Në këtë mësim, do të njiheni me fenomenin e përthyerjes së dritës dhe do të mësoni se si drita udhëton nëpër media të ndryshme.
Plani i mësimit:
- 1. .
- 2. Këndi kufizues i reflektimit total. Ligji i reflektimit total.
- 3. Këndi kufizues i reflektimit total për disa ambiente.
- 4. Fibra optike. Udhëzues i dritës
- 5. Prizmat reflektuese.
- 6. Përfundime.
- Kur kaloni nga optike më pak e mesme e dendur V optikisht më shumë kënd i ngushtë i thyerjes më pak pingul .
- Kur kaloni nga optike më shumë e mesme e dendur V optikisht më pak kënd i ngushtë i thyerjes më shumë këndi i rënies dhe rrezja e përthyerjes është e devijuar drejt ndërfaqe ndërmjet dy mediave .
Kur kaloni nga optike më shumë e mesme e dendur V optikisht më pak e dendur, rrezja e përthyer e dritës është e devijuar drejt ndërfaqja midis dy Të mërkurave nga drejtimin e tij origjinal .
42º - ky është këndi në të cilin një rreze drite nga qelqi nuk kalon në mjedisin e dytë, por reflektohet plotësisht
Kufizoni këndin e reflektimit
Mëkati γ
Mëkati α ̥
n
n
2
1
= ─
n = 1
Sin90º = 1
1
γ = 90º
─ këndi kufizues
α
pasqyrim total
0
Mëkati α ̥ = ─
n
─ Ligji i plotë
reflektimet
2
Kufizoni këndin e reflektimit total
- Këndi më i ulët i incidencës α , në të cilin ndodh fenomeni i reflektimit total të dritës quhet këndi maksimal i plotë reflektimet .
- Për këndin e reflektimit total, kushti është i plotësuar - sinusi i këndit të reflektimit total është në përpjesëtim të zhdrejtë me indeksin relativ të thyerjes së dritës.
0
0
Mëkati α ̥ = ─
n
3. Kufizoni këndin e reflektimit dhe indeksin e thyerjes n për disa ambiente
e mërkurë
Kufizoni këndin e reflektimit
Uji (në 20 ºС)
48º35′ ≈ 48º
Xhami
41º50′ ≈ 42º
Kuarci
Rubin
Diamanti
24º40′ ≈ 24º
4. Fibra optike
- Ai bazohet në transmetimin e dritës dhe imazheve përmes tufave të fibrave fleksibël transparente - udhëzues të dritës.
- Udhëzues i dritës - Kjo është një fije e hollë cilindrike e bërë nga qelqi kuarci me shtimin e germaniumit ose borit.
- Trashësia e fibrave është nga 100 mikron në 1 mikron dhe më pak.
- Fijet mblidhen në tufa me deri në një milion fibra.
kabllo fibër
përdoret për transmetim
- informacion brenda një kompjuteri dhe për lidhjen e kompjuterëve të ndryshëm me njëri-tjetrin;
- imazhe televizive.
Udhëzues i dritës
Nëpërmjet reflektimit total të shumëfishtë, drita mund të drejtohet përgjatë çdo rruge të lakuar.
Reflektuese
prizmat
konkluzioni:
Vërehet reflektim total
- kur drita kalon nga optike më shumë e mesme e dendur V optikisht më pak i dendur;
- kur këndi i rënies arrin këndin kufizues të reflektimit total.
Ligji i reflektimit total -
Sinusi i këndit të reflektimit total është në përpjesëtim të zhdrejtë me indeksin relativ të thyerjes së dritës.
n
Mëkati α ̥ = ─
Seksionet: Fizika
Ligji i reflektimit të dritës
Një nga vetitë më të rëndësishme të dritës është reflektimi dhe përthyerja. Ligjet e reflektimit dhe thyerjes së dritës u studiuan në klasën e 8-të. Le të kujtojmë ligjet e reflektimit të dritës.
(Fragment "Reflektimi i dritës", shtojca 2)
Ligjet janë të formuluara të plota si më poshtë:
- Këndi i rënies është i barabartë me këndin e reflektimit.
