บ้าน › มรดกและการบริจาค › ปรากฏการณ์การนำเสนอการสะท้อนภายในโดยรวม การนำเสนอในหัวข้อ "การสะท้อนของแสงโดยรวม" กฎแห่งการสะท้อนกลับทั้งหมด -

ปรากฏการณ์การนำเสนอการสะท้อนภายในโดยรวม การนำเสนอในหัวข้อ "การสะท้อนของแสงโดยรวม" กฎแห่งการสะท้อนกลับทั้งหมด -

ในบทเรียนนี้ คุณจะคุ้นเคยกับปรากฏการณ์การหักเหของแสง และเรียนรู้ว่าแสงเดินทางผ่านสื่อต่างๆ ได้อย่างไร

แผนการสอน:

1. .
2. การจำกัดมุมของการสะท้อนทั้งหมด กฎแห่งการสะท้อนกลับทั้งหมด
3. การจำกัดมุมของการสะท้อนทั้งหมด สำหรับสภาพแวดล้อมบางอย่าง
4. ไฟเบอร์ออปติก คู่มือแสง
5. ปริซึมสะท้อนแสง
6. ข้อสรุป

เมื่อเปลี่ยนจากออปติคอล น้อย สื่อหนาแน่น วี สายตา มากกว่า มุมการหักเหที่แน่น น้อย ตั้งฉาก .
เมื่อเปลี่ยนจากออปติคอล มากกว่า สื่อหนาแน่น วี สายตา น้อย มุมการหักเหที่แน่น มากกว่า มุมตกกระทบและลำแสงหักเหจะเบนไปทาง การเชื่อมต่อระหว่างสองสื่อ .

เมื่อเปลี่ยนจากออปติคอล มากกว่า สื่อหนาแน่น วี สายตา น้อย หนาแน่น แสงที่หักเหจะเบนไปทาง อินเทอร์เฟซระหว่างสอง วันพุธตั้งแต่ ทิศทางเดิมของมัน .

42° - นี่คือมุมที่รังสีจากกระจกไม่ผ่านเข้าไปในตัวกลางที่สอง แต่สะท้อนกลับทั้งหมด

จำกัดมุมการสะท้อน

บาป γ

บาป α ̥

= ─

n = 1

บาป90º = 1

γ = 90°

─ มุมจำกัด

การสะท้อนกลับทั้งหมด

บาป α ̥ = ─

─ กฎหมายที่สมบูรณ์

การสะท้อนกลับ

มุมจำกัดของการสะท้อนทั้งหมด

มุมตกกระทบต่ำสุด α ซึ่งปรากฏการณ์ของการสะท้อนแสงทั้งหมดเกิดขึ้นเรียกว่า มุมสูงสุดของเต็ม การสะท้อนกลับ .

สำหรับมุมของการสะท้อนทั้งหมด จะต้องเป็นไปตามเงื่อนไข - ไซน์ของมุมของการสะท้อนทั้งหมดจะแปรผกผันกับดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์

บาป α ̥ = ─

3. จำกัดมุมการสะท้อน และดัชนีการหักเหของแสง n สำหรับสภาพแวดล้อมบางอย่าง

วันพุธ

จำกัดมุมการสะท้อน

น้ำ (ที่ 20 ºС)

48°35′ อยู่ที่ 48 องศา

กระจก

41°50′ อยู่ที่ 42 องศา

ควอตซ์

ทับทิม

เพชร

24°40′ อยู่ที่ 24 องศา

4. ไฟเบอร์ออปติก

ขึ้นอยู่กับการส่งผ่านแสงและภาพผ่านกลุ่มเส้นใยโปร่งใสที่มีความยืดหยุ่น - ตัวนำแสง
คู่มือแสง - นี่คือเส้นใยทรงกระบอกบางที่ทำจากแก้วควอทซ์โดยเติมเจอร์เมเนียมหรือโบรอน
ความหนาของเส้นใยมีตั้งแต่ 100 ไมครอนถึง 1 ไมครอนหรือน้อยกว่า
เส้นใยจะถูกรวบรวมเป็นมัดโดยมีเส้นใยมากถึงล้านเส้น

