Избери решение на задача:

Задача 1 (безплатна)

Кратко решение

Светлинен лъч, преминаващ от стъкло във вода, не се пречупва, ако пада перпендикулярно (90°) на границата.

Подробно решение

Стъпка 1: Разбиране на пречупването на светлината

Когато светлинен лъч преминава от една прозрачна среда в друга (например от въздух във вода или от стъкло във вода), той променя посоката си. Това явление се нарича пречупване на светлината.

Стъпка 2: Условие за пречупване

Пречупването на светлината се случва, когато светлинният лъч пада върху границата между двете среди под ъгъл, различен от 90 градуса.

Стъпка 3: Липса на пречупване

Ако светлинният лъч падне перпендикулярно (под ъгъл 90 градуса) на границата между стъклото и водата, той ще премине от едната среда в другата, *без да се пречупи*.

Стъпка 4: Заключение

Да, светлинен лъч може да премине от стъкло във вода, без да се пречупи, ако пада перпендикулярно на границата между двете среди.

Най-важното от урока

Пречупване: Светлината се "огъва" при преминаване между среди с различна оптична плътност. Пример: сламка в чаша с вода.
Посока на пречупване: В по-плътна среда се приближава до перпендикуляра, в по-рядка - се отдалечава.
Пълно вътрешно отражение: Случва се само при преход от по-плътна към по-рядка среда, когато ъгълът на падане е по-голям от граничния.
Приложение: Оптичните влакна използват пълно вътрешно отражение за пренос на информация със светлина.
Явление, при което светлината променя посоката си на разпространение, когато преминава от една прозрачна среда в друга с различна оптична плътност.
Ъгъл на пречупване (\( \alpha' \)): Ъгълът между пречупения лъч и перпендикуляра към граничната повърхност.
{Диаграма, илюстрираща пречупване на светлината на границата въздух-вода, с означени падащ лъч, пречупен лъч, перпендикуляр, ъгъл на падане \( \alpha \) и ъгъл на пречупване \( \alpha' \).}
Светлинен лъч, преминаващ от въздух във вода, се пречупва на водната повърхност. Затова сламка, потопена в чаша с вода, изглежда пречупена на границата между въздуха и водата.
Как се нарича явлението, при което лъч светлина се "огъва" при навлизане от въздух в стъкло?
Отговор: Пречупване на светлината.
Причината за пречупването е различната скорост на светлината в среди с различна оптична плътност.
Когато светлината навлиза в оптично по-плътна среда (напр. от въздух във вода), пречупеният лъч се приближава до перпендикуляра. Ъгълът на пречупване е по-малък от ъгъла на падане (\( \alpha' < \alpha \)).
Когато светлината навлиза в оптично по-рядка среда (напр. от вода във въздух), пречупеният лъч се отдалечава от перпендикуляра. Ъгълът на пречупване е по-голям от ъгъла на падане (\( \alpha' > \alpha \)).
Ако светлинен лъч падне перпендикулярно на границата (\(\alpha = 0^\circ\)), той не се пречупва и продължава в същата посока.
Светлинен лъч преминава от стъкло (по-плътна среда) във въздух (по-рядка среда). Ще се приближи ли или ще се отдалечи от перпендикуляра?
Отговор: Ще се отдалечи от перпендикуляра, защото преминава в оптично по-рядка среда.
Явление, при което светлината не се пречупва, а се отразява изцяло от границата между двете среди и остава в първата среда.
За да се наблюдава пълно вътрешно отражение, трябва да са изпълнени две условия:
  1. Светлината да се разпространява от оптично по-плътна към оптично по-рядка среда (напр. от стъкло към въздух).
  2. Ъгълът на падане \( \alpha \) да е по-голям от определена стойност, наречена граничен ъгъл.
{Серия от диаграми, показващи как при увеличаване на ъгъла на падане (при преход от стъкло към въздух) пречупеният лъч се плъзга по границата (граничен ъгъл) и накрая изчезва, като остава само отразеният лъч (пълно вътрешно отражение).}
Подводен източник на светлина, насочен към повърхността на водата под много голям ъгъл, няма да освети пространството над водата, а лъчите му ще се отразят обратно надолу, сякаш повърхността е огледало.
Може ли да се наблюдава пълно вътрешно отражение, когато светлина преминава от въздух към вода?
Отговор: Не, защото не е изпълнено първото условие. Светлината трябва да преминава от по-плътна (вода) към по-рядка (въздух) среда.
Оптичните влакна са тънки, гъвкави нишки от стъкло или пластмаса, които използват пълното вътрешно отражение, за да предават светлинни сигнали на големи разстояния с минимални загуби.
{Диаграма, илюстрираща разпространението на светлина в оптично влакно чрез многократни пълни вътрешни отражения по стените му.}
Оптичните кабели, изградени от хиляди оптични влакна, се използват за високоскоростен интернет и в медицината за ендоскопия (наблюдение на вътрешни органи).
Кое физично явление позволява на светлината да се "движи" по извито оптично влакно?
Отговор: Пълно вътрешно отражение.

Задачи за упражнение

Лесна: Коя от двете среди е оптично по-плътна: стъклото или въздухът?
Отговор: Стъклото е оптично по-плътна среда от въздуха.
Средна: Представете си, че сте водолаз и гледате към повърхността на водата. Опишете какво ще се случи със светлинен лъч, идващ от вашето фенерче и насочен към повърхността под малък ъгъл, и какво - ако го насочите под много голям ъгъл (почти успоредно на дъното).
При малък ъгъл на падане лъчът ще се пречупи и ще излезе във въздуха, като се отдалечи от перпендикуляра. При много голям ъгъл на падане (по-голям от граничния) ще се наблюдава пълно вътрешно отражение и лъчът ще се отрази обратно във водата.
Трудна: Граничният ъгъл за преход от диамант към въздух е много малък (около 24°). Как това свойство допринася за "блясъка" на обработените диаманти (брилянти)?
Малкият граничен ъгъл означава, че светлината, влязла в диаманта, много по-лесно претърпява пълно вътрешно отражение. Светлината се отразява многократно по вътрешните стени на диаманта, преди да излезе (обикновено през горната му част). Това многократно отражение и последващото пречупване при излизане създават силния блясък и "играта" на цветове.

Надвий
домашното
с хиляди решения, уроци и тестове:

Математика

103886 решения

1942 уроци и тестове

Иконка Математика
4 клас
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас

Литература

773 материали

Иконка Литература
5 клас
6 клас
7 клас
8 клас
9 клас
10 клас
11 клас
12 клас