Закон преломления света
Закон преломления света: (sin α)/(sin γ) = (n_2)/(n_1), где α — угол падения, γ — угол преломления, n_1 и n_2 — показатели преломления первой и второй среды. Падающий и преломлённый лучи и перпендикуляр к границе лежат в одной плоскости.
Закон преломления sin α / sin γ = n₂/n₁: величины
| Величина | Обозначение | Что значит |
|---|---|---|
| Угол падения | α | между падающим лучом и перпендикуляром к границе сред |
| Угол преломления | γ | между преломлённым лучом и тем же перпендикуляром |
| Абсолютный показатель преломления | n = c/v | во сколько раз свет в среде медленнее, чем в вакууме; у вакуума n = 1 |
| Относительный показатель преломления | n_21 = (n_2)/(n_1) = (v_1)/(v_2) | второй среды относительно первой |
| Предельный угол полного отражения | α_0 | угол падения, при котором угол преломления равен 90° |
Среду с большим n называют оптически более плотной. В ней свет идёт медленнее, и луч ближе к перпендикуляру.
Сможешь без таблицы? 3 вопроса
Преломление света в задачах: от простых к трудным. Угол преломления, показатель и полное отражение.
Контрольная по этой теме скоро?
10 заданий и шпаргалка: Миша соберёт прогон по теме и карточки на утро.
В 10–11 классе? Это задание 13 ЕГЭ
«Школьный» на 30 дней — 199 ₽: тетради для печати, тренажёры по темам, ОГЭ и ВПР. Оформить «Школьный»
Учителю: собрание и памятка для родителей
Презентация к родительскому собранию и памятка, как готовиться к контрольным и экзаменам.
Родителю: как помочь с подготовкой
Что спросить у ребёнка, сколько заниматься и как видеть прогресс без лишнего контроля.
Как применять закон преломления?
Закон преломления света: падающий луч, преломлённый луч и перпендикуляр к границе лежат в одной плоскости, а отношение синусов углов падения и преломления постоянно: sin α / sin γ = n₂/n₁. Углы отсчитывают от перпендикуляра. Ниже — показатели преломления и предельные углы веществ, ход луча в разных случаях, формулы и примеры.
Скачать PDFА4, 1 лист, 220 КБ: таблица для печати и QR-код на эту страницуПолучить в TelegramПришлю эту таблицу в PDF — и, если захочешь, напомню повторить через 3 дня10 карточек из таблицы: Миша спросит их снова, когда начнут забываться. Без регистрацииТекст со ссылкой на таблицу и 3 вопроса — для чата класса
Показатель преломления и предельный угол веществ
Такого вещества нет. Попробуйте: вода, лёд, стекло, алмаз, спирт.
| Вещество | Показатель преломления n | Скорость света, км/с | Предельный угол α₀ |
|---|---|---|---|
| Лёд | 1,31 | ≈ 229 000 | 49,8° |
| Вода | 1,33 | ≈ 226 000 | 48,8° |
| Этиловый спирт | 1,36 | ≈ 221 000 | 47,3° |
| Глицерин | 1,47 | ≈ 204 000 | 42,9° |
| Стекло (обычное) | 1,5 | 200 000 | 41,8° |
| Кварц | 1,54 | ≈ 195 000 | 40,5° |
| Алмаз | 2,42 | ≈ 124 000 | 24,4° |
Показатель воздуха 1,0003 — в задачах его считают равным 1. Маленький предельный угол алмаза — причина его блеска: свет много раз отражается внутри камня.