- Rrezja rënëse, rrezja e reflektuar dhe ajo pingule e rindërtuar në pikën e rënies së rrezes shtrihen në të njëjtin rrafsh.
Ligjet e reflektimit dhe përthyerjes u vendosën në mënyrë eksperimentale. Sidoqoftë, ato mund të nxirren duke paraqitur dritën si valë dhe duke përdorur parimin e Huygens, i cili është si më poshtë...
Parimi i Huygens
- Çdo pikë në të cilën ka arritur shqetësimi bëhet burim i valëve sferike dytësore.
- Sipërfaqja e valës është mbështjellës i valëve dytësore.
(Modelet e përhapjes së valëve)
Le të themi se një valë sferike përhapet nga një pikë e caktuar...
Ky parim është gjithashtu i vërtetë në rastin e valëve të çdo forme.
Kështu, parimi i Huygens lejon që dikush të gjejë sipërfaqen e valës në çdo kohë duke përdorur konstruksione të thjeshta gjeometrike. Duke përdorur këtë parim, është e mundur të tregohet varësia e këndit të reflektimit nga këndi i rënies së valëve në model. (Modeli i reflektimit dinamik të valës, Shtojca 4). Le të zbatojmë parimin e Huygens-it për nxjerrjen e ligjit të reflektimit të valëve.
(skema për nxjerrjen e ligjit të reflektimit)
Përdorimi i parimit të Huygens-it në ndërtimet matematikore dhe llogaritjet e mëtejshme matematikore konfirmuan korrektësinë e formulimit të ligjit të reflektimit të dritës: këndi i reflektimit është i barabartë me këndin e rënies. Përveç kësaj, konfirmoi faktin e kthyeshmërisë së rrezeve dhe faktin që përplasja, rrezet e reflektuara dhe pingulja e tërhequr në sipërfaqe në pikën e rënies së rrezes shtrihen në të njëjtin rrafsh.
Ligji i përthyerjes së dritës
Vetia tjetër e rëndësishme e dritës është thyerja. Le të kujtojmë se çfarë është.
(Modeli i përthyerjes së dritës, Shtojca 3)
Kur drita kalon nga një medium transparent në tjetrin, drejtimi i përhapjes së saj ndryshon. Ky fenomen quhet përthyerje. Ligji i përthyerjes së dritës përcakton pozicionin relativ të rrezes rënëse, të thyer dhe pingul me ndërfaqen midis dy mediave. Le të kujtojmë ligjet...
- Raporti i sinusit të këndit të rënies së rrezes me sinusin e këndit të thyerjes është një vlerë konstante për këto dy media.
- Rrezja rënëse, rrezja e përthyer dhe ajo pingule e rindërtuar në pikën e rënies së rrezes shtrihen në të njëjtin rrafsh.
Ligjet e përthyerjes mund të nxirren edhe matematikisht duke përdorur parimin e Huygens-it. Le të kujtojmë se çfarë është.
Çdo pikë në të cilën ka arritur shqetësimi bëhet burim i valëve sferike dytësore.
Sipërfaqja e valës është mbështjellës i valëve dytësore.
Duke përdorur këtë parim, është e mundur të tregohet varësia e këndit të thyerjes nga këndi i rënies së valëve në model. Le të zbatojmë parimin e Huygens-it për nxjerrjen e ligjeve të përthyerjes së valës. (Modeli i përthyerjes dinamike, Shtojca 4). Le të kalojmë në nxjerrjen e ligjit të thyerjes.
(skema për nxjerrjen e ligjit të thyerjes)
Parimi i Huygens bëri të mundur vërtetimin e vlefshmërisë së ligjeve të thyerjes duke përdorur ndërtime dhe llogaritje gjeometrike. Raporti i sinusit të këndit të rënies me sinusin e këndit të thyerjes është një vlerë konstante për këto dy media, e cila quhet indeksi relativ i thyerjes së mediumit të dytë në raport me të parën. Kur lëvizni nga një medium në tjetrin, shpejtësia e dritës ndryshon, kështu që indeksi relativ i thyerjes lidhet me shpejtësinë e dritës në këto mjedise. Mediat në të cilat zvogëlohet shpejtësia e dritës quhen optikisht më të dendura. Le të shqyrtojmë zbatimin e vetive të kthyeshmërisë së rrezeve kur kalojnë nëpër ndërfaqen midis dy mediave.
