Синонимы к слову «преломление»(а также близкие по смыслу слова и выражения)

Разветвление: Полное внутреннее отражение

Существует эффект полного внутреннего отражения. Рассмотрим пример, когда преломление света будет происходить на границе «стекло (показатель преломления ) – воздух ()». В этом случае , а угол падения α будет меньше угла преломления γ (), так как стекло является более оптически плотной средой (см. Рис. 4).

Рис. 4. Схема преломления и отражения луча света при переходе из стекла в воздух

Если n – показатель преломления стекла относительно воздуха, то показатель преломления воздуха относительно стекла – . Тогда закон преломления света можно записать таким образом:

При увеличении угла падения увеличивается и угол преломления, то есть при угле падения, близком к 90 преломлённый луч практически исчезает, а вся энергия падающего луча переходит в энергию отражённого.

При предельном значении угла падения (α) преломлённый луч распространяется вдоль границы раздела двух сред, то есть угол преломления (γ) равен 90 (см. Рис. 5). Однако заметить распространение преломлённого луча вдоль границы раздела двух сред практически невозможно, так как интенсивность светового луча становится близкой к 0.

Рис. 5. Схема преломления и отражения луча света при переходе из стекла в воздух при предельном угле падения

Уравнение для нахождения предельного угла падения () можно записать так:

 ,

так как угол преломления , а

Например, для воды значение n равно 1,33, следовательно, значение предельного угла равно:

Для стекла:

Для алмаза: 

Если световой луч падает на границу раздела двух сред под углом, большим предельного угла падения, то в этом случае луч не проникает во вторую среду и полностью отражается – явление полного внутреннего отражения. Необходимым условием для полного внутреннего отражения является движение луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду.

Явление полного внутреннего отражения используется в волоконной оптике для передачи сигналов на большие расстояния. При входе в световод падающий луч направляется под углом, заведомо большим предельного, что обеспечивает отражение луча без потери энергии (см. Рис. 6).

Рис.6. Оптическое волокно (Источник)

Волоконные световоды также применяются в медицине. Например, световод вводят в желудок или в область сердца для освещения или наблюдения участков этих органов.

В морских биноклях внутреннее отражение используют для того, чтобы свет мог пройти через несколько линз при относительно маленьком корпусе аппарата (см. Рис. 7).

В ювелирном деле огранка камней подбирается так, чтобы на каждой грани наблюдалось полное отражение.

Рис. 7. Прохождение света в морском бинокле (Источник)

Закон преломления света

Падающий и преломленный луч лежат в одной плоскости, причем отношение синуса угла падения к синусу угла преломления – величина постоянная для двух сред.

Вследствие преломления света объекты на дне водоема кажутся ближе, чем они есть на самом деле, звезды на небосводе кажутся выше, чем они есть на самом деле.

Законы отражения и преломления света обусловливают многие явления в нашей жизни.

Если мы возьмем кусок стекла с параллельными гранями, например, оконное стекло, то получим незначительное смещение изображения, видимого сквозь окно. То есть, войдя в стекло, лучи света преломляться, а попадая снова в воздух, вновь преломляться до прежних значений угла падения, только при этом немного сместятся, причем величина 

смещения будет зависеть от толщины стекла.

 Возьмем стекло, плоскости которого будут расположены друг к другу наклонно, например, призму, то эффект будет совсем иным. Лучи, проходящие сквозь призму, 

всегда преломляются к ее основанию. Это несложно проверить. Для этого нарисуем треугольник, источник света и начертим входящий в любую из его боковых сторон луч. Пользуясь законом преломления света, проследим дальнейший путь луча. Проделав эту процедуру несколько раз под разными значениями угла падения, мы выясним, что под каким бы углом не входил луч внутрь призмы, с учетом двойного преломления на выходе он все равно отклонится к основанию призмы.

Физика явления

Измерение углов падения и преломления луча света

Построение преломлённой волны с помощью принципа Гюйгенса — Френеля

Преломление волновых фронтов на поверхности раздела двух сред

Преломление наблюдается, когда фазовые скорости электромагнитных волн в контактирующих средах различаются (см. показатель преломления). В этом случае полное значение скорости волны должно быть разным по разные стороны границы раздела сред. Однако если проследить движение, например, гребня волны вдоль границы раздела — то соответствующая скорость должна быть одинаковой для обеих «половинок» волны (поскольку при пересечении границы максимум волны остается максимумом, и наоборот; то есть можно говорить о синхронизации падающей и прошедшей волны во всех точках границы, см. верхний рисунок). Из простого геометрического построения получаем, что скорость движения точки пересечения гребня vα{\displaystyle v_{\alpha }} с линией, наклонённой к направлению распространения волны под углом α{\displaystyle \alpha }, будет равна vα=vsin⁡α{\displaystyle v_{\alpha }=v/\sin \alpha }, где v{\displaystyle v} — скорость распространения волны.

Это ясно из того, что, пока гребень волны пройдёт в направлении своего распространения (то есть перпендикулярно гребню) расстояние, равное катету треугольника, точка пересечения гребня с границей пройдёт расстояние, равное гипотенузе, а отношение этих расстояний, равное синусу угла, и есть отношение скоростей.

