світла при вирішенні завдань,
3) виховна - розвиток умінь правильно оформляти рішення задач.
Таким чином, вибір певних прийомів, використання елементів технологій дозволить так сконструювати навчальний процес, щоб урок відповідав сучасним вимогам і викликав інтерес у учнів.
2.2 Фізичний експеримент при вивченні теми «Світлові хвилі»