(Kuptimi fizik i indeksit të thyerjes. Indeksi absolut i thyerjes.)
Kuptimi fizik i indeksit të thyerjes është se ai tregon se sa herë shpejtësia e dritës në mjedisin e parë është më e madhe se shpejtësia e dritës në të dytin. Çdo medium ka indeksin e vet të thyerjes në raport me vakumin, i cili quhet indeksi absolut.
Vetitë optike të vakumit janë afërsisht të barabarta me vetitë fizike të vakumit, kështu që vlera e tij absolute mund të merret si një.
Indekset relative të thyerjes për çdo dy media mund të përcaktohen duke përdorur një tabelë.
(Tabela e indekseve absolute të thyerjes)
Reflektimi total i brendshëm
Ligji i thyerjes ndihmon në shpjegimin e fenomenit interesant dhe të rëndësishëm të reflektimit total të brendshëm. Le të shqyrtojmë fenomenin e kalimit të dritës nga një mjedis optikisht më i dendur në një më pak të dendur.
(Modeli i kalimit të rrezes nga një mjedis më i dendur në një medium më pak të dendur, Shtojca 5)
Përvoja tregon:
- Një rreze që udhëton pingul me ndërfaqen midis mediave nuk thyhet.
- Në ndërfaqen midis dy mediave transparente, rrezet e reflektuara dhe të përthyera ekzistojnë njëkohësisht.
- Ndërsa këndi i rënies rritet, këndi i thyerjes rritet.
- Në një kënd të caktuar incidence, rrezja e përthyer rrëshqet përgjatë sipërfaqes.
- Me një rritje të mëtejshme të këndit të incidencës, rrezja e përthyer nuk ekziston - shfaqet fenomeni i reflektimit total të brendshëm.
Le të përcaktojmë vlerën e këndit të reflektimit total të brendshëm.
Në natyrë, reflektimi total i brendshëm shpjegon formimin e një ylberi dhe ngjyrën e argjendtë të pikave të vesës.
(Zbatimi i reflektimit total të brendshëm)
Në pajisjet teknike, reflektimi total i brendshëm në prizma lejon përdorimin e prizmave në instrumentet optike: teleskopë, dylbi, periskopë, gjë që përmirëson ndriçimin e imazheve.
Reflektimi total i brendshëm përdoret gjerësisht në udhëzuesit e dritës - tuba transparentë të rrethuar nga një guaskë e bërë nga një material me një indeks më të ulët thyes. (Animacioni flash "Salyut", Shtojca 6).
Udhëzuesit e dritës përdoren për të transmetuar sinjale radio, imazhe, në pajisjet mjekësore diagnostikuese dhe terapeutike, në pajisjet e ndriçimit, për ndriçimin dekorativ, etj.
Përdoret në këtë punë:
- k/fragment "Reflektimi i dritës"
- Modele dinamike ("Mësimet e fizikës", Cyril dhe Methodius)
- Modeli dinamik "Parimi i Huygens" (Fizika vizuale)
- Flash animacion "Përshëndetje"
Rrëshqitja 1
Seminar me temë: “Valët e dritës” Reflektim total
Përgatiti: Nxënësit e klasës 11 “A” Romanchenko Valeria, Shchipanova Elena, Filippova Alena.
Rrëshqitja 2
Histori e shkurtër
Edhe shkencëtari i lashtë romak Plini, në "Historinë e tij Natyrore", shkruar rreth 2 mijë vjet më parë, foli për zhytësit e perlave që morën vaj ulliri në gojën e tyre para se të zhyten dhe e lëshuan atë nën ujë. Një film vaji i përhapur mbi sipërfaqen e detit, indeksi i thyerjes së të cilit ishte më i madh se ai i ujit, uli ndjeshëm shkëlqimin e shkëlqimit dhe përmirësoi kushtet e dukshmërisë. Fenomeni i thjeshtë i reflektimit total të brendshëm, i përshkruar për herë të parë nga Johannes Kepler në fillim të shekullit të 17-të dhe në dukje i studiuar mirë, tani është bërë objekt i vëmendjes së ngushtë. Dhe për herë të parë këto efekte u studiuan nga fizikani rus Alexander Alexandrovich Eikhenwald saktësisht më shumë se njëqind vjet më parë.
