Электромагнитная природа света «Свет - это самое тёмное пятно в физике»

1.

Электромагнитная
природа света
«Свет – это самое тёмное
пятно в физике»

2.

Взгляды на природу света в
античные времена
• Пифагорейцы впервые выдвинули
гипотезу об особом флюиде, который
испускается глазами и «ощупывает» как
бы щупальцами предметы, давая их
ощущение.
• Атомисты же были сторонниками
испускания предметами «призраков» или
«образов», которые, попадая в глаза
приносят душе
ощущение формы и цвета теория эта
связывается с именем Платона.

3.

Взгляды на природу света в
средневековье
• Наиболее ярким был, несомненно,
период Альхазена
/АЛЬХАЗЕН (Ибн аль Хайсам) (965—
1039) - арабский ученый /
В своем первом фундаментальном
постулате он утверждает:
«Естественный свет и цветовые лучи
воздействуют на глаза». «Зрительный
образ получается с помощью
пирамиды, вершина которой
находится в глазу, а основание – на
видимом теле».

4.

Взгляды на природу света
в XVII-XIX вв.
• Ньютон придерживался
корпускулярной теории, согласно
которой свет – это поток частиц,
идущих от источника во все
стороны.
• Гюйгенс утверждал, что свет – это
волны, распространяющиеся в
особой, гипотетической среде эфире, заполняющим пространство
и проникающим во внутрь всех тел.

5.

Электромагнитная природа света
Свет
Корпускулярная
теория
(И.Ньютон)
Волновая
теория
(Х.Гюйгенс)

6.

Корпускулярно-волновой дуализм
Волна
интерференция
дифракция
поляризация дисперсия
Корпускула
(частица)
фотоэффект давление
света линейчатость
спектров

7.

Теория Максвелла
• Работами Максвелла были заложены основы
электромагнитной теории света. В основе
этой теории лежит факт совпадения скорости
света со скоростью распространения
электромагнитных волн

8.

Современные представления о
природе света
• Квантовая теория света возникла в начале XX века.
• Основоположниками квантовой теории света являются Планк и
Эйнштейн.
• Согласно этой теории, световое излучение испускается и
поглощается частицами вещества не непрерывно, а дискретно, то
есть отдельными порциями – квантами света.
• Квантовая теория как бы в новой форме возродила
корпускулярную теорию света, по существу же она явилась
развитием единства волновых и корпускулярных явлений.

9.

Скорость света
Рёмер
1677 г.
220 000 км/ч
Астрономический
Брадлей
1726 г
308000 км/с
Астрономический
Физо
1848 г.
312 000 км/ч
Лабораторный
Максвелл
1852 г.
300 000 км/ч
Теоретический
Лабораторный

10.

Скорость света
• Свет может распространяться даже в отсутствие
вещества, то есть в вакууме.
• При этом наличие вещества влияет на скорость
распространения света.
• Скорость света в вакууме с = 299 792 458 м/с
• Для преодоления расстояния от поверхности Земли до
поверхности Луны свету требуется 1,255 с

11.

Определение света
• Свет – это электромагнитные
волны, способные вызвать у
человека зрительные ощущения.
• Длина волны: от 3,8*10-7м до 7,6
*10-7м

12.

13.

Преломление света.
Физический смысл
показателя преломления.

14.

Цветы находятся в прозрачной вазе с водой,
но кажется, что ножки цветов сломаны.
Почему так происходит?
Преломление — это
явление изменения
направления
распространения
света при его
переходе через
границу раздела
двух сред.

15.

Вспомним основные понятия:
(установить соответствие, дать определение углам
падения и преломления )
1. SO
А. Граница раздела двух сред
2. OK
Б. Угол падения - угол между
падающим лучом и перпендикуляром,
восстановленным в точке падения луча.
3.MN
В. Падающий луч
4.CD
Г. Угол преломления – угол между
перпендикуляром, проведенным к
границе раздела двух сред,
восстановленным в точке падения луча,
и преломленным лучом .
5. α
Д. Преломленный луч
6. β
Е. Перпендикуляр к поверхности
раздела двух сред

16.

45°
Среда 1 —
воздух
60°
Среда 1 —
воздух
Среда 2 —
стекло
33°
Среда 2 —
стекло
42°
При увеличении угла падения α увеличивается и угол
преломления β, но при любом угле падения отношения
синусов этих углов остается постоянным для данных
двух сред.

17.

Виллеброрд Снелл
1580–1626 гг.
Голландский учёный.
В 1621 году опытным
путём открыл закон
преломления света,
который был
сформулирован в
трактате
по оптике. Данный
трактат был найден в
бумагах учёного только
после его смерти.

18.

Французский математик
Голландский физик
Пьер Ферма
1601–1665 гг.
Христиан Гюйгенс
1629–1695 гг.
Французский математик
Пьер Ферма в 1662 году
и голландский физик
Христиан Гюйгенс в 1690
году теоретически
доказали, что изменение
направления хода
светового луча при
переходе из одной
среды в другую
происходит вследствие
изменения его скорости.

19.

Вывод закона преломления света
С1
CD 1 t
υ1
AB 2 t
А1
α
С
Рассмотрим ∆ACD
и ∆ABD, отсюда
CD=ADsinα
АВ=ADsinβ, найдем отношение:
α
А
M
β
N
CD sin 1
n
AB sin 2
D
В
υ2
D
1
β
В1

20.

ЭТО ВАЖНО ЗНАТЬ!
1. При переходе из одной среды в другую и повороте
волнового фронта, меняется скорость и длина волны.
(Т.к. при переходе из оптически менее плотной среды
в более плотную среду если уменьшается скорость
волны, то уменьшается и длина волны).
Частота волны (ν) остается постоянной!
λ = с/ν
Скорость распространения
электромагнитных волн в
вакууме (скорость света) –
это мировая константа:
c = 2,9979·108 м/с

21.

