Как поступить
в Онлайн-школу и получить аттестат?

Подробно расскажем о том, как перевестись на дистанционный формат обучения, как устроены онлайн-уроки и учебный процесс, как улучшить успеваемость и повысить мотивацию!

Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных

Конспект урока: Геометрическая оптика. Законы отражения света. Построение изображения в зеркалах

Геометрическая оптика

13.04.2024
2073
0

Законы отражения света. Построение изображения в зеркалах

План урока

  • Основные положения геометрической оптики
  • Законы отражения света
  • Построение изображений в плоском зеркале

Цели урока

  • знать основные положения геометрической оптики
  • знать и применять законы отражения света
  • уметь строить изображения в плоском зеркале

Разминка

  • Какой вид электромагнитных волн называют видимым светом?
  • Что собой представляет световой луч?
  • Почему мы видим своё изображение в плоском зеркале?

Основные положения геометрической оптики

Перед тем как перейти к изучению волновых процессов, вспомним законы геометрической оптики, которые позволяют описать распространение света в прозрачных средах, отражение и преломление света на границе раздела двух сред. Все законы и правила геометрической оптики были установлены опытным путём. Они могут быть объяснены как с точки зрения волновой теории, так и с точки зрения корпускулярной. В геометрической оптике свет представляют в виде луча.   

 

Вспомним основные положения геометрической оптики.


Прямую линию, вдоль которой в однородной среде распространяется свет (передаётся энергия от источника света), называют лучом .


Если размеры источника света много меньше расстояний до освещаемых тел, то такой источник считается  точечным .

 

Точечным источником света называют точечное тело, испускающее свет.


Точечный источник света является удобной для геометрической оптики моделью. Наглядное представление о таком источнике даёт, например, удалённая от Земли звезда. Обычно считают, что точечный источник света излучает свет во всех направлениях.


Закон прямолинейного распространения света : в прозрачной однородной среде свет от источника распространяется по прямым линиям.


Закон независимости световых пучков : при пересечении световых пучков характер их распространения не изменяется.


Законы отражения света

Рассмотрим луч 1, падающий на плоское зеркало в точке O (рис. 1, а). Плоскость, которую образуют падающий луч на зеркало и перпендикуляр к поверхности зеркала в точке падения луча, называют плоскостью падения. В рассматриваемом случае эта плоскость совпадает с плоскостью рисунка. Угол α между падающим лучом и перпендикуляром, проведённым к плоскости зеркала в точке падения, называют углом падения. Угол между отражённым лучом 2 и перпендикуляром к плоскости зеркала в точке падения луча называют углом отражения. Сформулируем законы отражения света.


1. Луч падающий, луч отражённый и перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

2. Угол падения луча равен углу отражения: α=β.


Из законов отражения следует, что если выходящий из точки A луч 1 после отражения в точке O проходит через точку B (рис. 1, б), то луч 2, выходящий из точки B, после отражения в точке O пройдёт через точку A. Это утверждение называют принципом обратимости световых лучей при отражении от зеркальных поверхностей.

 

В реальности при отражении даже от очень хорошего зеркала некоторая часть света отражается в других направлениях. Такое отражение называют диффузным (рассеянным). Обычно диффузным отражением пренебрегают, так как его энергия составляет малую долю от энергии падающего на хорошее зеркало света. 

Рис. 1. А) закон отражения; б) принцип обратимости световых лучей

Построение изображений в плоском зеркале

Построим изображение точечного источника S расположенного на расстоянии от плоского зеркала h. Докажем, что продолжения всех отражённых от плоского зеркала лучей, испускаемых точечным источником S, пересекаются в одной точке S1, симметричной источнику относительно зеркала (рис. 2).

 

Для этого рассмотрим луч SO, падающий на зеркало перпендикулярно его плоскости, и луч SO1, падающий на плоскость зеркала под произвольным углом α1. Согласно закону отражения, угол отражения β1 луча SO1 равен углу падения α1. Прямая O1S1 является прямолинейным продолжением отражённого луча, поэтому угол SO1O=S1O1O. Прямоугольные треугольники SO1O и S1O1O равны по катету (OO1 — общий) и прилежащему острому углу. Следовательно, SO=S1O. Аналогично доказывается, что и любой другой луч от источника Sотразится от зеркала так, что продолжение отражённого луча будет проходить через точку S1. Следовательно, продолжения всех отражённых от плоского зеркала лучей пересекаются в одной точке S1, симметричной источнику относительно плоскости зеркала.

 

Пучок отражённых от зеркала лучей, попадающих в зрачок глаза, является пучком лучей, продолжения которых пересекаются за зеркалом в точке S1. Поэтому мы воспринимаем точку S1 как источник света. На самом деле точка S1 представляет собой мнимое изображение источника S.


Точку пересечения продолжений световых лучей от точечного источника называют мнимым изображением этого источника.

 

Точку пересечения самих световых лучей от точечного источника называют действительным изображением этого источника.


Рис. 2. Построение изображения точечного источника S 
в плоском зеркале MN

Поскольку продолжения всех отражённых лучей от плоского зеркала пересекаются в одной точке, для построения мнимого изображения достаточно пересечений любых двух отражённых лучей.

 

Для протяжённого источника света и его изображения выполняются два условия: во-первых, каждой точке источника света соответствует одна точка его изображения; во-вторых, каждой точке изображения соответствует одна точка источника. Изображения, удовлетворяющие этим условиям, называют  стигматичными или точечными .

 

Положение мнимого изображения любого предмета в плоском зеркале не зависит от размеров и положения плоского зеркала в данной плоскости. Оно определяется только положением плоскости зеркала в пространстве.


Упражнение 1

 

1. Угол падения луча на плоское зеркало равен 30°. Определите угол: 
а) между падающим и отражённым лучами; б) между отражённым лучом и плоскостью зеркала. 

2. На сколько увеличится угол между отражённым и падающим лучами, если плоское зеркало повернуть на угол 20° по часовой стрелке вокруг оси, проходящей через точку падения перпендикулярно плоскости падения? 


Контрольные вопросы

 

1. Что называют: а) плоскостью падения света; б) углом падения; в) углом отражения? 

2. Сформулируйте законы отражения света. 

3. В чём состоит принцип обратимости световых лучей? 

4. Почему часто пренебрегают диффузным отражением света?

5. Как построить изображение светящейся точки в плоском зеркале?

6. Какое изображение называют мнимым, а какое действительным?

7. Можно ли сфотографировать изображение предмета, полученное с помощью плоского зеркала?


Ответы

Упражнение 1

 

1. а) 60°; б) 60°

2. 40°


Предыдущий урок
Линзы
Геометрическая оптика
Следующий урок
Колебания и волны. Механические колебания. Условия возникновения свободных колебаний. Кинематика колебательного движения
Механические колебания и волны
Урок подготовил(а)
teacher
Андрей Михайлович
Учитель физики
Опыт работы: 12 лет
Поделиться:
  • Язык и речь. Речевая деятельность. Правильность русской речи. Типы норм ЛЯ (орфоэпические, орфографические, словообразовательные, лексические, стилистические)

    Русский язык

  • Внешняя политика СССР в условиях начала «холодной войны». Послевоенная повседневность. Смена политического курса

    История

  • Производная

    Алгебра

Зарегистрируйся, чтобы присоединиться к обсуждению урока

Добавьте свой отзыв об уроке, войдя на платфому или зарегистрировавшись.

Отзывы об уроке:
Пока никто не оставил отзыв об этом уроке