 |
Законы прямолинейного распространения света.
|
|
|
|
Определение света. Светом называется электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом и вызывающее зрительные ощущения.
Понятие и свойства фотона. Фотон - греч. слово. Означает «свет». Является элементарной безмассовой частицей. Квант электромагнитного излу-чения.
Распространение света в однородной прозрачной среде. В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно.
Что такое луч? Луч – геометрическое понятие. В действительности в природе существуют световые лучи.
Понятие светового луча. Световой луч – линия, вдоль которой распространяется световая энергия.
Закон прямолинейного распространения света. Если между глазом и каким-нибудь источником света поместить непрозрачный предмет, то источник света мы не увидим. Объясняется законом прямолинейного распространения света: в однородной среде свет распространяется по прямым линиям.
Понятие рефракции света. Рефракция света – это отклонение луча света при переходе из одной среды в другую.
Закон отражения света. Угол падения равен углу отражения. Отраженный луч, падающий луч и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости.
Закон преломления света. При прохождении пучка света через границу раздела двух прозрачных сред, он разделяется на два: отраженный /преломленный (эффект ночного окна).
Математическая формула закона преломления света.
.
α - угол падения; β – угол преломления; n21 – относительный показатель преломления вещества второй среды по отношению к первой.
Явление полного внутреннего отражения света. Явление полного внутреннего отражения света – явление, при котором весь падающий свет отражается в более плотную среду.
|
|
|
Дисперсия света. Цвет и свет.
Дисперсия света. Дисперсия света (разложение света) – это зависимость показателя преломления n вещества от частоты f (длины волны l) света или зависимость фазовой скорости световых волн от частоты. Демонстрация дисперсии в природе.
Опыты И. Ньютона по определению дисперсии. Радуга в небе – это самый характерный пример дисперсии света в природе. Первым попытался объяснить дисперсию в 17 в. И. Ньютон, пропустив узкий пучок солнечного света через стеклянную треугольную призму. Появившуюся на экране радужную полоску Ньютон назвал спектром.
Понятие спектра. Спектр (лат. spectrum «виде́ние») в физике – это распределение значений физической величины (обычно энергии, частоты или массы). Обычно под спектром подразумевается электромагнитный спектр - спектр частот (или то же самое, что энергий квантов) электромагнитного излучения.
7 основных цветов радужного спектра, определенных И. Ньютоном. В спектре Ньютон выделил 7 основных цветов: Красный; Оранжевый; Желтый; Зеленый; Голубой; Синий; Фиолетовый.
Определение дисперсии. Дисперсия – это проявление зависимости показателя преломления света от длины (частоты) волны.
Волновые свойства света.
Понятие интерференции световых волн. Интерференцией световых волн называется сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства.
Понятие когерентности волн. Условия интерференции: волны должны быть когерентны. Когерентность – это согласованность. В простейшем случае когерентными являются волны одинаковой длины между которыми существует постоянная разность фаз.
Томас Юнг и значение его открытий для науки. Томас Юнг (1773 – 1829) - английский ученый, один из создателей волновой оптики. Работы в области оптики, акустики, теплоты, механики, математики, астрономии, геофизики, филологии, зоологии. Однако в истории науки наиболее известен как физик. Объяснил (1793) явление аккомодации глаза изменением кривизны хрусталика.
|
|
|
Использование интерференции света в технике. Проверка качества обработки поверхности до одной десятой длины волны. Несовершенство обработки определяют по искривлению интерференционных полос образующихся при отражении света от проверяемой поверхности. Интерферометры служат для точного измерения показателя преломления газов и других веществ, длин световых волн. Просветление оптики. Объективы фотоаппаратов и кинопроекторов, перископы подводных лодок и другие оптические устройства состоят из большого числа оптических стекол.
Понятие и определение дифракции. Дифракция – это явление огибания волнами препятствий. Дифракция света это отклонение света от прямолинейного распространения на резких неоднородностях среды.
Открытие и объяснение дифракции света физиками 17 в. Дифракция была открыта Ф. Гримальди в конце XVII в. Объяснение явления дифракции света дано Т.Юнгом и О. Френелем, которые описали свои эксперименты по наблюдению явлений интерференции и дифракции света и объяснили свойство прямолинейности распространения света с позиций волновой теории.
Свет как поток частиц.
Определение Фотона. Фотон - материальная, электрически нейтральная частица, квант электромагнитного поля (переносчик электромагнитного взаимодействия).
Энергия и масса фотона. Энергия фотона – квант света.
