Реферат по теме "Явление полного отражения в ювелирной промышленности"

Явление отражения

Явление отражение и его практическое применение является одним из интересных вопросов в физике. Так, в настоящее время выпускают очень много ювелирных изделий, среди них много подделок. Покупателю очень трудно купить настоящую драгоценность, не зная оптических свойств.

В связи с этим данная тема работы является весьма актуальной. Предметом исследования является явление полного внутреннего отражения.

Объектом исследования является объяснение явления полного внутреннего отражения в природе и применение его в технике и медицине.

Цель работы заключалась в опытном изучении явления полного внутреннего отражения и в объяснении его в природе и применение его в технике и медицине.

В связи с целью были поставлены следующие задачи:

-рассмотреть на опытах оптические свойства на границе раздела двух поверхностей;

- изучить явление полного внутреннего отражения;

Решение этих задач должно привести к выводу, что знание законов полного внутреннего отражения позволяет понять природные явления и применение этого явления в технике, медицине и ювелирном деле.

1. Общее понятие о явлениях на границе раздела двух поверхностей

Явление полного внутреннего отражения относится к одному из оптических явлений на границе раздела двух прозрачных сред, изображенных на следующей схеме.

Рис.1. Оптические явления на границе раздела двух прозрачных сред.

Из курса школьной физики известно, что световой пучок преломляется при переходе из одного вещества в другое. Например, из воздуха в воду или камень. Рассмотрим возможные лучи света на границе двух поверхностей и образованные при этом углы:

Рис.2. Лучи на границе двух поверхностей.

Мы видим 3 вида лучей:1. Падающий луч 2. Преломленный 3. Отраженный

Угол между падающим лучом и перпендикуляром, восстановленным в

точке падения, называется углом падения.

Угол, образованный преломлённым лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред, восставленным в точке падения луча, называется углом преломления (γ). Преломление света - изменение направления распространения света при прохождении его через границу раздела двух сред.

Первое упоминание о преломлении света можно найти в работах древнегреческого философа Аристотеля, который задавался вопросом, почему палка в воде кажется сломанной.

Проведём несколько опытов, для первого опыта понадобятся лазерная указка, сосуд с жидкостью, а также экран в виде листа бумаги. Направляем луч лазерной указки на поверхность сосуда с водой (см. Рис. 3).

Видим: 1. луч отражается от поверхности воды (точка на экране);

Рис. 3. Опыт, демонстрирующий преломление света.

2. луч проходит дальше, но под другим углом к поверхности стола (это явление - преломление света).

Опыт 2. Преломление часто встречается в повседневной жизни и воспринимается нами как обыденное явление, например, ложка в стакане с чаем выглядит поломанной на границе раздела воздух – вода (см. Рис. 4).

Рис. 4. Искривление ложки в результате преломления света.

Опыт 3. Луч света из-за преломления может искривляться. Если бросить в большой сосуд с водой много сахара, не размешивая, и через несколько минут посветить сбоку лучом лазерной указки, то можно увидеть искривление луча (см. Рис. 5).

Рис. 5. Искривление луча в сосуде с водой и сахаром

Это связано с тем, что растворение сахара в воде происходит неравномерно и образуются слои с разными коэффициентами преломления, следовательно, на границе каждого слоя луч немного преломляется.

Коэффициент преломления воздуха – единица.

Преломление и отражение света в каплях воды порождает радугу, а многократным преломлением в мелких прозрачных элементах структуры (снежинках, волокнах бумаги, пузырьках) объясняется свойство матовых, не зеркальных отражающих поверхностей (белый снег, бумага, белая пена).

В соответствии с этим в физике известен закон преломления, который выражается по следующей формуле:

Из формулы показателя преломления видно, что свет, идущий перпендикулярно к поверхности раздела двух изотропных сред, не испытывает преломления. При переходе света из среды с меньшим показателем преломления в среду с большим показателем преломления угол преломления меньше угла падения и наоборот.

Еще одно понятие из курса физики – дисперсия - или разложение белого света на составляющие по спектру при прохождении луча через определенный материал. Любое вещество обладает дисперсией в той или иной степени.

Нас интересует отраженный луч. Изучим его подробнее.

1. Понятие о явлении полного внутреннего отражения

Явление отражения желательно изучать с монохроматическими нейтронами, их можно получить, располагая достаточной интенсивностью и помещая монохроматор перед первой коллимирующей щелью. Для монохроматических нейтронов можно наблюдать интенсивность отражения при изменении угла поворота зеркала. Откладывая на графике по абсциссе угол, а по ординате — интенсивность отраженного пучка, находим, что интенсивность остается почти постоянной вплоть до некоторого значения угла, после которого она сразу обращается в нуль. Это показывает, что мы имеем дело по существу не с обычным отражением, а с полным (внутренним) отражением. Оно сильное до тех пор, пока угол меньше предельного, но как только угол падения становится несколько большим, интенсивность быстро уменьшается до нуля.

Различают неполное и полное внутреннее отражение.

Неполное внутреннее отражение — внутреннее отражение при условии, что угол падения меньше критического угла. В этом случае луч раздваивается на преломлённый и отражённый.

Полное внутреннее отражение - внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит критический угол. При этом падающая волна отражается-полностью, и значение коэффициента-отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей.

На схеме видно первое знакомство с полным отражением света.

Приведем различные схемы изображения явления полного отражения.

Из курса физики известно, что большое значение в природе, быту, технике, медицине и ювелирном деле имеют оптические явления на границе двух поверхностей при действии на них света.

Среди этих явлений известны: преломление, дисперсия и отражение. В данной работе изучено полное внутреннее отражение.

Литература

1.Тихомирова С.А., Яворский Б.М. Физика (базовый уровень) – М.: Мнемозина, 2012.

2.Учебник, Физика, 8 класс. Л.А. Исаченкова, Ю.Д. Лещинский, В.В. Дорофейчик.

3.Кикоин И.К., Кикоин А.К. Физика – 9, Москва: Просвещение, 1990.

4. Шишкин И.Ф. «Теоретическая метрология», Ленинград, 1983

5. Машков С.Ф., Тгорин Н.И. «Введение в метрологию», Москва, 1966

6. Бурдун Г.Д., Марков Б.Н. «Основы метрологии», Москва, 1972

7.Генденштейн Л.Э, Кайдалов А.Б., Кожевников В.Б. / Под ред. Орлова В.А.,

Ройзена И.И. Физика 8. – М.: Мнемозина.

8.Перышкин А.В. Физика 8. – М.: Дрофа, 2010.

9.Фадеева А.А., Засов А.В., Киселев Д.Ф. Физика 8. – М.: Просвещение.

10.Интернет-портал «nvtc.ee»

11.Интернет-портал «fizika9kl.pm298.ru»