Как идёт луч на границе двух сред
| Случай | Что происходит с лучом | Пример |
|---|---|---|
| Из менее плотной среды в более плотную (n₁ < n₂) | преломляется к перпендикуляру: γ < α | из воздуха в воду |
| Из более плотной среды в менее плотную (n₁ > n₂) | преломляется от перпендикуляра: γ > α | из стекла в воздух |
| Луч падает перпендикулярно границе (α = 0°) | проходит не преломляясь | луч по нормали к стеклу |
| Из более плотной среды при α > α₀ | полное внутреннее отражение: луч не выходит наружу | световод, блеск алмаза |
| Через плоскопараллельную пластину | выходит параллельно падающему лучу, но смещается | оконное стекло |
Угол преломления для частых углов падения
| Угол падения | В воду (n = 1,33) | В стекло (n = 1,5) |
|---|---|---|
| 30° | 22,1° | 19,5° |
| 45° | 32,1° | 28,1° |
| 60° | 40,6° | 35,3° |
Примеры задач на закон преломления
Пример 1. Луч падает из воздуха на стекло под углом 60°, n = 1,5. sin γ = sin 60° / 1,5 = 0,866 / 1,5 ≈ 0,577, γ ≈ 35°.
Пример 2. Каким должен быть угол падения луча изнутри воды на поверхность, чтобы он не вышел в воздух? sin α_0 = 1/1,33 ≈ 0,75, α_0 ≈ 49°: при больших углах луч полностью отражается.
Пример 3. Ложка в стакане кажется сломанной: свет от погружённой части преломляется на поверхности воды, и глаз видит её изображение выше, чем она есть на самом деле.
Какие ошибки делают в задачах на преломление?
- Отсчитывают углы от поверхности, а не от перпендикуляра к ней.
- Путают местами n₁ и n₂: первая среда та, откуда идёт луч.
- Ищут полное отражение при переходе из воздуха в воду. Оно бывает только при выходе в менее плотную среду.
- Считают, что при преломлении меняется частота света. Меняются скорость и длина волны, частота — нет.
В каком классе проходят закон преломления?
Преломление света качественно — в 8 классе. Закон преломления с формулой, показатель преломления и полное внутреннее отражение — в 11 классе. На ЕГЭ это задание 13, задания 14 и 15 на изменение углов и скорости и расчётные задачи второй части.
Задание дня ЕГЭ — каждый день одно новое: решить сегодняшнее · напоминание в Telegram раз в день
Как это спрашивают на ЕГЭ и ОГЭ?
Показатель преломления, угол преломления и предельный угол считают в задании 13 ЕГЭ. Как изменятся скорость света, длина волны и угол при переходе в другую среду — задания 14 и 15.
- Задание 13 ЕГЭ: колебания, волны, оптикаУгол преломления, показатель преломления, предельный угол.
- Задание 15 ЕГЭ: электродинамика, соответствиеКак меняются скорость, длина волны и частота света.
Теория по теме:
Потренироваться на заданиях
Таблица помогает найти ответ, тренажёр — научиться находить его самому. В кабинете НейроМиши задания ЕГЭ с проверкой и разбором ошибки. Начать можно без регистрации.
Вопросы и ответы
Как звучит закон преломления света?
Падающий луч, преломлённый луч и перпендикуляр к границе двух сред в точке падения лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для двух данных сред постоянно и равно n_2/n_1.
Почему свет преломляется?
В разных средах свет распространяется с разной скоростью. Когда часть фронта волны уже вошла в среду и замедлилась, а другая ещё нет, фронт поворачивается — луч меняет направление.
Кто открыл закон преломления?
Закон установил опытным путём голландский учёный Виллеброрд Снеллиус около 1621 года, поэтому его ещё называют законом Снеллиуса. В виде закона синусов его опубликовал Рене Декарт в 1637 году.
Источники
- Физика. 8 класс: учебник А. В. Перышкина (М.: Просвещение) — преломление света
- Физика. 11 класс: учебник Г. Я. Мякишева, Б. Б. Буховцева, В. М. Чаругина (М.: Просвещение) — закон преломления света, полное отражение
- ФИПИ: кодификатор и спецификация ЕГЭ по физике — геометрическая оптика; задания 13 и 15