Лабораторный метод измерения скорости света
Метод Физо (1849). Свет падает на полупрозрачную пластину и отражается, проходя через вращающееся зубчатое колесо. Пучок, отраженный от зеркала, может попасть к наблюдателю, только пройдя между зубьями. Если знать скорость вращения зубчатого колеса, расстояние между зубьями и расстояние между колесом и зеркалом, то можно рассчитать скорость света.
Метод Фуко – вместо зубчатого колеса вращающаяся зеркальная восьмигранная призма.
с=313 000 км/с
В настоящее время вместо механических делителей светового потока применяются оптоэлектронные (ячейка Керра – кристалл, оптическая прозрачность которого меняется в зависимости от величины электрического напряжения).
Можно измерить частоту колебаний волны ν и независимо – длину волны λ (особенно удобно в радиодиапазоне), а затем рассчитать скорость света по формуле 
.
По современным данным, скорость света в вакууме равна 299 792 458 м/с (с точностью до ±1,2 м/с).
Приближенно скорость света можно считать равной 3 • 108 м/с.
Свойства света
Свет в однородной среде распространяется прямолинейно.
Прямолинейностью распространения света объясняется образование тени и полутени.
При малых размерах источника (источник, находится на расстоянии, по сравнению с которым размерами источника можно пренебречь) получается только тень (область пространства, в которую свет не попадает).
При больших размерах источника света (или, если источник находится близко к предмету) создаются нерезкие тени (тень и полутень).
|
|
|
Световые пучки распространяются независимо друг от друга. Например, проходя один через другой, они не влияют на взаимное распространение.
Световые пучки обратимы , т.е., если поменять местами источник света и изображение, полученное с помощью оптической системы, то ход лучей от этого не изменится.
Законы отражения и преломления света
Законы отражения и преломления света можно вывести из одного общего принципа, описывающего поведение волн. Этот принцип впервые был выдвинут современником Ньютона Христианом Гюйгенсом. Согласно принципу Гюйгенса каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн. Для того чтобы, зная положение волновой поверхности (фронта волны) в момент времени t, найти ее положение в следующий момент времени t + Δt, нужно каждую точку фронта рассматривать как источник вторичных волн. Точки M1, М2, М3 и т. д. являются такими источниками. Поверхность, касательная к фронтам вторичных волн, представляет собой фронт первичной волны в следующий момент времени. Этот принцип в равной мере пригоден для описания распространения волн любой природы: механических, световых и т. д. Гюйгенс сформулировал его первоначально именно для световых волн.
|
|
|
Нарисовать рисунок
Для механических волн принцип Гюйгенса имеет наглядное истолкование: частицы среды, до которых доходят колебания, в свою очередь, колеблясь, приводят в движение соседние частицы среды, с которыми они взаимодействуют.
Закон отражения
Когда световые волны достигают границы раздела двух сред, направление их распространения изменяется. Если они остаются в той же среде, то происходит отражениесвета.
| Отражение света — это изменение направления световой волны при падении на границу раздела двух сред, в результате чего волна продолжает распространяться в первой среде. |
Закон отражения света хорошо известен:
| Падающий луч, перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения и отраженный луч лежат в одной плоскости, причем угол падения равен углу отражения. α= γ |
Угол α между падающим лучом и нормалью к отражающей поверхности в точке падения называют углом падения.
Угол γ между нормалью к отражающей поверхности и отраженным лучом называют углом отражения.
Нарисовать рисунок
|
|
|
Закон преломления
На границе двух сред свет меняет направление своего распространения. Часть световой энергии возвращается в первую среду, т. е. происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, то свет частично может пройти через границу сред, также меняя при этом, как правило, направление распространения. Это явление называется преломлением света. Вследствие преломления наблюдается кажущееся изменение формы предметов, их расположения и размеров.
Сформулируем законы преломления света:
1) Падающий луч, преломленный луч и нормаль к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости.
2) Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для этих двух сред, равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой.
Рисунок нарисовать, формулу записать
Полное отражение
Если свет падает из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, то при определенном для каждой среды угле падения, преломленный луч исчезает. Наблюдается только отражение. Это явление называется полным внутренним отражением.