Закон преломления света
Отношение синуса угла падения к синусу угла
преломления есть величина постоянная для
данных двух сред, называемая относительным
показателем преломления, равная отношению
скоростей света в этих средах:
Относительный показатель преломления показывает во
сколько раз скорость света во второй среде меньше
(или больше), чем в первой среде.

22.

Физический смысл абсолютного показателя
преломления
Абсолютный показатель
преломления показывает во
сколько раз скорость света в
среде меньше, чем в вакууме.
Вещество
Вода (при 20°С)
Кедровое масло (при 20°С)
Сероуглерод (при 20°С)
Лед
Каменная соль
Кварц
Рубин
Алмаз
Различные сорта стекла
Показатель преломления
относительно вакуума
1,33
1,52
1,63
1,31
1,54
1,54
1,76
2,42
От 1,47 до 2,04

23.

Оптически
менее плотная
среда
c
n1
v1
α
Воздух
стекло
Оптически
более плотная
среда
β
β<α
c
n2
v2
Среда, у которой абсолютный показатель преломления
больше (или та, в которой скорость света меньше),
называется оптически более плотной.
Среда, у которой абсолютный показатель преломления
меньше (или та, в которой скорость света больше,
называется оптически менее плотной.

24.

Невозможное может стать возможным!!!
Многообещающий экзотический новый материал, известный как
«метаматериал», который делает вещи невидимыми благодаря
технологии преломления света.
Одним из самых убедительных
примеров камуфляжа формы в
природе является осьминог,
который может слиться с
окружением не только за счет смены
цвета, но также формы и текстуры
своей кожи.
Систему активного камуфляжа,
адаптированную к форме пространства,
можно использовать и для укрытия
боевых самолетов нового поколения; в
качестве укрытия подводных лодок;
танков и бронетехники.

25.

Плащи-невидимки:
новые технологии для
военных
Некоторые длины волн, включая
видимый свет, могут быть
«изогнуты» и в виде потока
направлены вокруг объекта
подобно воде, огибающей камень.
В результате, предметы за
объектом становятся видимыми,
как если бы свет прошел через
пустое пространство, в то время
как сам объект исчезает из виду. В
теории трансформационная
оптика может не только
маскировать объекты, но также
делать их видимыми в том месте,
где они не находятся. При этом
показатель преломления вещества
должен быть отрицательным.

26.

Выберите правильный
ответ и объясните
Задача №1243. Проводя опыт по преломлению
света на стеклянной треугольной призме,
суворовец изобразил примерный ход светового
луча на границах раздела двух сред. Согласно
его чертежу, он…
А) Правильно нарисовал ход луча при
прохождении границы I и II
Б) Правильно нарисовал ход луча при
прохождении границы I и ошибся при
прохождении границы II
В) Правильно нарисовал ход луча при
прохождении границы II и ошибся при
прохождении границы I
Г) Ошибся в ходе луча на обеих границах

27.

Световой пучок выходит из стекла в воздух. Что
происходит при этом с частотой электромагнитных
колебаний в световой волне, скоростью их
распространения, длиной волны? Для каждой
величины определите соответствующий характер
изменения:
1) увеличивается;
2) уменьшается;
3) не изменяется.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой
физической величины. Цифры в ответе могут
повторяться.
Частота
Ответ: 3 1 1
Скорость
Длина
волны

28.

Пучок света переходит из воздуха в стекло. Частота световой
волны ν, скорость света в воздухе — с, показатель преломления
стекла относительно воздуха — n. Установите соответствие
между физическими величинами и формулами, по которым их
можно рассчитать. К каждой позиции первого столбца подберите
нужную позицию второго и запишите
в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.
Физические величины
Формулы
А) Скорость света в стекле
1) сn
Б) Длина волны света в стекле
2) cnν
3) c/n
4) c/nν
А
Ответ: 34
Б

29.

Готовимся к ОГЭ…Задание 17 № 4363
На столе стоит сосуд с зеркальным дном и матовыми стенками. На дно пустого
сосуда падает луч света 1. На стенке CD сосуда при этом можно наблюдать
«зайчик» — блик отражённого луча. В сосуд наливают некоторое количество
воды. Как при этом изменяются следующие физические величины: угол
падения луча на дно, высота точки нахождения «зайчика», расстояние от точки
отражения луча от дна сосуда до стенки CD? Отражением луча от поверхности
жидкости пренебречь. Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой
физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Физические величины
Их изменение
A) Угол падения луча на дно
1) Увеличится
Б) Высота точки нахождения «зайчика»
2) Уменьшится
B) Расстояние от точки отражения луча от дна до стенки СD 3) Не изменится
А
Б
Ответ: 2 1 1
В

30.

Задача №4. Изобразите ход светового луча при переходе
через стеклянную пластинку
Стекло
Падающий луч

31.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
Закон преломления света гласит:
Луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр к границе раздела двух
сред, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости;
отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина
постоянная для данных двух сред, не зависящая от угла падения.
Относительный показатель преломления показывает, во сколько раз
скорость света в первой среде отличается от скорости распространения
света во второй среде.
Абсолютный показатель преломления показывает, во сколько раз скорость
света в вакууме больше, чем в данном веществе.
Из двух сред оптически более плотной считается та, у которой показатель
преломления больше (или та, в которой скорость света меньше). Т.е., если
луч попадает в среду оптически более плотную, то он отклоняется в сторону
перпендикуляра к границе двух сред. И наоборот, если происходит переход
луча из среды оптически более плотной в среду менее плотную.

32.

Домашнее задание
• П. 47, 48 учебника
• Лукашик: 1497,1563,1582
• Упр. 44 №1 и №3