Fenomenul de prezentare a reflexiei interne totale. Prezentare pe tema „reflexia totală a luminii”. Legea reflexiei totale -

În această lecție, vă veți familiariza cu fenomenul refracției luminii și veți afla cum se propagă lumina în diferite medii.

Planul lecției:

• 1. .
• 2. Unghi limitativ de reflexie totală. Legea reflexiei totale.
• 3. Unghi limitativ de reflexie totală pentru unele medii.
• 4. Fibră optică. ghid de lumină
• 5. Prisme reflectorizante.
• 6. Concluzii.

• La trecerea de la optică Mai puțin mediu dens V optic Mai mult unghi dens de refracție Mai puțin perpendicular .
• La trecerea de la optică Mai mult mediu dens V optic Mai puțin unghi dens de refracție Mai mult unghiul de incidenţă şi fasciculul de refracţie deviază spre interfață între două medii .

La trecerea de la optică Mai mult mediu dens V optic Mai puțin fascicul dens, refractat de lumină este deviat spre granița dintre doi miercuri de la direcția sa inițială .

42º - este unghiul la care o rază de lumină din sticlă nu trece în al doilea mediu, ci se reflectă complet

Limitarea unghiului de reflexie

Păcat γ

Păcat α ̥

n

n

2

1

= ─

n = 1

Sin90º = 1

1

γ = 90º

─ unghi limită

α

reflexie totală

0

Păcat α ̥ = ─

n

─ legea completului

reflexii

2

Unghiul limită de reflexie totală

• Cel mai mic unghi de incidență α , la care are loc fenomenul de reflexie totală a luminii, se numește unghi limitator de plin reflexii .

• Pentru unghiul de reflexie totală este îndeplinită condiția - sinusul unghiului de reflexie totală este invers proporțional cu indicele de refracție relativ al luminii.

0

0

Păcat α ̥ = ─

n

3. Limitarea unghiului de reflexie și indicele de refracție n pentru unele medii

miercuri

Limitarea unghiului de reflexie

Apă (la 20 ºС)

48º35′ ≈ 48º

Sticlă

41º50′ ≈ 42º

Cuarţ

Rubin

Diamant

24º40′ ≈ 24º

4. Fibră optică

• Se bazează pe transmiterea luminii și a imaginilor prin mănunchiuri de fibre flexibile transparente - ghiduri de lumină.
• Ghid de lumină - Aceasta este o fibră cilindrică subțire din sticlă de cuarț cu adaos de germaniu sau bor.
• Grosimea fibrelor este de la 100 µm la 1 µm sau mai puțin.
• Fibrele sunt colectate în mănunchiuri cu un număr de fibre de până la un milion.

cablu de fibră

folosit pentru a transfera

• informații din interiorul computerului și pentru comunicarea diferitelor computere între ele;
• imagini de televiziune.

ghid de lumină

Datorită reflexiei totale multiple, lumina poate fi direcționată de-a lungul oricărei căi curbe.

reflectorizant

prisme

Concluzie:

se observă reflexia totală

• când lumina trece din optică Mai mult mediu dens V optic Mai puțin dens;
• când unghiul de incidenţă atinge unghiul limitativ de reflexie totală.

Legea reflexiei totale -

sinusul unghiului de reflexie totală este invers proporțional cu indicele de refracție relativ al luminii.

n

Păcat α ̥ = ─

slide 1

Seminar pe tema: „Unde de lumină” Reflexie totală
Întocmit de: Elevii clasei 11 „A” Romanchenko Valeria, Schipanova Elena, Filippova Alena.

slide 2

Poveste scurta
Chiar și vechiul om de știință roman Pliniu, în „Istoria naturală”, scrisă cu aproximativ 2 mii de ani în urmă, a vorbit despre scafandrii de perle care au luat ulei de măsline în gură înainte de a se scufunda și l-au eliberat sub apă. Filmul de ulei care se răspândește pe suprafața mării, al cărui indice de refracție este mai mare decât cel al apei, a redus drastic luminozitatea strălucirii și a îmbunătățit vizibilitatea. Simplul fenomen al reflecției interne totale, descris pentru prima dată de Johannes Kepler la începutul secolului al XVII-lea și aparent bine studiat, a devenit astăzi obiectul unei atenții deosebite. Și pentru prima dată aceste efecte au fost studiate de fizicianul rus Alexander Alexandrovich Eichenwald cu exact mai bine de o sută de ani în urmă.