Угол падения α0, соответствующий углу преломления 90°, называют предельным углом полного отражения. При sin β = 1 формула принимает вид
|
|
|
Явление полного отражения света используют в так называемой волоконной оптике для передачи света и изображения по пучкам прозрачных гибких волокон — световодов. Световод представляет собой стеклянное волокно цилиндрической формы, покрытое оболочкой из прозрачного материала с меньшим, чем у волокна, показателем преломления.
Полным внутренним отражением объясняется явление миража.
3. Выполнить задания:
1. Каким должен быть угол падения светового луча, чтобы отраженный луч составлял с падающим угол 40°?
2. Определите относительный показатель преломления двух сред, если угол падения равен 60°, а угол между отраженным и преломленным лучами равен 90°.
3. Определите показатель преломления второй среды относительно первой, если при переходе света из первой среды во вторую угол преломления равен 30°, а угол падения в 2 раза больше?
4. Угол между зеркалом и падающим лучом равен 50°. Найдите угол (град.) отражения луча.
5. Если угол между падающим и отраженным от плоского зеркала лучами равен r (причем 0<γ<90). Чему равен угол отражения?
Выполнить тест
1. Что такое свет?
а) это излучение, распространяющееся от любых нагретых тел;
б) это излучение, воспринимаемое глазом, т.е. видимое излучение.
2. В чем состоит значение света в нашей жизни?
а) под действием света и тепла на Земле возникла жизнь;
б) свет – средство видения;
в) свет – важнейшее средство познания природы;
г) свет – активный участник различных физических явлений;
д) деятельность человека зависима от света.
3. Какие крупные научные открытия обязаны свету?
а) открытие законов движения планет;
б) открытие строения клетки живых организмов;
в) определение структуры металлов;
г) определение химического состава Солнца и других небесных тел.
4. Геометрической оптикой называется раздел оптики, в котором…
а) изучаются законы распространения в прозрачных средах световой энергии на основе представления о световом луче;
б) глубоко рассматриваются свойства света и его взаимодействие с веществом.
5. Основоположником корпускулярной теории света был…
а) Ремер;
б) Ньютон;
в) Максвелл;
г) Аристотель;
д) Гюйгенс.
6. Двойственность свойств (корпускулярно-волновой дуализм) присуща…
а) только свету;
б) только микроскопическим телам;
в) любой форме материи.
7. Кто впервые определил скорость света?
а) Майкельсон;
в) Ремер;
г) Физо.
8. Чем объяснялся успех астрономического метода измерения скорости тела?
а) движением Юпитера вокруг Солнца;
б) проходимые светом расстояния были очень велики;
в) тем, что свет любые расстояния преодолевает мгновенно.
9. В чем сущность метода определения скорости света в опыте Физо?
а) для измерения времени распространения света использовалось вращающееся зеркало;
б) для измерения времени распространения света использовался “прерыватель” – вращающееся зубчатое колесо.
10. Что называется световым лучом?
а) геометрическое место точек, имеющих одинаковые фазы в момент времени;
б) линия, указывающая направление распространения световой энергии;
в) воображаемая линия, параллельная фронту распространения световой волны.
11. Тень, отброшенная предметом, освещенным протяженным источником…
а) имеет резкие очертания, подобные очертаниям предмета;
б) окружена полутенью.
12. Если луч переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную, то…
а) угол падения больше угла преломления;
б) угол падения меньше угла преломления;
в) угол падения равен углу преломления.
13. Почему луч света при переходе из одной среды в другую преломляется?
а) изменяется скорость света в среде;
б) изменяется направление светового пучка.
14. В каком случае угол падения равен углу преломления?
а) если угол падения близок к 90 градусам;
б) если угол падения равен нулю;
в) если скорости света в двух средах равны.
15. Определяя глубину водоема “на глаз”…
а) мы точно определяем глубину;
б) дно кажется нам глубже;
в) дно кажется всегда ближе к нам, т.е. мельче.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 322; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!