Что нужно знать
Преломление света — это изменение направления распространения светового луча при переходе из одной прозрачной среды в другую. Оно происходит из-за того, что скорость распространения света в разных средах различается. При переходе из воздуха в воду или стекло луч обычно приближается к перпендикуляру, проведённому к границе раздела сред в точке падения. При переходе из оптически более плотной среды в менее плотную луч, наоборот, отклоняется от перпендикуляра. Перпендикуляр к границе раздела сред называют нормалью, угол падения и угол преломления измеряют между соответствующим лучом и нормалью в градусах (°). Показатель преломления среды показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в этой среде: n = c / v, где n — показатель преломления (без единицы измерения), c — скорость света в вакууме (м/с), v — скорость света в среде (м/с). Например, ложка в стакане с водой кажется изогнутой или сломанной из-за преломления света на границе воды и воздуха. Типичная ошибка учеников — измерять угол падения и угол преломления от поверхности раздела сред, а не от перпендикуляра к ней.
Тест: 11 вопросов
Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.
1. Что называют преломлением света?
- Возвращение светового луча в исходную среду при падении на границу раздела
- Изменение направления распространения света при переходе из одной прозрачной среды в другую
- Разложение белого света на цветные составляющие
- Распространение света только по прямой линии в любой среде
При переходе через границу двух прозрачных сред свет может изменить направление распространения из-за различия скоростей света в этих средах.
2. Как называется перпендикуляр, проведённый к границе раздела двух сред в точке падения светового луча?
- Медиана
- Биссектриса
- Нормаль
- Касательная
Нормаль — это перпендикуляр к поверхности раздела сред в точке падения луча. От неё измеряют углы падения и преломления.
3. В каких единицах измеряют угол падения и угол преломления света?
- В метрах
- В метрах в секунду
- В секундах
- В градусах
Углы падения и преломления являются геометрическими углами и измеряются в градусах (°).
4. Как изменяется направление светового луча при переходе из воздуха в стекло?
- Луч приближается к перпендикуляру к границе раздела сред
- Луч отклоняется от перпендикуляра к границе раздела сред
- Луч обязательно продолжает движение без изменения направления
- Луч возвращается в воздух
При переходе из воздуха в оптически более плотное стекло преломлённый луч отклоняется к нормали.
5. Почему ложка, опущенная в стакан с водой, кажется изогнутой?
- Из-за отражения света от дна стакана
- Из-за преломления света на границе воды и воздуха
- Из-за изменения массы ложки в воде
- Из-за нагревания воды
Свет от погружённой части ложки преломляется при выходе из воды в воздух, поэтому её видимое положение отличается от действительного.
6. Какой физической величиной характеризуют оптические свойства прозрачной среды?
- Силой тяжести
- Электрическим сопротивлением
- Показателем преломления
- Плотностью электрического заряда
Показатель преломления характеризует, во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в данной среде.
7. По какой формуле определяют показатель преломления среды?
- n = c · v
- n = v / c
- n = c + v
- n = c / v
В формуле n = c / v величина c — скорость света в вакууме, а v — скорость света в рассматриваемой среде. Обе скорости измеряются в м/с.
8. Скорость света в вакууме равна 300 000 000 м/с, а в некоторой прозрачной среде — 200 000 000 м/с. Чему равен показатель преломления этой среды?
Используем формулу n = c / v. n = 300 000 000 / 200 000 000 = 1,5.
9. Показатель преломления некоторой среды равен 2. Скорость света в вакууме составляет 300 000 000 м/с. Какова скорость света в этой среде?
- 600 000 000 м/с
- 150 000 000 м/с
- 300 000 000 м/с
- 100 000 000 м/с
Из формулы n = c / v выразим скорость: v = c / n. v = 300 000 000 / 2 = 150 000 000 м/с.
11. Световой луч переходит из стекла в воздух. Как изменяется его направление при преломлении, если угол падения не равен нулю и происходит преломление?
- Луч обязательно возвращается в стекло
- Луч всегда идёт вдоль границы раздела сред
- Луч отклоняется от перпендикуляра к границе раздела сред
- Луч приближается к перпендикуляру к границе раздела сред
При переходе из оптически более плотного стекла в менее плотный воздух преломлённый луч отклоняется от нормали.
12. Скорость света в некоторой прозрачной среде равна 100 000 000 м/с. Скорость света в вакууме составляет 300 000 000 м/с. Во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в этой среде?
- В 2 раза
- В 4 раза
- В 1,5 раза
- В 3 раза
Вычисляем отношение скоростей: c / v = 300 000 000 / 100 000 000 = 3. Следовательно, показатель преломления равен 3, а скорость света в вакууме больше в 3 раза.