Rrëshqitja 3
Reflektim total
- ky është fenomeni i reflektimit të dritës nga një mjedis optikisht më pak i dendur, në të cilin nuk ka thyerje të dritës, dhe intensiteti i dritës së reflektuar është pothuajse i barabartë me intensitetin e dritës rënëse.
Rrëshqitja 4
TEORIA
Meqenëse drita kalon nga një mjedis optikisht më i dendur në një mjedis optikisht më pak të dendur, këndi i thyerjes në këtë rast është më i madh se këndi i rënies a. Ndërsa këndi i incidencës së rrezeve nga burimi në ndërfaqen midis dy mediave rritet, do të vijë një moment kur rrezja e përthyer do të shkojë përgjatë ndërfaqes midis mediave, që është = 90°. Këndi i incidencës që korrespondon me këtë vlerë quhet këndi kufizues i reflektimit total të brendshëm - a0.
Rrëshqitja 5
Këndi kufizues i reflektimit total është këndi i incidencës në të cilin drita nuk thyhet, por reflektohet dhe rrëshqet përgjatë ndërfaqes midis dy mediave. Këndi i thyerjes = 90°
Rrëshqitja 6
Reflektimi total përdoret në të ashtuquajturat fibra optike për të transmetuar dritën dhe imazhet përmes tufave të fibrave fleksibël transparente - udhëzues të dritës. Udhëzuesi i dritës është një fibër qelqi cilindrike e veshur me një mbështjellës prej materiali transparent me një indeks thyes më të ulët se fibra. Për shkak të reflektimit total të shumëfishtë, drita mund të drejtohet përgjatë çdo rruge (të drejtë ose të lakuar).
Rrëshqitja 7
Fijet mblidhen në tufa. Në këtë rast, secila prej fibrave transmeton disa elementë të imazhit. Tufat e fibrave përdoren, për shembull, në mjekësi për të studiuar organet e brendshme Me përmirësimin e teknologjisë për prodhimin e tufave të gjata të fibrave - udhëzuesit e dritës, komunikimi (përfshirë televizorin) duke përdorur rrezet e dritës ka filluar të përdoret gjithnjë e më gjerë.
Rrëshqitja 8
Rrëshqitja 9
PRAKTIKONI
flet për dukuri në natyrë që lidhen me pasqyrimin e plotë të dritës.
Reflektimi total i brendshëm mund të vërehet nëse shikoni nga nën ujë në sipërfaqe: në kënde të caktuara në ndërfaqe, nuk është pjesa e jashtme ajo që vërehet, por një pasqyrë pasqyre e objekteve që janë në ujë.
Rrëshqitja 10
2. Fenomeni i mirazhit shpjegohet me një fenomen të brendshëm të plotë. Mirazhi është një fenomen optik në atmosferë: reflektimi i dritës nga një kufi midis shtresave të ajrit që janë shumë të ndryshme në nxehtësi. Për një vëzhgues, një reflektim i tillë do të thotë që së bashku me një objekt të largët, imazhi i tij virtual është i dukshëm, i zhvendosur në lidhje me objektin.
Rrëshqitja 11
3.Ylber. Më shpesh, vërehet një ylber primar, në të cilin drita i nënshtrohet një reflektimi të brendshëm Në një ylber primar, ngjyra e kuqe është në pjesën e jashtme të harkut, rrezja e saj këndore është 40-42 °.
Rrëshqitja 12
4. Një fenomen kompleks optik në atmosferë, i përbërë nga disa forma mirazhesh, në të cilat objektet e largëta janë të dukshme në mënyrë të përsëritur dhe me shtrembërime të ndryshme. Fatamorgana ndodh kur në shtresat e poshtme të atmosferës formohen disa shtresa të alternuara të ajrit me densitet të ndryshëm, të afta të japin reflektime spekulare. Si rezultat i reflektimit, si dhe përthyerjes së rrezeve, objektet e jetës reale prodhojnë disa imazhe të shtrembëruara në horizont ose mbi të, duke mbivendosur pjesërisht njëra-tjetrën dhe duke ndryshuar shpejt në kohë, gjë që krijon një pamje të çuditshme.