สายไฟเบอร์

ใช้สำหรับการส่ง

ข้อมูลภายในคอมพิวเตอร์และสำหรับการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เครื่องอื่นเข้าด้วยกัน
ภาพโทรทัศน์

คู่มือแสง

ด้วยการสะท้อนกลับทั้งหมดหลายครั้ง แสงจึงสามารถส่องไปตามเส้นทางโค้งใดๆ ได้

สะท้อนแสง

ปริซึม

บทสรุป:

สังเกตการสะท้อนกลับทั้งหมด

เมื่อแสงผ่านจากแสง มากกว่า สื่อหนาแน่น วี สายตา น้อย หนาแน่น;
เมื่อมุมตกกระทบถึงมุมจำกัดของการสะท้อนทั้งหมด

กฎแห่งการสะท้อนกลับทั้งหมด -

ไซน์ของมุมของการสะท้อนทั้งหมดจะแปรผกผันกับดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์

บาป α ̥ = ─

สไลด์ 1

สัมมนาหัวข้อ “คลื่นแสง” การสะท้อนกลับทั้งหมด
จัดทำโดย: นักเรียนคลาส 11 “A” Romanchenko Valeria, Shchipanova Elena, Filippova Alena

สไลด์ 2

ประวัติโดยย่อ
แม้แต่นักวิทยาศาสตร์ชาวโรมันโบราณ Pliny ใน "ประวัติศาสตร์ธรรมชาติ" ของเขาที่เขียนเมื่อประมาณ 2 พันปีที่แล้วก็ยังพูดถึงนักดำน้ำไข่มุกที่เอาน้ำมันมะกอกเข้าปากก่อนจะดำน้ำแล้วปล่อยมันใต้น้ำ ฟิล์มน้ำมันที่แผ่กระจายไปทั่วพื้นผิวทะเลซึ่งมีดัชนีการหักเหของแสงมากกว่าน้ำ ความสว่างของแสงจ้าลดลงอย่างรวดเร็วและสภาพการมองเห็นที่ดีขึ้น

ปรากฏการณ์ง่ายๆ ของการสะท้อนภายในทั้งหมด ซึ่งอธิบายครั้งแรกโดยโยฮันเนส เคปเลอร์เมื่อต้นศตวรรษที่ 17 และดูเหมือนว่าจะได้รับการศึกษามาอย่างดี บัดนี้กลายเป็นเป้าหมายของความสนใจอย่างใกล้ชิด

และเป็นครั้งแรกที่ศึกษาผลกระทบเหล่านี้โดยนักฟิสิกส์ชาวรัสเซีย Alexander Alexandrovich Eikhenwald เมื่อกว่าร้อยปีก่อน
สไลด์ 3

การสะท้อนกลับทั้งหมด

- นี่คือปรากฏการณ์การสะท้อนของแสงจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าทางการมองเห็น ซึ่งไม่มีการหักเหของแสง และความเข้มของแสงที่สะท้อนนั้นเกือบจะเท่ากับความเข้มของแสงที่ตกกระทบ
สไลด์ 4

ทฤษฎี

เนื่องจากแสงส่องผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางการมองเห็นไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า มุมการหักเหในกรณีนี้จึงมากกว่ามุมตกกระทบ a

เมื่อมุมตกกระทบของรังสีจากแหล่งกำเนิดบนส่วนต่อระหว่างตัวกลางทั้งสองเพิ่มขึ้น ช่วงเวลาหนึ่งจะมาถึงเมื่อรังสีหักเหจะเคลื่อนไปตามส่วนต่อระหว่างตัวกลาง นั่นคือ = 90° มุมตกกระทบที่สอดคล้องกับค่านี้เรียกว่ามุมจำกัดของการสะท้อนภายในทั้งหมด - a0

