2-й семестр

ЭЛЕКТРОДИНАМИКА

5. Волновая и квантовая оптика

УРОК 3/61

Тема. Отражение света. Плоское зеркало

Цель урока: ознакомить учащихся с особенностью распространения света на границе двух сред, рассказать им о законах, которым подчиняется это явление.

Тип урока: урок изучения нового материала.

ПЛАН УРОКА

ИЗУЧЕНИЕ НОВОГО МАТЕРИАЛА

1. Отражение света

Предметы, которые отражают почти весь свет, падающий на них, кажутся нам обычно белыми, предметы же, которые поглощают почти весь свет, падающий на них, кажутся нам черными. Тела, которые отражают свет «лучше» других, мы вообще не видим! Это - зеркала.

Свет, отраженный от шероховатой поверхности, вообще не образует какого пучка и не имеет определенного направления: оно рассеивается и распространяется во всех направлениях. Такое отражение называется рассеянным (диффузным).

Именно так отражается свет от большинства тел, благодаря чему мы можем видеть тела вокруг нас.

Если же поверхность гладкая, то отражение будет зеркальным, то есть отраженный свет образует узкий пучок. Угол , образованный падающим лучом и перпендикуляром к поверхности, называют углом падения; угол β, образованный отраженным лучом и перпендикуляром к поверхности, называют углом отражения.

2. Закон отражения света

На границе раздела двух сред происходит нарушение закона прямолинейного распространения света. При этом после отражения луч света остается в той же плоскости, что и падающий луч. Для зеркального отражения света выполняется закон отражения света, установленный еще в III в. до н. э.

Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к поверхности в точке падения лежат в одной плоскости.

Ø Угол отражения равен углу падения.

Ход лучей при отражении света имеет свойство обратимости: если точечный объект и его изображение поменять местами, то лучевая картина отражения не изменится; изменится при этом только направление лучей.

3. Принцип Гюйгенса и закон отражения света

Закон отражения света можно получить, воспользовавшись принципом Гюйгенса. Пусть плоская волна падает на границу раздела двух сред.

Направление распространения волны зададим лучами A1A и B1B, которые параллельны друг другу и перпендикулярны к волновой поверхности AC. Различные участки волновой поверхности достигают отражающей поверхности MN не одновременно: возбуждение колебаний в точке A начнется раньше, чем в точке B Δt = CB/, где - скорость распространения волны. В момент, когда волна достигнет точки B, вторичная волна с центром в точке A уже распространится на некоторое расстояние и будет представлять собой полусферу радиуса r = AD = Δt = CB.

Лучи AA2 и BB2, перпендикулярные к волновой поверхности DB, задают направление распространения отраженной волны. В прямоугольных треугольниках ABD и BAC гипотенуза AB общая, катет AD равна катету CB, следовательно, эти треугольники равны. Тогда DBA = CAB, кроме того, = CAB и β = DBA. Следовательно, угол падения равен углу отражения β. Таким образом, мы вывели закон отражения света, используя принцип Гюйгенса.

4. Плоское зеркало

Закон отражения света справедлив для отражающей поверхности любой формы: плоской, сферической и др. Закон зеркального отражения справедлив для идеальной плоской поверхности.

Ø Отражающую поверхность называют плоским зеркалом, если падающий на нее пучок параллельных лучей после отражения остается параллельным.

Если перед плоским зеркалом находится светящаяся точка A, то из законов отражения света следует: лучи от этой точки после отражения образуют розбіжний пучок, а продолжения этих лучей пересекутся в точке A1, расположенной за зеркалом симметрично относительно точки A.

В этом случае точку A называют мнимым изображением точки A. Если часть отраженных лучей попадает нам в глаза, мы воспринимаем их как те, что вышли из точки A1, то есть «увидим» за зеркалом световую точку. Точно так же из отдельных точек образуется изображения протяженных предметов.

Изображение предмета в плоском зеркале является мнимым, равным по размеру собственно предмета; изображение расположено симметрично предмету относительно плоскости зеркала.

ВОПРОС К УЧАЩИМСЯ В ХОДЕ ИЗЛОЖЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА

Первый уровень

1. Благодаря чему мы видим предметы?

2. Почему плоское зеркало отдает точное изображение предмета?

3. Какие особенности имеет изображение предмета в плоском зеркале?

4. Почему изображение в зеркале является мнимым?

Второй уровень

1. Чем отличается зеркальное отражение от рассеянного?

2. За какого угла падения луча на зеркало падающий и отраженный лучи совпадают?

ЗАКРЕПЛЕНИЕ ИЗУЧЕННОГО МАТЕРИАЛА

1). Качественные вопросы

1. Почему нельзя использовать плоское зеркало как киноэкран?

2. Как с помощью законов отражения построить изображение точечного источника в плоском зеркале?

2). Учимся решать задачи

1. Угол между падающим и отраженным лучами составляет 80°. Чему равен угол падения луча?

2. Солнечный луч отражается от поверхности озера. Угол между падающим лучом и горизонтом вдвое больший, чем угол между падающими и отраженным лучами. Чему равен угол падения луча?

3. Два плоских прямоугольных зеркала образуют двугранный угол 150°. На расстоянии 10 см от линии соприкосновения зеркал и на одинаковом расстоянии от каждого из них расположен точечный источник света. Определите расстояние между мнимыми изображениями источника света в зеркалах.

ЧТО МЫ УЗНАЛИ НА УРОКЕ

• Закон отражения света: луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к поверхности в точке падения лежат в одной плоскости. Угол отражения равен углу падения.

• Отражающую поверхность называют плоским зеркалом, если пучок параллельных лучей, падающий на нее, после отражения остается параллельным.

• Изображение предмета в плоском зеркале является мнимым, равный по размеру собственно предмета; изображение расположено симметрично предмету относительно плоскости зеркала.

Домашнее задание

1. Подр-1: § 39 (п. 2, 3, 4, 5); подр-2: § 19 (п. 2).

2. Сб.:

Рів1 № 13.2; 13.3; 13.16; 13.17.

Рів2 № 13.30; 13.31; 13.32; 13.34.

Рів3 № 13.33, 13.35; 13.66; 13.67.