Rrëshqitja 13
Si të shpjegoni "lojën e gurëve"? Në bizhuteri, prerja e gurëve zgjidhet në mënyrë që të ketë një reflektim të plotë të dritës në çdo fytyrë.
Rrëshqitja 14
periskopi
dylbi
kamera filmike
Rrëshqitja 15
Rrëshqitja 16
Arritje të reja
Në fillim, reflektimi i plotë ishte vetëm një fenomen kurioz. Tani gradualisht po çon në revolucion. Charles Kao u nderua me Çmimin Nobel në Fizikë në vitin 2009 për "arritjet e tij pioniere në transmetimin e dritës përmes fibrave për komunikimet optike". Zbulimi i Kaos, të cilin ai e bëri në vitin 1966, hapi rrugën për fibrat optike, të cilat përdoren sot në televizion dhe komunikime në internet. Ai ishte në gjendje të zhvillonte një metodë për prodhimin e fibrave optike ultra të pastër, duke bërë të mundur transmetimin e sinjaleve të dritës pa shtrembërim në distanca deri në 100 km, krahasuar me vetëm dhjetëra metra, që ishte kufiri në atë kohë.
Rrëshqitja 17
Bibliografi:
Prezantimi "Reflektimi total i dritës". Gordon G.V. Optika gjeometrike. http://www.rusedu.ru/detail_6171.html Borisov K. Sistemet e ndriçimit me fibra optike. http://www.trikita.by/service6.html Bukhovtsev B.B., Myakishev G.Ya. Teksti mësimor i fizikës klasa e 11-të. M.: Edukimi 2010 Varaksina E. I. Pasqyrimi total i brendshëm i dritës në një lëng. http://fiz.1september.ru/articles/2009/17/14. Kasyanov V.A. Teksti mësimor i fizikës klasa e 11-të. M.:Drofa.2002 Latyshevskaya T. Yu., Novoselov K. S. Nanotechnologies for Fiber Optics. http://www.kabel-news.ru/ http://traditio.ru/wiki/ Reflektim i brendshëm http://hghltd.yandex.net/. Reflektimi total i dritës http://ru.wikipedia.org/wiki/Udhëzues i dritës http://images.google.ru. Mirazhet http://school426-spb.by.ru. Fata Morgana http://www.genon.ru/GetAnswer. Foto http://www.universal-fibre-optics.com/russian/applications.html Sistemet e ndriçimit me fibra optike http://www.ifmo.ru/faculty/5. Kompleksi unik robotik http://www.forc-photonics.ru/ru/production/volokonno-opticheskie_datchik/1/68/.Instrumentet optike http://optika8.narod.ru/Opiti.htm. Optika gjeometrike http://canegor.urc.ac.ru/bezpriborov/63832896.html. Eksperimente që demonstrojnë reflektimin total të brendshëm të dritës http://www.nvtc.ee/e-oppe/Sidorova/objects. Zbatimi i reflektimit total të brendshëm të dritës. http://iuyt.ru/index.php?newsid=38. Dizajni i ndriçimit http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/144040/ Fata Morgana
α). Kur drita kalon nga një mjedis optikisht më i dendur në një mjedis më pak të dendur, drita përthyhet dhe reflektohet ndërsa këndi i incidencës α rritet, këndi i thyerjes gjithashtu rritet β (β>α). mesatare në një medium më pak të dendur, të lehtë" class="link_thumb"> 5 !} Kur drita kalon nga një mjedis optikisht më i dendur në një mjedis më pak të dendur, drita përthyhet dhe reflektohet. Me rritjen e këndit të incidencës α, rritet edhe këndi i thyerjes β (β>α). Kur drita kalon nga një mjedis optikisht më i dendur në një mjedis më pak të dendur, drita përthyhet dhe reflektohet. Me rritjen e këndit të incidencës α, rritet edhe këndi i thyerjes β (β>α). Në një kënd të caktuar të rënies α o këndi i thyerjes bëhet më i madh (β max =90 o). Në një kënd të caktuar të rënies α o këndi i thyerjes bëhet më i madh (β