สไลด์ 5

มุมจำกัดของการสะท้อนทั้งหมดคือมุมตกกระทบที่แสงไม่หักเห แต่สะท้อนและเลื่อนไปตามส่วนต่อระหว่างสื่อทั้งสอง มุมหักเห = 90°

สไลด์ 6

การสะท้อนกลับทั้งหมดถูกใช้ในสิ่งที่เรียกว่าใยแก้วนำแสงเพื่อส่งแสงและภาพผ่านมัดเส้นใยโปร่งใสที่ยืดหยุ่นได้ - เส้นนำแสง ตัวนำแสงเป็นใยแก้วทรงกระบอกที่เคลือบด้วยเปลือกวัสดุโปร่งใสซึ่งมีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่าไฟเบอร์ เนื่องจากการสะท้อนทั้งหมดหลายครั้ง แสงจึงสามารถส่องไปตามเส้นทางใดก็ได้ (ตรงหรือโค้ง)

สไลด์ 7

เส้นใยจะถูกรวบรวมเป็นมัด ในกรณีนี้ แต่ละเส้นใยจะส่งผ่านองค์ประกอบบางส่วนของภาพ ตัวอย่างเช่น มีการใช้มัดเส้นใยในการแพทย์เพื่อศึกษาอวัยวะภายใน เนื่องจากเทคโนโลยีสำหรับการผลิตเส้นใยมัดยาว - เส้นนำแสง - ดีขึ้น การสื่อสาร (รวมถึงโทรทัศน์) โดยใช้รังสีแสงจึงเริ่มถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางมากขึ้น
สไลด์ 8
การสะท้อนภายในทั้งหมดสามารถสังเกตได้หากคุณมองจากใต้น้ำที่พื้นผิว: ในบางมุมที่ส่วนต่อประสานนั้น จะสังเกตไม่ได้จากส่วนนอก แต่เป็นการสะท้อนในกระจกของวัตถุที่อยู่ในน้ำ

สไลด์ 10

2. ปรากฏการณ์ภาพลวงตาอธิบายได้ด้วยปรากฏการณ์ภายในโดยสมบูรณ์ ภาพลวงตาเป็นปรากฏการณ์ทางแสงในชั้นบรรยากาศ ซึ่งก็คือการสะท้อนของแสงตามขอบเขตระหว่างชั้นอากาศซึ่งมีความร้อนต่างกันมาก สำหรับผู้สังเกตการณ์ การสะท้อนดังกล่าวหมายความว่าเมื่อรวมกับวัตถุที่อยู่ห่างไกล ภาพเสมือนของมันจะมองเห็นได้ และเคลื่อนตัวสัมพันธ์กับวัตถุนั้น

สไลด์ 11

3.สายรุ้ง. ส่วนใหญ่แล้ว รุ้งปฐมภูมิจะสังเกตเห็นได้ โดยที่แสงผ่านการสะท้อนภายในเพียงครั้งเดียว ในรุ้งปฐมภูมินั้น สีแดงจะอยู่ด้านนอกของส่วนโค้ง โดยมีรัศมีเชิงมุมอยู่ที่ 40–42°

สไลด์ 12

4. ปรากฏการณ์ทางแสงที่ซับซ้อนในชั้นบรรยากาศ ประกอบด้วยภาพลวงตาหลายรูปแบบ โดยมองเห็นวัตถุระยะไกลซ้ำๆ และมีการบิดเบี้ยวต่างๆ ฟาตามอร์กานาเกิดขึ้นเมื่อชั้นอากาศหลายชั้นที่มีความหนาแน่นต่างกันสลับกันก่อตัวขึ้นในชั้นล่างของชั้นบรรยากาศ ซึ่งสามารถสะท้อนแสงแบบสเปกตรัมได้ จากการสะท้อน เช่นเดียวกับการหักเหของรังสี วัตถุในชีวิตจริงทำให้เกิดภาพที่บิดเบี้ยวหลายภาพบนขอบฟ้าหรือเหนือขอบฟ้า โดยบางส่วนทับซ้อนกันและเปลี่ยนแปลงตามเวลาอย่างรวดเร็ว ซึ่งทำให้เกิดภาพที่แปลกประหลาด