slide 3

reflexie totală
- acesta este fenomenul de reflexie a luminii dintr-un mediu optic mai puțin dens, în care nu există refracția luminii, iar intensitatea luminii reflectate este aproape egală cu intensitatea luminii incidente.

slide 4

TEORIE
Deoarece lumina trece de la un mediu optic mai dens la unul optic mai puțin dens, unghiul de refracție în acest caz este mai mare decât unghiul de incidență a. Odată cu creșterea unghiului de incidență al razelor de la sursă la interfața dintre două medii, va veni un moment în care raza refractată va merge de-a lungul interfeței dintre medii, adică = 90°. Unghiul de incidență corespunzător acestei valori se numește unghiul limită de reflexie internă totală - a0.

slide 5

Unghiul limitativ de reflexie totală este unghiul de incidență la care lumina nu este refractă, ci reflectată și alunecă de-a lungul interfeței dintre două medii. Unghiul de refracție = 90°

slide 6

Reflexia totală este folosită în așa-numita fibră optică pentru a transmite lumina și imaginile prin fascicule de fibre flexibile transparente - ghiduri de lumină. Ghidul de lumină este o fibră de sticlă cilindrică acoperită cu o manta dintr-un material transparent cu un indice de refracție mai mic decât cel al fibrei. Datorită reflexiei totale multiple, lumina poate fi direcționată de-a lungul oricărei căi (drepte sau curbe).

Slide 7

Fibrele sunt colectate în mănunchiuri. În acest caz, un element al imaginii este transmis prin fiecare dintre fibre. Fasciculele de fibre sunt folosite, de exemplu, în medicină pentru a studia organele interne.Pe măsură ce tehnologia de fabricare a fasciculelor lungi de fibre - ghidajele de lumină se îmbunătățește, comunicarea (inclusiv televiziunea) cu ajutorul razelor de lumină este din ce în ce mai utilizată.

Slide 8

Slide 9

PRACTICĂ
vorbește despre fenomenele din natură asociate cu reflexia totală a luminii.
Reflexia internă totală poate fi observată atunci când priviți de sub apă la suprafață: la anumite unghiuri la interfață, nu se observă partea exterioară, dar este vizibilă o reflexie în oglindă a obiectelor care se află în apă.

Slide 10

2. Fenomenul unui miraj se explică printr-un fenomen intern complet. Un miraj este un fenomen optic în atmosferă: reflectarea luminii de către o graniță între straturi de aer care diferă brusc în ceea ce privește căldura. Pentru observator, o astfel de reflecție constă în faptul că, împreună cu un obiect îndepărtat, este vizibilă imaginea sa imaginară, deplasată față de obiect.

slide 11

3.Curcubeul. Cel mai adesea, se observă un curcubeu primar, în care lumina suferă o reflexie internă.În curcubeul primar, culoarea roșie este în afara arcului, raza sa unghiulară este de 40-42 °.

slide 12

4. Fenomen optic complex din atmosferă, format din mai multe forme de miraje, în care obiectele îndepărtate sunt văzute în mod repetat și cu diverse distorsiuni. Fatamorgana apare atunci când în atmosfera inferioară se formează mai multe straturi alternative de aer de densitate diferită, capabile să dea reflexii în oglindă. Ca rezultat al reflexiei, precum și al refracției razelor, obiectele din viața reală oferă mai multe imagini distorsionate la orizont sau deasupra acestuia, suprapunându-se parțial și schimbându-se rapid în timp, ceea ce creează o imagine bizară.

slide 13

Cum să explic „jocul cu pietrele”? În bijuterii, pietrele sunt tăiate în așa fel încât fiecare fațetă să aibă o reflectare totală a luminii.

Slide 14

periscop
binoclu
camera de filmat

slide 15

slide 16

Realizări noi
La început, reflecția totală a fost doar un fenomen curios. Acum duce treptat la o revoluție. Charles Kao a fost distins cu Premiul Nobel pentru Fizică în 2009 pentru „realizări de pionierat în transmiterea luminii prin fibre pentru comunicații optice”. Descoperirea lui Cao din 1966 a deschis calea fibrelor optice, care sunt folosite astăzi în televiziunea și comunicațiile prin internet. El a reușit să dezvolte o metodă de producere a fibrei optice ultra-pure, datorită căreia a devenit posibilă transmiterea semnalelor luminoase fără distorsiuni pe o distanță de până la 100 km, față de doar zeci de metri, care era limita la acel moment. timp.

