Личные инструменты

2168
з математики

132
учня

168
для 11 класу

443
відкореговано


Вашій увазі

24638
уроків


Повне внутрішнє відбивання

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 11 клас>> Фізика: Повне внутрішнє відбивання


ПОВНЕ ВНУТРІШНЄ ВІДБИВАННЯ


ПОВНЕ ВІДБИВАННЯ

Згідно із законом  заломлення електромагнітних хвиль їх заломлення не залежить від напрямку поширення. У попередніх параграфах розглянуто випадки, коли хвиля для світлових променів властива поширювалася з оптично менш густого се-    оборотність редовища в оптично густіше.

Важливі ефекти спостерігаються в разі, коли хвиля поширюється з оптично густішого середовища в оптично менш густе. Проаналізуємо закон заломлення для цього випадку:

2-47.jpg

якщо 2-48.jpg.

Це означає, що при переході з оптично більш густішого середовища в оптично менш густе пучок електромагнітних хвиль відхиляється від перпендикуляра. На мал. 4.43 наведено залежність siny від sinca.

30160-1.jpg

Оскільки відношення 2-49.jpg не залежить від напрямку поширення хвилі, то це залежність y = kx за 2-50.jpg.

Із графіка видно, що siny досягне значення siny = 1 раніше, ніж sina, тобто заломленого пучка не буде. При цьому в міру подальшого збільшення кута падіння спостерігатиметься явище повного відбивання. Межа двох середовищ у цьому разі діятиме як ідеальне дзеркало.

Явище повного відбивання легко спостерігати в дослідах зі світлом. Для цього розмістимо тонкий скляний півциліндр на оптичному диску так, як показано на мал. 4.44.

30160.jpg

Спрямуємо тонкий пучок світла на бічну поверхню півциліндра так, щоб він проходив через геометричний центр О (мал. 4.44, а). Якщо пучок у півциліндрі буде перпендикулярним до площини зрізу АВ, то жодних змін у напрямку його поширення не буде. Якщо ж кут падіння поступово збільшувати (мал. 4.44, б), то пучок заломлюватиметься. При цьому кут заломленняу завжди буде більшим від кута падіння а. За певного значення кута а кут у дорівнюватиме 90° (мал. 4.44, в). У цьому разі кут падіння пучка світла називають граничним. Відбитий всередині скла пучок при цьому буде найяскравішим, і в міру подальшого збільшення кута падіння не змінюватиме своєї яскравості.

За значенням граничного кута можна знайти відносний показник заломлення середовища. Скористаємося результатами експерименту, коли світло переходить зі скла в повітря. Для повітря показник заломлення близький до одиниці. Тому в разі повного відбивання закон заломлення запишемо так:

2-51-1.jpg

Явище повного відбивання широко застосовують у сучасній оптичній техніці. У багатьох оптичних приладах потрібно змінювати напрямок поширення світлових пучків із мінімальними втратами енергії на поверхнях оптичних деталей. З цією метою застосовують так звані призми повного відбиванння (мал. 4.45).

30161.jpg

У цій призмі світло падає перпендикулярно до однієї із заломлюючих поверхонь, а тому без заломлення переходить у речовину призми. На другу її грань пучок уже падає під кутом, більшим від граничного і зазнає повного відбивання. Подібне стається і на третій грані призми. Зазнавши двічі повного відбивання, пучок виходить із призми, змінивши напрямок поширення на протилежний.

2-52.jpg

Особливо важливого практичного застосування повне відбивання набуло у волоконній оптиці.

Промінь світла, спрямований на торець скляного стрижня, поширюватиметься в ньому на значні відстані практично без послаблення. При цьому світло не виходитиме за межі скляного стрижня, зазнаючи численних відбивань на межі скло—повітря (мал. 4.46).

30162.jpg

На   поширення   світла   не   впливає   форма стрижня. З багатьох таких стрижнів-волокон виготовляють волоконні світловоди, за допомогою яких передають зображення. Прикладом може бути волоконний ендоскоп, який допомагає лікарям досліджувати внутрішні органи людини, не пошкоджуючи їх.

Волоконно-оптичні світловоди використовують для побудови кабелів зв'язку, в яких кожне волокно відіграє роль окремого провідника. Проте якщо металевим провідником можна передавати лише одну якусь інформацію, то кожне скляне волокно оптичного кабелю здатне передавати сотні таких інформацій за рахунок використання світлового сигналу різних довжин хвиль. Тому волоконно-оптичний кабель за однакових розмірів забезпечує передавання значно більшої за обсягом інформації, ніж металевий. Використання світла для передачі інформації істотно підвищило пропускну здатність ліній зв'язку.

Сукупність волоконних світловодів дозволяє передавати зображення

Волоконно-оптичні світловоди мають суттєву перевагу перед металевими лініями зв'язку

Волоконні технології впроваджуються і в комп'ютерну техніку, витісняючи напівпровідникові електронні елементи. При цьому якість комп'ютерів значно підвищується.

ЗАДАЧІ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО РОЗВ'ЯЗУВАННЯ 20
1. Чи може відбутися повне відбивання в разі переходу світла з води у скло?
2. Яке значення граничного кута в разі переходу світла з алмазу у воду?
3. Чи вийде світловий пучок з води в повітря, якщо кут падіння дорівнює 45°; 60°.
4. Граничний кут падіння в разі переходу променя світла зі скипидару в повітря дорівнює 42°23' Яка швидкість світла у скипидарі?
5. Точкове джерело світла розміщене на дні акваріума, наповненого водою до висоти 20 см. Непрозорий диск якого радіуса потрібно покласти на воду, щоб світло не виходило з неї?

ЗАПИТАННЯ
1. За яких умов відбувається повне відбивання світла?
2. Яке співвідношення між енергією падаючої і відбитої хвиль у разі повного відбивання?
3. Як можна спостерігати повне відбивання?
4. Як визначити показник заломлення речовини за повного відбивання?
5. Якого практичного застосування набуло явище повного відбивання?


Є.В. Коршак, О.І. Ляшенко, В.Ф. Савченко, Фізика, 11 клас
Вислано читачами з інтернет-сайтів  


Матеріали з фізики, завдання та відповіді по класам, плани конспектів уроків з фізики для 11 класу


Зміст уроку
1236084776 kr.jpg конспект уроку і опорний каркас                      
1236084776 kr.jpg презентація уроку 
1236084776 kr.jpg акселеративні методи та інтерактивні технології
1236084776 kr.jpg закриті вправи (тільки для використання вчителями)
1236084776 kr.jpg оцінювання 

Практика
1236084776 kr.jpg задачі та вправи,самоперевірка 
1236084776 kr.jpg практикуми, лабораторні, кейси
1236084776 kr.jpg рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
1236084776 kr.jpg домашнє завдання 

Ілюстрації
1236084776 kr.jpg ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
1236084776 kr.jpg реферати
1236084776 kr.jpg фішки для допитливих
1236084776 kr.jpg шпаргалки
1236084776 kr.jpg гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
1236084776 kr.jpg зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
1236084776 kr.jpg підручники основні і допоміжні 
1236084776 kr.jpg тематичні свята, девізи 
1236084776 kr.jpg статті 
1236084776 kr.jpg національні особливості
1236084776 kr.jpg словник термінів                          
1236084776 kr.jpg інше 

Тільки для вчителів
1236084776 kr.jpg ідеальні уроки 
1236084776 kr.jpg календарний план на рік 
1236084776 kr.jpg методичні рекомендації 
1236084776 kr.jpg програми
1236084776 kr.jpg обговорення


Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.