สไลด์ 13

จะอธิบาย "เกมแห่งก้อนหิน" ได้อย่างไร? ในเครื่องประดับ เลือกใช้การเจียระไนด้วยหินเพื่อให้สะท้อนแสงบนใบหน้าแต่ละข้างได้อย่างสมบูรณ์

สไลด์ 14

กล้องปริทรรศน์
กล้องส่องทางไกล
กล้องถ่ายภาพยนตร์

สไลด์ 15

สไลด์ 16

ความสำเร็จใหม่
ในตอนแรก การสะท้อนกลับทั้งหมดเป็นเพียงปรากฏการณ์ที่น่าสงสัยเท่านั้น ตอนนี้กำลังค่อยๆ นำไปสู่การปฏิวัติ

Charles Kao ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2009 จาก "ความสำเร็จในการบุกเบิกในการส่งผ่านแสงผ่านเส้นใยสำหรับการสื่อสารด้วยแสง" การค้นพบของ Kao ซึ่งเขาทำขึ้นในปี 1966 ได้ปูทางไปสู่เส้นใยนำแสง ซึ่งถูกนำมาใช้ในการสื่อสารทางโทรทัศน์และอินเทอร์เน็ตในปัจจุบัน เขาสามารถพัฒนาวิธีการผลิตใยแก้วนำแสงที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นพิเศษ ทำให้สามารถส่งสัญญาณแสงได้โดยไม่มีความผิดเพี้ยนในระยะทางไกลถึง 100 กม. เทียบกับความยาวเพียงสิบเมตรซึ่งเป็นขีดจำกัดในขณะนั้น

สไลด์ 17
การนำเสนอ "การสะท้อนของแสงโดยรวม" กอร์ดอน จี.วี. เลนส์เรขาคณิต http://www.rusedu.ru/detail_6171.html Borisov K. ระบบไฟส่องสว่างแบบไฟเบอร์ออปติก http://www.trikita.by/service6.html Bukhovtsev B.B., Myakishev G.Ya. หนังสือเรียนฟิสิกส์เกรด 11 อ.: การศึกษา 2553 Varaksina E. I. การสะท้อนแสงภายในทั้งหมดในของเหลว http://fiz.1september.ru/articles/2009/17/14 Kasyanov V.A. หนังสือเรียนฟิสิกส์เกรด 11 M.:Drofa.2002 Latyshevskaya T. Yu., Novoselov K. S. นาโนเทคโนโลยีสำหรับไฟเบอร์ออปติก http://www.kabel-news.ru/ http://traditio.ru/wiki/ การสะท้อนภายใน http://hghltd.yandex.net/ การสะท้อนแสงทั้งหมด http://ru.wikipedia.org/wiki/คู่มือแสง http://images.google.ru มิราจ http://school426-spb.by.ru ฟาตา มอร์กานา http://www.genon.ru/GetAnswer ภาพถ่าย http://www.universal-fibre-optics.com/russian/applications.html ระบบไฟส่องสว่างไฟเบอร์ออปติก http://www.ifmo.ru/faculty/5 คอมเพล็กซ์หุ่นยนต์ที่ไม่เหมือนใคร http://www.forc-photonics.ru/ru/production/volokonno-opticheskie_datchik/1/68/.เครื่องมือทางแสง http://optika8.narod.ru/Opiti.htm เลนส์เรขาคณิต http://canegor.urc.ac.ru/bezpriborov/63832896.html การทดลองที่สาธิตการสะท้อนกลับของแสงภายในทั้งหมด http://www.nvtc.ee/e-oppe/Sidorova/objects การใช้การสะท้อนกลับของแสงภายในทั้งหมด http://iuyt.ru/index.php?newsid=38. การออกแบบแสงสว่าง http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/144040/ Fata Morgana

