ПСЦдвищення ефективностСЦ формування понять з геометричноi оптики засобами сучасних СЦнформацСЦйних технологСЦй навчання
Дипломная работа - Педагогика
Другие дипломы по предмету Педагогика
?еслити, що закон вСЦдбивання свСЦтла однаковий для променСЦв усСЦх довжин хвиль.
Установивши закон вСЦдбивання для паралельного пучка променСЦв, перейдемо до розгляду вСЦдбивання вСЦд плоскоi дзеркальноi поверхнСЦ розбСЦжного гомоцентричного пучка променСЦв свСЦтла. Основне питання, яке треба при цьому розвязати: чи можна за допомогою плоского дзеркала утворити зображення точкового джерела свСЦтла? Користуючись законом вСЦдбивання свСЦтла, показуСФмо, що плоске дзеркало не маСФ дСЦйсного зображення точкового джерела (мал. 4). РозбСЦжний гомоцентричний пучок променСЦв лишаСФться розбСЦжним. Кут розхилу також не змСЦнюСФться. ЗмСЦнюСФться лише напрям поширення пучка. Отже, за допомогою плоского дзеркала не можна утворити дСЦйсне зображення точкового джерела, а отже, СЦ свСЦтного тСЦла в цСЦлому. Проте учнСЦ з досвСЦду знають, що дзеркало утворюСФ уявне зображення (мал. 4).
Мал. 4
Як можна ввести поняття про уявне зображення? Тут СФ два способи. Перший спосСЦб зауважити, що уявне зображення утворюСФться лише при спостереженнСЦ оком СЦ про нього мова буде пСЦзнСЦше, а другий ввести це поняття уже на даному етапСЦ. Це можна зробити так. Насамперед розповСЦдають учням, не вдаючись до розгляду будови ока (вона вивчаСФться пСЦзнСЦше), що спостерСЦгач бачить зображення свСЦтноi точки в тому мСЦсцСЦ, де перетинаСФться обернене продовження свСЦтлових променСЦв, якСЦ входять в око. Це зображення буде дСЦйсним, якщо в тому мСЦсцСЦ розташоване реальне джерело свСЦтла або його реальне зображення, створене попередньою оптичною системою, або уявним, якщо в тому мСЦсцСЦ нСЦ джерела, його дСЦйсного зображення немаСФ. ПСЦсля такого попереднього зауваження можна розглянути уявне зображення точки або предмета, що його даСФ плоске дзеркало.
Щоб утворити дСЦйсне зображення при вСЦдбиваннСЦ свСЦтла, очевидно, треба скористатися криволСЦнСЦйними поверхнями. НайважливСЦшСЦ з них сферичнСЦ: такСЦ поверхнСЦ порСЦвняно легко шлСЦфувати й полСЦрувати, СЦ вони дають потрСЦбний ефект.
Якщо на сферичне дзеркало малоi кривизни спрямувати паралельно головнСЦй оптичнСЦй осСЦ не дуже великого перерСЦзу паралельний пучок променСЦв свСЦтла, то вони (з достатнСЦм наближенням) перетнуться в однСЦй точцСЦ на осСЦ. Цю точку називають головним фокусом дзеркала. ВвСЦвши поняття фокуса СЦ променСЦв побудови, можна перейти до побудови зображень у сферичних дзеркалах. На закСЦнчення варто розповСЦсти про використання сферичних дзеркал у науцСЦ й технСЦцСЦ.
РЖнша можливСЦсть, утворити зображення свСЦтноi точки (або предмета) повязана з використанням закону заломлення свСЦтла. Щоб вивчити цей закон, розглянемо монохроматичний пучок паралельних променСЦв свСЦтла, який падаСФ на плоску межу подСЦлу двох прозорих дСЦелектрикСЦв.
На вСЦдмСЦну вСЦд вСЦдбивання, променСЦ рСЦзноi довжини хвилСЦ заломлюються по-рСЦзному, тому надалСЦ, якщо не буде якихось додаткових умов, користуватимемося монохроматичним свСЦтлом.
Простежимо за ходом заломлених променСЦв (мал. 5).
Мал. 5
Закон заломлення свСЦтла, як СЦ закон вСЦдбивання, також складаСФться з двох частин:
1) падаючий СЦ вСЦдбитий променСЦ лежать в однСЦй площинСЦ з перпендикуляром, проведеним у точцСЦ падСЦння;
2) вСЦдношення синуса кута падСЦння до синуса кута заломлення величина стала для даних двох речовин, що межують, СЦ СФ лише функцСЦСФю довжини хвилСЦ, а саме:.Стала n називаСФться показником заломлення другою середовища вСЦдносно першого або просто вСЦдносним показником заломлення.
З хроматичностСЦ заломлення випливаСФ обмеженСЦсть поняття променя. ВвСЦвши поняття монохроматичного пучка променСЦв, ми наближаСФмо променеву оптику до хвильовоi. Це доповнення дасть змогу СЦ в хвильовСЦй оптицСЦ широко використовувати поняття променя.
З означення вСЦдносного показника заломлення випливаСФ, що для кожноi речовини вСЦн залежить вСЦд речовини, з якою вона межуСФ. Щоб усунути цю неоднозначнСЦсть, вводять поняття про абсолютний показник заломлення, коли межуючим середовищем СФ вакуум. Очевидно, для самого вакууму абсолютний показник заломлення дорСЦвнюСФ одиницСЦ.
Пояснимо звязок мСЦж абсолютним СЦ вСЦдносним показником заломлення свСЦтла. Розглянемо хСЦд променСЦв на межСЦ води СЦ скла. Якщо промСЦнь з води потрапляСФ в скло пСЦд кутом ? СЦ заломлюСФться в склСЦ пСЦд кутом ?, то вСЦдносний показник заломлення скла вСЦдносно води буде . Припустимо тепер, що з вакууму промСЦнь свСЦтла падаСФ на скло пСЦд якимось кутом СЦ (мал.6,а), для якого кут заломлення дорСЦвнюСФ ?. ТодСЦ абсолютний показник заломлення для скла буде. Якщо з вакууму промСЦнь свСЦтла падаСФ на воду пСЦд тим самим кутом СЦ (мал. 6, б), то кут заломлення ?, як показуСФ дослСЦд, буде трохи бСЦльший за кут ? для скла. А абсолютний показник заломлення для води буде меншим за nc. Це даСФ пСЦдставу ввести поняття оптичноi густини речовини.
Мал. 6
Ту з двох речовин називають оптично густСЦшою, абсолютний показник заломлення свСЦтла в якоi бСЦльший. Це поняття полегшуСФ вивчення явища повного вСЦдбивання свСЦтла та ряду СЦнших явищ. Як правило, оптично густСЦшСЦ речовини мають також бСЦльшу густину речовини. Однак СФ й винятки. Наприклад, скипидар маСФ абсолютний показник заломлення 1,47, а густину 0,87 г./см3, у той час як абсолютний показник заломлення льоду 1,31, а густина 0,92 г./см3.
Обчислюючи вСЦдношення абсолютних показникСЦв заломлення води СЦ скла дСЦстаСФмо вираз, що дорСЦвнюСФ вСЦдносному показнику. Отже, СЦ зв