История развития представления о свете.

ИЗМЕРЕНИЕ СКОРОСТИ СВЕТА»

1. Какие проблемы, возникшие в 17 в. при использовании оптических приборов, заставили ученых глубже задуматься о природе света?

2. Какие гипотезы о природе света были выдвинуты И. Ньютоном и Х. Гюйгенсом?

3. Какие свойства света доказывают, что свет – волна?

4. Какое противоречие в науке послужило началом зарождения квантовой теории света?

5. В чем заключается дуализм свойств света?

6. На примере развития взглядов на природу света покажите характер изменения основных идей и теоретических концепций. Типично ли подобное отрицание для процесса познания или это единичный случай?

7. Одна из первых попыток по измерению скорости света принадлежит Г. Галилею. На вершинах двух холмов на расстоянии 1,5 км друг от друга находились наблюдатели с фонарями. Первый подавал сигналы другому наблюдателю, который, увидев свет, посылал своим фонарем сигнала обратно. Промежуток времени между посылками и приемами сигналов первый измерял по числу ударов пульса. Время получалось конечным, но очень малым. Но Галилей понял, что задержка ответного сигнала связана со скоростью реакции мышечной системы человека, а не с конечной скоростью света. Почему Галилею не удалось определить скорость света?

8. В чем заключался астрономический метод измерения скорости света? В чем его суть? Какой гипотезой Рёмер объяснил запаздывание выхода спутника Ио из тени?

9. В 1849 г. французский физик Физо поставил опыт по определению скорости света. Свет от источника падал на зеркало расположенное на расстоянии s =3,733 км, и, отражаясь, попадал в глаз наблюдателя. Быстро вращающийся зубчатый диск, пропуская порцию света, за время t, в течение которого свет шел до зеркала и обратно, мог повернуться так, что загораживал своим ближайшим зубцом путь отраженному свету и наблюдатель не видел его. Какое значение скорости света было получено в этом опыте, если диск, имеющий N = 720 зубцов, вращался со скоростью n = 29,2 об/с?

10. Какую роль в науке сыграл факт совпадения экспериментально определенного значения скорости света с его численным значением, теоретически полученным Максвеллом?

ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА

ФАКТЫ

Образование тени, солнечное и лунное затмения, преломление света, отражение света.

МОДЕЛЬ

1. Луч света – модель светового пучка

Понятия

Луч света, абсолютный показатель преломления, относительный показатель преломления.

Физические величины

n, c, υ

2. Закон прямолинейного распространения света – луч света в однородной изотропной среде распространяется прямолинейно.

3. Закон независимости световых лучей – лучи света, пересекаясь, не возмущают друг друга, а продолжают распространяться в прежнем направлении.

4. Закон отражения света –

падающий луч, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точку падения луча, лежат в одной плоскости. Угол падения равен углу отражения:

5. Закон преломления света – падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точку падения луча к поверхности раздела двух сред, лежат в одной плоскости.

n₂ >n₁

; где n₁ =

, n₂ =

абсолютные показатели преломления сред

СЛЕДСТВИЕ

- Полное внутреннее отражение света

- Диффузное отражение

ПРИМЕНЕНИЕ

- Зеркала, оптические приборы (перископ, микроскоп, фотоаппарат, телескоп, очки)

-Оптико-волоконная связь

-Эндоскопия (медицина)

- п редельный угол отражения

Вопросы и задания по теме

«ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА»

1.1 С какой точки зрения изучает свет геометрическая оптика?

1.2 Какие световые явления наблюдаются на границе раздела двух сред?

1.3 Развитие геометрической оптики и ее успешное применение происходило до 17 века. В 1609 г. изобретена подзорная труба Г. Галилеем, в 1637 г. – микроскоп. К появлению каких новых гипотез в оптике привел факт окрашивания краев линз оптических приборов?

Явление преломления света впервые было описано Евклидом. В его книге «Катоптрика» рассказывается об опыте с кольцом: наблюдатель смотрит на кубок с лежащим на его дне кольцом так, что края кубка не позволяют его увидеть; затем, не меняя положения глаз, в кубок начинают наливать воду, и через некоторое время кольцо становится видимым. (Однако закон преломления света древним грекам открыть не удалось) Объясните результат опыта.

Какова модель света в геометрической оптике?

Что такое световой луч? Является ли световой луч объективной реальностью?

Что позволяет нам использовать такие вымышленные объекты, как точечный источник света, световой луч, для объяснения и предсказания световых явлений, световых приборов?

2.4 Всегда ли для описания световых явлений можно использовать понятия и законы геометрической оптики?

Каков критерий применимости геометрической оптики?

Почему изображения предметов в воде принимают причудливые формы, если поверхность воды колеблется?

2.7 Почему в жаркий день очертания предметов над нагретой почвой кажутся колеблющимися?

2.8 Чем объясняется блеск драгоценных камней?

2.9 Почему растения не поливают в жаркий солнечный день?

2.10 В каких случаях свет, переходя из одной прозрачной среды в другую, не преломляется?

2.11 Сколько получится изображений предмета, если он находится между двумя параллельными плоскими зеркалами.

3.1 В чем состоит явление полного отражения? При каких условиях оно происходит?

3.2 Объясните с точки зрения физики выражение «роса серебрится».

3.3 Каково значение законов отражения и преломления света в жизни и производственной деятельности человека?

3.4 Во время Великой Отечественной войны в башнях танков ставили призматические перископы. Объясните назначение и принцип действия такого перископа.

В 1611 г немецкий ученый И. Кеплер, исследуя преломление света, обнаружил, что максимальный угол преломления света в стекле составляет 42º. Что наблюдается, если при переходе света из стекла в воздух угол падения больше 42º?

Как известно, стекло – прозрачный материал; однако толченое стекло непрозрачно и имеет белый цвет. Чем это объясняется?

Можно ли увидеть мираж на Луне?

Домашнее задание

1. Подготовить доклады по теме «Глаз – оптическая система», «Миражи», «Оптические приборы», «Оптические иллюзии».

Экспериментальная задача

1. Налейте примерно половину стакана воды и, наклонив его, посмотрите на ее поверхность снизу. Затем поднесите к поверхности воды карандаш. При каких положениях глаза карандаш виден, а при каких не виден сквозь воду. Почему поверхность воды снизу кажется похожей на ртуть?

2. Поместите перед зеркалом свою руку. Является ли ее изображение тождественным самой руке?

3. На дно стакана положить монету. Расположить стакан на таком уровне, чтобы смотря вдоль края стакана, монета была не видна. Осторожно наливать в стакан воду до тех пор, пока вся монета будет видна. Объяснить явление и сделать рисунок хода лучей.