α) เมื่อแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางแสงไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า แสงจะถูกหักเหและสะท้อนกลับ เมื่อมุมตกกระทบ α เพิ่มขึ้น มุมของการหักเหของแสงก็จะเพิ่มขึ้น β (β>α) ด้วย ไปจนถึงตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าคือแสง" class="link_thumb"> 5 !}เมื่อแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางการมองเห็นไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า แสงทั้งหักเหและสะท้อนกลับ เมื่อมุมตกกระทบ α เพิ่มขึ้น มุมการหักเหของแสง β ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน (β>α) เมื่อแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางการมองเห็นไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า แสงทั้งหักเหและสะท้อนกลับ เมื่อมุมตกกระทบ α เพิ่มขึ้น มุมการหักเหของแสง β ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน (β>α) ที่มุมตกกระทบ α o มุมการหักเหจะยิ่งใหญ่ที่สุด (β สูงสุด =90 o) ที่มุมตกกระทบ α o มุมการหักเหจะยิ่งใหญ่ที่สุด (β สูงสุด =90 o) หากมุมตกกระทบ α>α о การหักเหของแสงเข้าสู่ตัวกลางที่สองจะหยุดลง แสงจะสะท้อนจากส่วนต่อประสานอย่างสมบูรณ์ เช่นเดียวกับจากกระจก - ปรากฏการณ์ของการสะท้อนแสงทั้งหมดเกิดขึ้น หากมุมตกกระทบ α>α о การหักเหของแสงเข้าสู่ตัวกลางที่สองจะหยุดลง แสงจะสะท้อนจากส่วนต่อประสานอย่างสมบูรณ์ เช่นเดียวกับจากกระจก - ปรากฏการณ์ของการสะท้อนแสงทั้งหมดเกิดขึ้น α) เมื่อแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางการมองเห็นไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า แสงจะเป็น n"> α) เมื่อแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางการมองเห็นไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า แสงจะหักเหและสะท้อน เป็นมุมตกกระทบ α เพิ่มขึ้น มุมของการหักเห β จะเพิ่มขึ้น (β >α) ที่มุมตกกระทบ α o มุมการหักเหจะยิ่งใหญ่ที่สุด (β สูงสุด =90 o) ที่มุมตกกระทบ α o มุมการหักเหจะยิ่งใหญ่ที่สุด (βสูงสุด =90 o) หากมุมตกกระทบ α>α o การหักเหของแสงเข้าสู่ตัวกลางที่สองจะหยุดลงแสงจะสะท้อนจากส่วนต่อประสานอย่างสมบูรณ์เช่นเดียวกับจากกระจก - ปรากฏการณ์ของการสะท้อนของแสงทั้งหมด เกิดขึ้น หากมุมตกกระทบ α>α o การหักเหของแสงเข้าสู่ตัวกลางที่สองจะหยุดลง แสงจะสะท้อนจากส่วนต่อประสานอย่างสมบูรณ์เหมือนกับจากกระจกเงา - ปรากฏการณ์นี้จะเกิดขึ้น"> α) เมื่อแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางแสงไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า แสงจะถูกหักเหและสะท้อนกลับ เมื่อมุมตกกระทบ α เพิ่มขึ้น มุมของการหักเหของแสงก็จะเพิ่มขึ้น β (β>α) ด้วย ไปจนถึงตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าคือแสง"> title="เมื่อแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางการมองเห็นไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า แสงทั้งหักเหและสะท้อนกลับ เมื่อมุมตกกระทบ α เพิ่มขึ้น มุมการหักเหของแสง β ก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน (β>α) เมื่อแสงผ่านจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางการมองเห็นไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า แสงจะเป็น"> !}