max =90 o). Nëse këndi i incidencës α>α о, thyerja e dritës në mediumin e dytë ndalon, drita reflektohet plotësisht nga ndërfaqja, si nga një pasqyrë - ndodh fenomeni i reflektimit total të dritës. Nëse këndi i incidencës α>α о, thyerja e dritës në mediumin e dytë ndalon, drita reflektohet plotësisht nga ndërfaqja, si nga një pasqyrë - ndodh fenomeni i reflektimit total të dritës. α). Kur drita kalon nga një mjedis optikisht më i dendur në një mjedis më pak të dendur, dritë si n"> α). Kur drita kalon nga një mjedis optikisht më i dendur në një mjedis më pak të dendur, drita edhe përthyhet dhe reflektohet. Si këndi i incidencës α rritet, këndi i thyerjes β rritet (β >α këndi i përthyerjes α o bëhet më i madhi (β max =90 o këndi i përthyerjes bëhet më i madh). (β max =90 o Nëse këndi i incidencës α>α o, përthyerja e dritës në mjedisin e dytë ndalon, drita reflektohet plotësisht nga ndërfaqja, si nga një pasqyrë - fenomeni i reflektimit total të dritës. ndodh nëse këndi i incidencës α>α o, përthyerja e dritës në mjedisin e dytë ndalet, drita reflektohet plotësisht nga ndërfaqja, si nga një pasqyrë - lind reflektimi i plotë i dritës." Kur drita kalon nga një mjedis optikisht më i dendur në një mjedis më pak të dendur, drita përthyhet dhe reflektohet ndërsa këndi i incidencës α rritet, këndi i thyerjes gjithashtu rritet β (β>α). në një medium më pak të dendur, të lehtë"> title="Kur drita kalon nga një mjedis optikisht më i dendur në një medium më pak të dendur, drita përthyhet dhe reflektohet. Me rritjen e këndit të incidencës α, rritet edhe këndi i thyerjes β (β>α). Kur drita kalon nga një mjedis optikisht më i dendur në një mjedis më pak të dendur, drita si"> !}
Fibra optike - një sistem për transmetimin e imazheve optike, një sistem për transmetimin e imazheve optike duke përdorur fibra xhami (udhëzues të dritës). duke përdorur fibra xhami (udhëzues dritë). Duke përjetuar reflektim total të brendshëm, sinjali i dritës përhapet brenda një udhëzuesi fleksibël të dritës Duke përjetuar reflektim total të brendshëm, sinjali i dritës përhapet brenda një udhëzuesi fleksibël të dritës Përdoret një pako me mijëra udhërrëfyes drite (diametri i secilës fije është nga 0,002 në 0,01 mm) Përdoret një rreze me mijëra udhërrëfyes drite (diametri i secilës fibër është nga 0,002 deri në 0,01 mm) Përdorimi i pajisjeve me fibra optike në mjekësi - endoskopët (sonda të futura në organe të ndryshme të brendshme) Përdorimi i pajisjeve me fibra optike në mjekësi - endoskopë (sonda të futura në organe të ndryshme të brendshme) Aktualisht, fibra optike po zëvendëson përçuesit metalikë në sistemet e transmetimit të informacionit (duke përdorur një sinjal drite, mund të transmetoni 10 6 herë më shumë informacion sesa duke përdorur një sinjal radio) Aktualisht, fibra optike po zëvendëson metalin përçuesit në sistemet e transmetimit të informacionit (duke përdorur një sinjal drite, ju mund të transmetoni 10 6 herë më shumë informacion sesa duke përdorur një sinjal radio) duke përdorur një sinjal radio) Përdorimi i reflektimit total në dylbi prizmatik, periskopë, kamera SLR, reflektorë (reflektorë) Përdorimi i totalit reflektim në dylbi prizmatik, periskop, kamera SLR, reflektorë (reflektore)
Po ngarkohet...
