- Применять закон отражения и описывать изображение в плоском зеркале
- Объяснять преломление света и пользоваться показателем преломления
- Различать собирающие и рассеивающие линзы и вычислять оптическую силу
Почему ложка в стакане с водой кажется «сломанной»? Как ты видишь себя в зеркале? Как очки помогают плохо видящим глазам? Ответы на эти вопросы даёт оптика — раздел физики, изучающий свет.
Прямолинейное распространение света
В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Линию, вдоль которой распространяется свет, называют лучом. Тени возникают именно из-за прямолинейного распространения света: непрозрачное тело задерживает лучи, и за ним остаётся неосвещённая область. В вакууме скорость света около 300 000 км/с.
Отражение света
Когда свет падает на границу двух сред, часть его возвращается обратно — отражается. Углы отсчитывают не от поверхности, а от перпендикуляра, восставленного к поверхности в точке падения. Закон отражения: падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр лежат в одной плоскости, а угол падения равен углу отражения.
- αугол падения (между лучом и перпендикуляром)
- βугол отражения
Луч составляет с поверхностью плоского зеркала угол 30°. Чему равны угол падения, угол отражения и угол между падающим и отражённым лучами?
Показать решениеСкрыть решение
По закону отражения β = α = 60°.
Угол между лучами: α + β = 120°.
Преломление света
Переходя из одной среды в другую, свет на границе меняет направление — преломляется. Причина в том, что в разных средах скорость света различна. При переходе из воздуха в воду или стекло свет замедляется и отклоняется к перпендикуляру: угол преломления меньше угла падения. Поэтому ложка и кажется «сломанной».
- nабсолютный показатель преломления среды
- cскорость света в вакууме, ≈ 300 000 км/с
- vскорость света в среде
Для воды n ≈ 1,33, для стекла ≈ 1,5, для алмаза ≈ 2,42
Показатель преломления стекла 1,5. С какой скоростью свет распространяется в стекле?
Показать решениеСкрыть решение
v = 300 000 км/с / 1,5 = 200 000 км/с.
Значит, в стекле свет распространяется в 1,5 раза медленнее, чем в вакууме.
Линзы
| Свойство | Собирающая линза | Рассеивающая линза |
|---|---|---|
| Форма | в середине толще, чем по краям | в середине тоньше, чем по краям |
| Параллельные лучи | собираются в фокусе | расходятся |
| Оптическая сила | положительная | отрицательная |
| В очках | исправляет дальнозоркость | исправляет близорукость |
Расстояние от центра линзы до фокуса называется фокусным расстоянием (F). Чем оно меньше, тем сильнее линза преломляет лучи. Это характеризует оптическая сила, единица которой — диоптрия (дптр).
D — оптическая сила, в дптр; F — фокусное расстояние, в метрах. У рассеивающей линзы F и D отрицательны.
а) Фокусное расстояние собирающей линзы 25 см. б) Фокусное расстояние рассеивающей линзы 50 см. Найди оптическую силу каждой линзы.
Показать решениеСкрыть решение
б) У рассеивающей линзы F = −0,5 м, D = 1 / (−0,5 м) = −2 дптр.
Если в рецепте на очки для близорукого написано «−2», это рассеивающая линза.
Главное
- В однородной среде свет распространяется прямолинейно; его скорость в вакууме ≈ 300 000 км/с.
- Закон отражения: угол падения равен углу отражения; углы отсчитывают от перпендикуляра.
- Преломление происходит из-за разной скорости света в разных средах; n = c / v.
- Собирающая линза сводит лучи в фокус, рассеивающая — рассеивает; оптическая сила D = 1 / F.
Проверь себя
Вопросов: 10. Каждый правильный ответ приносит XP.