ใยแก้วนำแสง-ระบบส่งกำลัง ภาพแสงระบบส่งภาพด้วยแสงโดยใช้ใยแก้ว (ตัวนำแสง) ใช้ใยแก้ว (ตัวนำแสง) เมื่อพบการสะท้อนภายในทั้งหมด สัญญาณไฟจะแพร่กระจายภายในตัวนำแสงที่ยืดหยุ่น เมื่อพบการสะท้อนภายในทั้งหมด สัญญาณไฟจะแพร่กระจายภายในตัวนำแสงที่ยืดหยุ่น มีการใช้ตัวนำแสงหลายพันชุด (เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยแต่ละเส้นอยู่ระหว่าง 0.002 ถึง 0.01 มม.) ใช้ลำแสงนำทางหลายพันเส้น (เส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นใยแต่ละเส้นอยู่ระหว่าง 0.002 ถึง 0.01 มม.) การใช้อุปกรณ์ใยแก้วนำแสงในการแพทย์ - กล้องเอนโดสโคป (โพรบที่สอดเข้าไปในอุปกรณ์ต่างๆ อวัยวะภายใน) การใช้อุปกรณ์ใยแก้วนำแสงในการแพทย์ - กล้องเอนโดสโคป (โพรบสอดเข้าไปในอวัยวะภายในต่างๆ) ปัจจุบันใยแก้วนำแสงกำลังเข้ามาแทนที่ตัวนำโลหะในระบบส่งสัญญาณข้อมูล (ใช้สัญญาณแสง คุณสามารถส่งข้อมูลได้มากกว่าการใช้สัญญาณวิทยุถึง 10 เท่า 6 เท่า) ) ปัจจุบันใยแก้วนำแสงกำลังเข้ามาแทนที่ตัวนำโลหะในระบบส่งข้อมูล (โดยใช้สัญญาณแสง คุณสามารถส่งข้อมูลได้มากกว่าการใช้สัญญาณวิทยุถึง 10 เท่า ถึง 6 เท่า) การใช้การสะท้อนกลับทั้งหมดในกล้องส่องทางไกลปริซึม กล้องปริทรรศน์ กล้อง SLR, ตัวสะท้อนแสง (reflectors) การใช้การสะท้อนรวมในกล้องส่องทางไกลปริซึม, กล้องปริทรรศน์, กล้อง SLR, ตัวสะท้อนแสง (reflectors)

ส่วน: ฟิสิกส์

กฎแห่งการสะท้อนของแสง

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของแสงคือการสะท้อนและการหักเหของแสง มีการศึกษากฎการสะท้อนและการหักเหของแสงในชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 ให้เราระลึกถึงกฎแห่งการสะท้อนแสง

(แฟรกเมนต์ "แสงสะท้อน" ภาคผนวก 2)

กฎหมายมีการกำหนดไว้ครบถ้วนดังนี้

มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน
รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และรังสีตั้งฉากที่สร้างขึ้นใหม่ ณ จุดที่เกิดรังสีนั้นอยู่ในระนาบเดียวกัน

กฎแห่งการสะท้อนและการหักเหของแสงถูกสร้างขึ้นโดยการทดลอง อย่างไรก็ตามสามารถได้มาโดยการแสดงแสงเป็นคลื่นและใช้หลักการของฮอยเกนส์ดังนี้...

หลักการของฮอยเกนส์

แต่ละจุดที่การรบกวนไปถึงตัวเองจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดของคลื่นทรงกลมทุติยภูมิ
พื้นผิวคลื่นเป็นเปลือกของคลื่นทุติยภูมิ

(แบบจำลองการแพร่กระจายคลื่น)

สมมติว่าคลื่นทรงกลมแผ่กระจายจากจุดหนึ่ง...