где h - постоянная Планка; v - частота волны; λ - длина волны; с - скорость фотона: 3 · 108. Масса фотона m = 0.
Основные физические свойства фотона. Является частицей электромагнитного поля. Движется со скоростью света. Существует только в движении. Остановить фотон нельзя: он либо движется со скоростью, равной скорости света, либо не существует; следовательно, масса покоя фотона равна нулю.
Явление фотоэффекта – открытие и определение. Фотоэффектом называют вырывание электронов из вещества под действием света.
Демонстрация явления фотоэффекта.
«Красная» граница фотоэффекта. «Красная» граница фотоэффекта – это минимальная частота νmin или максимальная λmax длина волны света при которой ещё возможен внешний фотоэффект, т.е. начальная кинетическая энергия фотоэлектронов больше нуля.
|
|
|
А. Эйнштейн и его научные открытия. Альберт Эйнште́йн (1879 – 1955). Физик-теоретик, один из основателей современной теоретической физики, лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года. Почётный доктор около 20 ведущих университетов мира, член многих Академий наук, в том числе иностранный почётный член АН СССР (1926). Разработал несколько значительных физических теорий: Специальная теория относительности (1905). В её рамках - закон взаимосвязи массы и энергии; Общая теория относительности (1916). Квантовая теория фотоэффекта. Квантовая теория теплоёмкости. Квантовая статистика Бозе-Эйнштейна. Статистическая теория броуновского движения, заложившая основы теории флуктуаций. Теория индуцированного излучения. Теория рассеяния света на термодинамических флуктуациях в среде.
Демонстрации:
Опыт Армана Физо.
Световой луч.
Закон прямолинейного распространения света.
Закон отражения света.
Закон преломления света.
Явление полного внутреннего отражения света.
Дисперсия света в природе.
Опыты И. Ньютона по определению дисперсии.
Интерференция механической волны.
Опыт интерференции света Т. Юнга.
Работа интерферометра при тестировании пачкордов.
Дифракция механической волны.
Опыты Т.Юнга по изучению дифракции света.
Явление фотоэффекта.
Контрольные вопросы:
1. Назовите основные этапы в развитии представлений о физической природе света.
2. Расскажите о первых попытках исследовать свет. Пифагор Самосский и его теория света.
3. Назовите две «взаимоисключающие» гипотезы о природе света в 17 в.
4. Назовите основные этапы развития корпускулярной теории света.
5. Назовите основные события развития волновой теории света.
6. Назовите значение скорости света в вакууме.
7. Сформулируйте понятие скорости света в свободном пространстве (вакууме).
8. Назовите показатель скорости света в опытах Армана Физо.
9. Сформулируйте диалектические аспекты научных представлений о природе света.
|
|
|
10. Сформулируйте свойства света в современном естествознании.
11. Сформулируйте законы прямолинейного распространения света.
12. Сформулируйте общепринятое в науке определение света.
13. Раскройте понятие и свойства фотона.
14. Покажите на примере особенности распространения света в однородной прозрачной среде.
15. Сформулируйте понятие: «луч света».
16. Сформулируйте закон прямолинейного распространения света.
17. Раскройте понятие рефракции света.
18. Сформулируйте закон отражения света.
19. Сформулируйте закон преломления света.
20. Воспроизведите математическую формулу закона преломления света.
21. Объясните на практических примерах явление полного внутреннего отражения света.
22. Раскройте понятие дисперсии света.
23. Расскажите о значении опытов И. Ньютона по определению дисперсии.
24. Раскройте понятие спектра.
25. Назовите 7 основных цветов радужного спектра, определенных И. Ньютоном.
26. Сформулируйте и назовите волновые свойства света.
27. Раскройте понятие интерференции световых волн.
28. Раскройте понятие когерентности волн.
29. Раскройте значение для науки открытий Т. Юнга.
30. Приведите примеры использования интерференции света в технике.
31. Раскройте понятие и дайте определение дифракции.
32. Расскажите об открытии дифракции света физиками 17 в.
33. Объясните свойства света, как потока частиц.
34. Дайте определение энергии фотона.
35. Объясните понятие массы фотона.
36. Назовите основные физические свойства фотона.
37. Объясните явление фотоэффекта.
38. Объясните, что такое «красная граница фотоэффекта».
39. Расскажите об исследованиях света А. Эйнштейном.
Литература:
1. Ахмедова Т.И., Мосягина О.В. Естествознание: Учебное пособие / Т.И. Ахмедова, О.В. Мосягина. – М.: РАП, 2012. – С. 86-101.
|
|
|