Тогда, приравняв скорости вдоль границы раздела для падающей и прошедшей волн, получим v1sin⁡α=v2sin⁡β{\displaystyle v_{1}/\sin \alpha =v_{2}/\sin \beta }, что эквивалентно закону Снелла, поскольку показатель преломления определяется как отношение скорости электромагнитного излучения в вакууме к скорости электромагнитного излучения в среде: n1=cv1, n2=cv2{\displaystyle n_{1}=c/v_{1},~n_{2}=c/v_{2}}.

В итоге на границе раздела двух сред наблюдается преломление луча, качественно состоящее в том, что углы к нормали к границе раздела сред для падающего и преломлённого луча отличаются друг от друга, то есть ход луча вместо прямого становится ломаным — луч преломляется.

Заметим, что практически тождественным способом вывода закона Снелла является построение прошедшей волны с помощью принципа Гюйгенса — Френеля (см. рисунок).

При движении волны в средах с разными показателями преломления её частота сохраняется, а длина волны изменяется пропорционально скорости.

В изотропной среде для синусоидальной волны, характеризуемой частотой и волновым вектором, перпендикулярным направлению распространения волны, соображения, что составляющая волнового вектора, параллельная границе раздела, должна быть одинаковой до и после прохождения этой границы, приводят к такому же виду закона преломления.

Дополнительно стоит отметить, что волновой вектор фотона равен вектору его импульса, делённому на постоянную Планка, и это дает возможность естественной физической интерпретации закона Снелла как сохранения проекции импульса фотона на пересекаемую им границу раздела сред.

Оптическая плотность. Угол преломления

Оптическая плотность – мера ослабления света прозрачными объектами (кристаллы, стёкла, фотоплёнка) или отражения света непрозрачными объектами (фотография, металлы).

Чем меньше скорость распространения света в среде, тем больше оптическая плотность среды.

Чем больше отличаются оптические плотности двух сред, тем сильнее свет преломляется на границе их раздела.

Рассмотрим преломление света с помощью оптической шайбы (оптическая шайба – это белый диск, по кругу которого нанесены деления, а на краю установлен осветитель), на которую установим стеклянный полуцилиндр (см. Рис. 2). Направим узкий пучок света на этот полуцилиндр: часть пучка отразится, а часть пройдёт сквозь него, изменив своё направление.

Рис. 2. Наблюдение преломления с помощью оптической шайбы

На схеме (см. Рис. 3) видим, что луч SO задаёт направление падающего пучка света, луч OK – направление отражённого пучка, луч OB – направление преломлённого пучка; MN – перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча SO. Все указанные лучи лежат в одной плоскости – плоскости поверхности диска.

Угол, образованный преломлённым лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред, восставленным в точке падения луча, называется углом преломления (γ).

Угол между падающим лучом и перпендикуляром, восстановленным в точке падения, называется углом падения.

Рис. 3. Схема преломления и отражения луча света при переходе из воздуха в стекло

Если увеличивать угол падения (α), то увеличится и угол преломления (γ).

Соотношение углов падения и преломления луча света при переходе из одной среды в другую всегда зависит от оптической плотности сред:

— если свет идёт из менее оптически плотной в более оптически плотную среду, то угол преломления будет меньше угла падения ();

— если свет идёт из более оптически плотной среды в менее оптически плотную, то угол преломления будет больше угла падения ().

Рифма к слову преломление

томление, посрамление, стремление, поздравление, углубление, население, употребление, промедление, предопределение, воспаление, ослабление, проявление, постановление, объявление, переселение, исцеление, возобновление, оживление, определение, управление, ограбление, правление, замедление, исправление, народонаселение, недоставление, оставление, заявление, отделение, восстановление, появление, избавление, установление, сожаление, повеление, подставление, составление, оскорбление, отправление, представление, озлобление, подстановление, явление, увеселение, умиление, истребление, одушевление, поселение, направление, удивление, учреждение, убеждение, падение, нападение, подведение, мгновение, обхождение, благословение, утверждение, нововведение, поведение, хождение, объедение, побуждение, пробуждение, провидение, столкновение, рассуждение, суждение, повиновение, соблюдение, постигновение, благоговение, сновидение, заблуждение, освобождение, препровождение, прикосновение, происхождение, воображение, обсуждение, ведение, наблюдение, подтверждение, сведение, произведение, совпадение, владение, съедение, предвидение, выпадение, уважение, распадение, изображение, возрождение, овладение, наслаждение, возникновение, несоблюдение, возбуждение, местопребывание, предание, следование, завывание, колебание, негодование, подтрунивание, добивание, преследование, укладывание, разрывание, существование, содрогание, название, приставание, звание, выговаривание, приказывание, всачивание, комплектование, образование, поругание, командование, наименование, фехтование, царствование, ознаменование, воззвание, пребывание, бомбардирование, сондирование, отрезывание, всхлипывание, именование, обмундирование, усовершенствование, сострадание, оправдание, самопожертвование, преобладание, толкование, призвание, жертвование, очарование, требование, соборование, празднование, соревнование, основание, страдание, сословие, препятствие, шествие, богословие, нашествие, царствие, долгие, орудие, приветствие, неудовольствие, людие, воздействие, строгие, дорогие, пособие, усердие, предисловие, условие, молебствие, действие, происшествие, бедствие, свежие, насильствие, удовольствие, спокойствие, многие, следствие, самолюбие, бездействие, другие, высокоблагородие, отсутствие, благородие, противудействие, тщеславие, вследствие, подобие, добронравие, предчувствие, властолюбие, путешествие, содействие, сумасшествие, милосердие, странствие, продовольствие, присутствие, сочувствие, высокородие
Толкование слова. Правильное произношение слова. Значение слова.

Применение

В технике и научных приборах

Явление преломления лежит в основе работы телескопов-рефракторов (научного и практического назначения, в том числе подавляющей доли зрительных труб, биноклей и других приборов наблюдения),
объективов фото-, кино- и телекамер,
микроскопов,
увеличительных стёкол,
очков,
проекционных приборов,
приёмников и передатчиков оптических сигналов,
концентраторов мощных световых пучков,
призменных спектроскопов и спектрометров,
призменных монохроматоров,
и многих других оптических приборов, содержащих линзы и/или призмы.
Его учёт необходим при расчете работы почти всех оптических приборов. Всё это относится к разным диапазонам электромагнитного спектра.

В акустике преломление звука особенно важно учитывать при исследовании распространения звука в неоднородной среде и, конечно, на границе разных сред.

Может быть важным в технике и учёт преломления волн другой природы, например, волн на воде, различных волн в активных средах и т. д.

В медицине

Преломление света

Явление преломления используется в таких областях медицины как оптометрия и офтальмология. С помощью фороптера возможно определить аномалии рефракции в глазу пациента, и, проведя несколько тестов с линзами разной оптической силы и с разным фокусным расстоянием, можно подобрать для пациента подходящие очки или контактные линзы.

Итоги урока

Решение задач

Задача 1

В жарких пустынях иногда наблюдается мираж: вдалеке возникает поверхность водоёма. Какими физическими явлениями обусловлен такой мираж?

Решение

Воздух в пустыне нагревается днём, получая тепло от горячего песка, поэтому нижние слои воздуха иногда оказываются самыми тёплыми. Тогда эти нижние слои имеют меньшую плотность, следовательно, и меньший показатель преломления, чем верхние слои. Отражённый каким-либо предметом солнечный свет может испытать настолько большое искривление в оптически неоднородной среде, что это приведёт к полному отражению от слоя тёплого воздуха у поверхности Земли. Возникнет иллюзия, что свет отражается от зеркальной поверхности, которую принимают за поверхность водоёма (см. Рис. 10).

Рис. 10. Иллюстрация к задаче

Задача 2

Почему мокрый асфальт темнее сухого? Почему аналогичный эффект не наблюдается у полированного гранита?

Решение

Неровности влажной шероховатой поверхности асфальта покрыты тонким слоем воды, в результате многие лучи испытывают полное внутреннее отражение на границе вода – воздух, это приводит к дополнительным отражениям от поверхности. Так как при каждом отражении свет поглощается, то мокрая поверхность кажется более тёмной. На гладкой поверхности полированного гранита слой воды плоский, поэтому полное внутренние отражение невозможно (см. Рис. 11).

Рис. 11. Иллюстрация к задаче

Задача 3

На рисунке 12 представлен опыт по преломлению света. Пользуясь приведённой таблицей 3, определите показатель преломления вещества. Варианты ответа: 1. 1,22 2. 1,47 3. 1,88 4. 2,29.

Рис. 12. Иллюстрация к задаче

Табл. 3. Данные к задаче

Решение

Воспользуемся законом Снеллиуса:

Так как свет попадает из воздуха на полуцилиндр, то . Следовательно, чтобы найти показатель преломления вещества (), нужно разделить синус угла падения на синус угла преломления (углы определяем по оптической шайбе).

Угол падения равен , угол преломления .

Ответ: 2. 1,47

Итоги урока

На этом уроке мы узнали, что такое преломление света, и выяснили, каким законам оно подчиняется. 

Список литературы

1. Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А., Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.
2. Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.
3. Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

Домашнее задание

1. Можно ли склеить два куска стекла так, чтобы место склеивания стало невидимым? Каким показателем преломления должен обладать клей?
2. Будет ли преломляться луч, падающий перпендикулярно поверхности раздела двух сред?
3. Как взаимосвязан относительный показатель преломления с абсолютными показателями преломления сред?
4. Луч света падает из стекла на поверхность воды под углом . Определите угол преломления.
5. Почему оконные стёкла издали кажутся тёмными, если на них смотреть в ясный день с улицы?
6. П. 67, стр. 204, задание 47 (3). Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал Nvtc.ee (Источник).
2. Интернет-портал Fizika9kl.pm298.ru (Источник).