หลักการนี้ก็เป็นจริงเช่นกันในกรณีของคลื่นที่มีรูปร่างใดๆ

ดังนั้น หลักการของไฮเกนส์ทำให้สามารถค้นหาพื้นผิวคลื่นได้ตลอดเวลาโดยใช้โครงสร้างทางเรขาคณิตง่ายๆ การใช้หลักการนี้ทำให้สามารถแสดงการขึ้นต่อกันของมุมการสะท้อนกับมุมการเกิดคลื่นบนแบบจำลองได้ (แบบจำลองการสะท้อนคลื่นไดนามิก ภาคผนวก 4)- ขอให้เราใช้หลักการของฮอยเกนส์กับกฎการสะท้อนของคลื่น

(โครงการได้มาของกฎแห่งการสะท้อน)

การใช้หลักการของ Huygens ในการก่อสร้างทางคณิตศาสตร์และการคำนวณทางคณิตศาสตร์เพิ่มเติมยืนยันความถูกต้องของการกำหนดกฎการสะท้อนแสง: มุมของการสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบ นอกจากนี้ยังยืนยันข้อเท็จจริงของการพลิกกลับของรังสีและข้อเท็จจริงที่ว่าเหตุการณ์ รังสีสะท้อน และแนวตั้งฉากที่ลากไปยังพื้นผิว ณ จุดที่เกิดรังสีนั้นอยู่ในระนาบเดียวกัน

กฎการหักเหของแสง

คุณสมบัติที่สำคัญรองลงมาของแสงคือการหักเห จำไว้ว่ามันคืออะไร

(แบบจำลองการหักเหของแสง ภาคผนวก 3)

เมื่อแสงผ่านจากตัวกลางโปร่งใสตัวหนึ่งไปยังอีกตัวกลางโปร่งใส ทิศทางของการแพร่กระจายของแสงจะเปลี่ยนไป ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าการหักเหของแสง กฎการหักเหของแสงจะกำหนดตำแหน่งสัมพัทธ์ของลำแสงตกกระทบ ซึ่งหักเหและตั้งฉากกับส่วนต่อระหว่างสื่อทั้งสอง เรามาจำกฎหมายกัน...

อัตราส่วนของไซน์ของมุมตกกระทบของลำแสงต่อไซน์ของมุมการหักเหของแสงเป็นค่าคงที่สำหรับสื่อทั้งสองนี้
รังสีตกกระทบ รังสีหักเห และรังสีตั้งฉากที่สร้างขึ้นใหม่ ณ จุดที่เกิดรังสีนั้นอยู่ในระนาบเดียวกัน

กฎการหักเหของแสงสามารถหาได้ทางคณิตศาสตร์โดยใช้หลักการของฮอยเกนส์ จำไว้ว่ามันคืออะไร

แต่ละจุดที่การรบกวนไปถึงตัวเองจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดของคลื่นทรงกลมทุติยภูมิ

พื้นผิวคลื่นเป็นเปลือกของคลื่นทุติยภูมิ

เมื่อใช้หลักการนี้ เป็นไปได้ที่จะแสดงการขึ้นต่อกันของมุมการหักเหกับมุมการเกิดคลื่นบนแบบจำลอง ขอให้เราใช้หลักการของฮอยเกนส์กับการได้มาของกฎการหักเหของคลื่น (แบบจำลองการหักเหของแสงแบบไดนามิก ภาคผนวก 4)- เรามาดูที่มาของกฎการหักเหกันก่อน

(โครงการหากฎการหักเหของแสง)

หลักการของฮอยเกนส์ทำให้สามารถพิสูจน์ความถูกต้องของกฎการหักเหของแสงได้โดยใช้โครงสร้างทางเรขาคณิตและการคำนวณ อัตราส่วนของไซน์ของมุมตกกระทบต่อไซน์ของมุมการหักเหของแสงเป็นค่าคงที่สำหรับสื่อทั้งสองนี้ซึ่งเรียกว่าดัชนีสัมพัทธ์ของการหักเหของตัวกลางตัวที่สองที่สัมพันธ์กับตัวแรก เมื่อเคลื่อนที่จากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลาง ความเร็วของแสงจะเปลี่ยนไป ดังนั้นดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์จึงสัมพันธ์กับความเร็วของแสงในตัวกลางเหล่านี้ สื่อที่ความเร็วแสงลดลงเรียกว่าความหนาแน่นทางแสงมากขึ้น ให้เราพิจารณาการประยุกต์ใช้คุณสมบัติของการพลิกกลับของรังสีเมื่อผ่านส่วนต่อประสานระหว่างสื่อทั้งสอง