Slide 17

Bibliografie:
Prezentare „Reflexia totală a luminii”. Gordon G.V. Optica geometrică. http://www.rusedu.ru/detail_6171.html Borisov K. Sisteme de iluminat cu fibră optică. http://www.trikita.by/service6.html Bukhovtsev B.B., Myakishev G.Ya. Manual de fizică clasa a 11-a. M.:Prosveshchenie.2010 Varaksina E.I. Reflexia internă totală a luminii într-un lichid. http://fiz.1september.ru/articles/2009/17/14 . Kasyanov V.A. Manual de fizică clasa a 11-a. M.: Drofa.2002 Latyshevskaya T. Yu., Novoselov K. S. Nanotechnologies for Fiber Optics. http://www.kabel-news.ru/ http://traditio.ru/wiki/ Reflecție internă http://hghltd.yandex.net/. Reflexia totală a luminii http://ru.wikipedia.org/wiki/Ghid de lumină http://images.google.ru . Mirages http://school426-spb.by.ru. Fata Morgana http://www.genon.ru/GetAnswer. Fotografii http://www.universal-fibre-optics.com/russian/applications.html .Sisteme de iluminat cu fibră optică http://www.ifmo.ru/faculty/5. Complex robotic unic http://www.forc-photonics.ru/ru/production/volokonno-opticheskie_datchik/1/68/ Dispozitive optice http://optika8.narod.ru/Opiti.htm. Optică geometrică http://canegor.urc.ac.ru/bezpriborov/63832896.html. Experimente care demonstrează reflexia internă totală a luminii http://www.nvtc.ee/e-oppe/Sidorova/objects . Aplicarea reflexiei interne totale a luminii. http://iuyt.ru/index.php?newsid=38. Design lumina http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/144040/ Fata Morgana

α). Când lumina trece de la un mediu optic mai dens la unul mai puțin dens, lumina este ca n" title=" Când lumina trece de la un mediu optic mai dens la unul mai puțin dens, lumina este atât refractată, cât și reflectată. Cu o creștere în unghiul de incidență α, unghiul de refracție crește și el β (β>α) Când lumina trece dintr-un mediu optic mai dens la unul mai puțin dens, lumina ca" class="link_thumb"> 5 !} Când lumina trece de la un mediu mai dens optic la un mediu mai puțin dens, lumina este atât refractată, cât și reflectată. Pe măsură ce unghiul de incidență α crește, la fel crește și unghiul de refracție β (β>α). Când lumina trece de la un mediu mai dens optic la un mediu mai puțin dens, lumina este atât refractată, cât și reflectată. Pe măsură ce unghiul de incidență α crește, la fel crește și unghiul de refracție β (β>α). La un anumit unghi de incidență α în jurul unghiului de refracție devine cel mai mare (β max =90 aproximativ). La un anumit unghi de incidență α în jurul unghiului de refracție devine cel mai mare (β max =90 aproximativ). Dacă unghiul de incidență α>α o, refracția luminii în al doilea mediu se oprește, lumina este reflectată complet de la interfață, ca dintr-o oglindă - are loc fenomenul de reflexie totală a luminii. Dacă unghiul de incidență α>α o, refracția luminii în al doilea mediu se oprește, lumina este reflectată complet de la interfață, ca dintr-o oglindă - are loc fenomenul de reflexie totală a luminii. α). Când lumina trece de la un mediu optic mai dens la unul mai puțin dens, lumina ca n "\u003e α). Când lumina trece de la un mediu optic mai dens la unul mai puțin dens, lumina este atât refractată, cât și reflectată. Cu o creștere a unghiului de incidență α, unghiul de refracție β (β >α).La un anumit unghi de incidență α o unghiul de refracție devine cel mai mare (β max \u003d 90 o).La un anumit unghi de incidență α o unghiul de refracția devine cea mai mare (β max \u003d 90 o). Dacă unghiul de incidență α> α o, refracția luminii la al doilea mediu se oprește, lumina este reflectată complet de la interfață, ca dintr-o oglindă - fenomenul de are loc reflexia totală a luminii. Dacă unghiul de incidență α> α o, refracția luminii în al doilea mediu se oprește, lumina este reflectată complet de la interfață, ca dintr-o oglindă - fenomenul are loc reflectarea totală a luminii."> α). Când lumina trece de la un mediu optic mai dens la unul mai puțin dens, lumina este ca n" title=" Când lumina trece de la un mediu optic mai dens la unul mai puțin dens, lumina este atât refractată, cât și reflectată. Cu o creștere în unghiul de incidență α, unghiul de refracție crește și el β (β>α) Când lumina trece dintr-un mediu optic mai dens la unul mai puțin dens, lumina ca"> title="Când lumina trece de la un mediu mai dens optic la un mediu mai puțin dens, lumina este atât refractată, cât și reflectată. Pe măsură ce unghiul de incidență α crește, la fel crește și unghiul de refracție β (β>α). Când lumina trece de la un mediu optic mai dens la unul mai puțin dens, lumina ca"> !}

Fibră optică - sistem de transmisie imagistica optică un sistem de transmitere a imaginilor optice folosind fibre de sticlă (ghiduri de lumină). folosind fibre de sticlă (ghiduri de lumină). Experimentând reflexie internă totală, semnalul luminos se propagă în interiorul ghidajului de lumină flexibil. Experimentând reflexie internă totală, semnalul luminos se propagă în interiorul ghidajului de lumină flexibil. se folosesc mii de ghiduri de lumină (diametrul fiecărei fibre este de la 0,002 până la 0,01 mm) Utilizarea aparatelor cu fibră optică în medicină - endoscoape (sonde introduse în diverse organe interne) Utilizarea dispozitivelor cu fibre optice în medicină - endoscoape (sonde introduse în diferite organe interne) În prezent, fibra optică înlocuiește conductorii metalici în sistemele de transmitere a informațiilor (de 10 6 ori mai multe informații pot fi transmise folosind un semnal luminos decât folosind un semnal radio) În prezent, fibra optică înlocuiește conductorii metalici în sistemele de transmisie a informațiilor (de 10 6 ori mai multe informații pot fi transmise folosind un semnal luminos decât folosind un semnal radio) Utilizarea reflexiei totale în binocluri prismatici, periscoape, Camere SLR, reflectoare (reflectoare) Utilizarea reflexiei totale în binocluri prismatice, periscoape, camere SLR, reflectoare (reflectoare)

Secțiuni: Fizică

Legea reflexiei luminii

Una dintre cele mai importante proprietăți ale luminii este reflexia și refracția. Legile reflexiei și refracției luminii au fost studiate în clasa a VIII-a. Amintiți-vă legile reflectării luminii.

(Fragment „Reflexia luminii”, anexa 2)

Legile integrale sunt formulate astfel:

• Unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie.
• Incidentul, fasciculul reflectat și perpendiculara restabilită în punctul de incidență al fasciculului se află în același plan.

Legile reflexiei și refracției au fost stabilite empiric. Cu toate acestea, ele pot fi derivate prin reprezentarea luminii ca o undă și folosind principiul Huygens, care este după cum urmează...

Principiul Huygens

• Fiecare punct până la care a ajuns perturbația devine în sine o sursă de unde sferice secundare.
• Suprafața undelor este anvelopa undelor secundare.

(Modele de propagare a undelor)

Să presupunem că o undă sferică se propagă dintr-un anumit punct...

Acest principiu este valabil și pentru undele de orice formă.

Astfel, principiul Huygens permite utilizarea unor construcții geometrice simple pentru a găsi suprafața undei în orice moment. Folosind acest principiu, este posibil să se arate dependența unghiului de reflexie de unghiul de incidență a undelor pe model. (Modelul dinamic al reflexiei undelor, Anexa 4). Să aplicăm principiul Huygens la derivarea legii reflexiei undei.

(schema de derivare a legii reflexiei)

Utilizarea principiului Huygens în construcții matematice și calcule matematice ulterioare a confirmat corectitudinea formulării legii reflexiei luminii: unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență. În plus, a confirmat faptul că razele sunt reversibile și că razele incidente, reflectate și perpendiculara trase pe suprafață în punctul de incidență al razei se află în același plan.

Legea refracției luminii

Următoarea proprietate importantă a luminii este refracția. Să ne amintim ce este.

(Modelul refracției luminii, anexa 3)

Când lumina trece dintr-un mediu transparent în altul, direcția de propagare a acesteia se schimbă. Acest fenomen se numește refracție. Legea refracției luminii determină poziția relativă a fasciculului incident, refractat și perpendicular pe interfața dintre două medii. Amintiți-vă de legile...

• Raportul dintre sinusul unghiului de incidență al fasciculului și sinusul unghiului de refracție este o valoare constantă pentru aceste două medii.
• Raza incidentă, refractată, și perpendiculara restabilită în punctul de incidență al razei se află în același plan.

Legile refracției pot fi derivate și matematic folosind principiul lui Huygens. Să ne amintim ce este.

Fiecare punct până la care a ajuns perturbația devine în sine o sursă de unde sferice secundare.

Suprafața undelor este anvelopa undelor secundare.

Folosind acest principiu, este posibil să se arate dependența unghiului de refracție de unghiul de incidență a undelor pe model. Să aplicăm principiul Huygens la derivarea legilor refracției undei. (Modelul dinamic al refracției, Anexa 4). Să trecem la derivarea legii refracției.

(schema de derivare a legii refracției)

Principiul lui Huygens a făcut posibilă, cu ajutorul construcțiilor și calculelor geometrice, demonstrarea validității legilor refracției. Raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție este o valoare constantă pentru aceste două medii, care se numește indicele de refracție relativ al celui de-al doilea mediu față de primul. La trecerea de la un mediu la altul, viteza luminii se modifică, astfel încât indicele de refracție relativ este legat de viteza luminii din aceste medii. Mediile, la tranziția la care viteza luminii scade, sunt numite mai dense optic. Luați în considerare aplicarea proprietății de reversibilitate a razelor la trecerea prin interfața dintre două medii.

(Semnificația fizică a indicelui de refracție. Indicele de refracție absolut.)

Semnificația fizică a indicelui de refracție este că arată de câte ori viteza luminii în primul mediu este mai mare decât viteza luminii în al doilea. Fiecare mediu are propriul indice de refracție față de vid, care se numește indice absolut.

Proprietățile optice ale vidului sunt aproximativ egale proprietăți fizice vid, astfel încât valoarea sa absolută poate fi luată ca unitate.

Indicii de refracție relativi pentru oricare două medii pot fi determinați folosind un tabel.

(Tabelul indicilor absoluti de refracție)

Reflecție internă totală

Legea refracției face posibilă explicarea fenomenului interesant și important al reflexiei interne totale. Să luăm în considerare fenomenul de tranziție a luminii de la un mediu optic mai dens la unul mai puțin dens.

(Modelul tranziției unui fascicul de la un mediu mai dens la unul mai puțin dens, Anexa 5)

Experiența arată:

1. Un fascicul care se deplasează perpendicular pe interfață nu este refractat.
2. Razele reflectate și refractate există simultan la interfața dintre două medii transparente.
3. Pe măsură ce unghiul de incidență crește, unghiul de refracție crește.
4. La un anumit unghi de incidență, fasciculul refractat alunecă peste suprafață.
5. Cu o creștere suplimentară a unghiului de incidență a fasciculului refractat nu există - apare fenomenul de reflexie internă totală.

Să determinăm valoarea unghiului de reflexie internă totală.

În natură, reflexia internă totală explică formarea unui curcubeu, culoarea argintie a picăturilor de rouă.

(Aplicarea reflexiei interne totale)

În dispozitivele tehnice, reflexia internă totală în prisme permite utilizarea prismelor în instrumentele optice: telescoape, binocluri, periscoape, ceea ce îmbunătățește iluminarea imaginilor.

Reflexia internă totală este utilizată pe scară largă în fibrele optice - tuburi transparente înconjurate de o înveliș dintr-un material cu un indice de refracție mai mic. (animație flash „Salut”, anexa 6).

Ghidurile de lumină sunt folosite pentru a transmite semnale radio, imagini, dispozitive medicale de diagnostic și tratament, dispozitive de iluminat, iluminat decorativ etc.

În lucrarea folosită:

1. scurtmetraj „Reflectarea luminii”
2. Modele dinamice („Lecții de fizică”, Cyril și Methodius)
3. Model dinamic „principiul Huygens” (fizică vizuală)
4. Animație flash „Salut”