(ความหมายทางกายภาพของดัชนีการหักเหของแสง ดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์)

ความหมายทางกายภาพของดัชนีการหักเหของแสงคือ แสดงให้เห็นว่าความเร็วแสงในตัวกลางตัวแรกนั้นมากกว่าความเร็วแสงในตัวกลางตัวที่สองเป็นจำนวนเท่าใด ตัวกลางแต่ละชนิดมีดัชนีการหักเหของแสงของตัวเองเมื่อเทียบกับสุญญากาศ ซึ่งเรียกว่าดัชนีสัมบูรณ์

คุณสมบัติทางแสงของสุญญากาศมีค่าเท่ากันโดยประมาณ คุณสมบัติทางกายภาพสุญญากาศ ดังนั้นค่าสัมบูรณ์จึงถือเป็นเอกภาพได้

ดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์สำหรับสื่อทั้งสองสามารถกำหนดได้โดยใช้ตาราง

(ตารางดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์)

การสะท้อนภายในทั้งหมด

กฎการหักเหช่วยอธิบายปรากฏการณ์ที่น่าสนใจและสำคัญของการสะท้อนภายในทั้งหมด ลองพิจารณาปรากฏการณ์การเปลี่ยนผ่านของแสงจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นทางแสงไปเป็นแสงที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า

(แบบจำลองการเปลี่ยนลำแสงจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่าไปเป็นตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า ภาคผนวก 5)

ประสบการณ์แสดงให้เห็น:

ลำแสงที่เคลื่อนที่ตั้งฉากกับส่วนต่อระหว่างสื่อจะไม่หักเห
ที่รอยต่อระหว่างตัวกลางโปร่งใสทั้งสอง รังสีสะท้อนและหักเหมีอยู่พร้อมกัน
เมื่อมุมตกกระทบเพิ่มขึ้น มุมการหักเหก็จะเพิ่มขึ้น
ที่มุมตกกระทบ ลำแสงหักเหจะเลื่อนไปตามพื้นผิว
เมื่อมุมตกกระทบเพิ่มขึ้นอีก ลำแสงหักเหก็ไม่มี - ปรากฏการณ์การสะท้อนภายในทั้งหมดจะปรากฏขึ้น

ให้เรากำหนดค่าของมุมของการสะท้อนภายในทั้งหมด

ในธรรมชาติ การสะท้อนภายในทั้งหมดอธิบายการก่อตัวของรุ้งกินน้ำและสีเงินของหยดน้ำค้าง

(ใช้การสะท้อนภายในทั้งหมด)

ในอุปกรณ์ทางเทคนิค การสะท้อนภายในทั้งหมดในปริซึมช่วยให้สามารถใช้ปริซึมในอุปกรณ์เกี่ยวกับแสงได้ เช่น กล้องโทรทรรศน์ กล้องส่องทางไกล กล้องปริทรรศน์ ซึ่งช่วยเพิ่มความสว่างของภาพ

การสะท้อนภายในทั้งหมดใช้กันอย่างแพร่หลายในท่อนำแสง - หลอดโปร่งใสที่ล้อมรอบด้วยเปลือกที่ทำจากวัสดุที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่า (แอนิเมชั่น Flash “Salyut” ภาคผนวก 6).

เส้นนำแสงใช้ในการส่งสัญญาณวิทยุ รูปภาพ ในอุปกรณ์วินิจฉัยและรักษาโรคทางการแพทย์ ในอุปกรณ์ให้แสงสว่าง สำหรับไฟตกแต่ง ฯลฯ

ใช้ในงานนี้: