Жарықтың шағылу заңдары. Толық ішкі шағылу. Жазық параллель пластинадағы, призмадағы сәуле жолдары.

22 қазан 2013 жыл Сабақ жоспары 11а сыныбы Физика

Сабақтың тақырыбы: Жарықтың шағылу заңдары. Толық ішкі шағылу. Жазық параллель пластинадағы, призмадағы сәуле жолдары.

Сабақтың мақсаты:

Білімділік: Оқушыларды жарықтың шағылу заңдарымен, толық ішкі шағылу, жазық параллель пластинадағы, призмадағы сәуле жолдарымен таныстыру.

Дамытушылық: оқушылардың пәнаралық байланыстарды қамту арқылы пәнге деген қызығушылығын арттыру.

Тәрбиелік: оқушыларға белсенділікке, іскерлікке, ұқыптылыққа, ұйымшылдыққа тәрбиелеу.

Сабақтың көрнекілігі: компьютер, мультимедиялық проектор, слайдтар, электрондық оқулық-11.

Сабақтың барысы: 1. ұйымдастыру кезеңі. Оқушылардың сабаққа қатысын есепке алу, оқу құралдарын түгендеу.

2. Үй тапсырмасын қадағалау.

Үй тапсырмасына қойылатын сұрақтар:

1. Жарықтың сыну және шағылу заңдары.

2. Толық шағылу құбылысы

Жаңа сабақ.

Жарықтың шағылу құбылысы.

Жарықтың шағылуы деп екі ортаның шекарасына бағытталған жарық сәулесінің жүру бағытының өзгеру құбылысын айтады. Бұл жағдайда жарық сәулесі шыққан ортасына қайта оралады.

Бұл құбылысты толығырақ қарастырсақ: 4.31, а жартылай мөлдір екі пластинаға α бұрышымен түскен параллель екі жарық сәулесі (1) және (2) кескінделген. Олар белгілі бір φ бұрышымен шағылсын. Осы бұрыштың шамасын анықтайық.

Жарықтың бірінші ортаға таралу жылдамдығы υ₁-ге тең.

4.32 ә 1-сәуле екі ортаның шекарасындағы А нүктесіне түсіп, шағылады және 1^' бағытында өзінің қозғалысын жалғастырады, сол уақытта 2-сәуле Д нүктесінде болады. 1-сәуле С нүктесіне жеткен уақыт аралығында 2-сәуле

Д нүктесінен В нүктесіне жетеді. В нүктесі де А нүктесі секілді екі ортаның шекарасында орналасқан. Бұл жағдайда 1-сәуле жүрген қашықтық АС =υ₁t болады, ал 2-сәуле жүрген қашықтық ДВ =υ₁t. Демек, АС мен ДВ кесінділері тең. Олай болса, АСВ мен АВД үшбұрыштары өзара тең, өйткені АС = ДВ, ал АВ қабырғасы ортақ, СВ және АС қабырғалары , ДВ және АД қабырғалары өзара перпендикуляр, сондықтан .

Тең үшбұрыштардың тең қабырғаларына қарсы тең бұрыштары жатады, демек,

φ = φ₁ (себебі олар өзара тең ДВ мен АС қабырғаларында жатыр). Кез келген үшбұрыштың ішкі бұрыштарының қосындысы 180⁰-қа тең болатыны белгілі. Сонда АДВ (4.31 б) үшбұрышында , яғни болады. Ал АСВ үшбұрышы үшін , яғни . φ = φ_1, демек болады. Шағылудың екінші заңы (түсу бұрышы шағылу бұрышына тең). Шағылудың екі түрі бар: дұрыс (айнадан шағылу) және шашырау (диффузиялық).

Дұрыс немесе айнадан шағылу дегеніміз – ол теп-тегіс беттен шағылу. Әр түрлі айналық беттерден шағылу қарқыны әр түрлі болады. Мысалы, күмістелген айна бетіне түскен сәуленің 96% -ына дейін шағылдырады. Ал тегіс жылтыраған қара түсті бет жарық знергиясын тек 1% -ға шағылдырады.

Шашырау немесе диффузиялық шағылу – бұдыр беттен шағылу болып табылады. Диффузиялық шағылуда параллель жарық шоқтары әр түрлі бұрыштармен шағылып, барлық бағыт бойынша шашырайды. Жарықты барлық бағытта біркелкі шашырататын бет тегіс бет деп аталады. Мұндай беттер жоқ, бірақ оған жақын беттер бар, мысалы бор.

Жарықтың толық ішкі шағылуы.

Жарықтың оптикалық тығыз ортадан оптикалық тығыздығы аз ортаға өтуін қарастырайық. Бұл жағдайда сәуленің түсу бұрышы сәуленің сыну бұрышынан кіші болады. Сәуленің түсу бұрышы өскен сайын сыну бұрышының артатынын білеміз. Белгілі бір мезетте α_υ түсу бұрышына сәйкес сыну бұрышы 90⁰-қа тең болсын. Бұл жағдайда жарық сәулесі екі ортаның шекарасы бойымен кетеді. Мұндай құбылыс толық ішкі шағылу деп аталады. Сәуле α₀-ден үлкен бұрышпен түссе жаорық сәулесі бірінші ортадан шықпайды. Жарық сәулесінің сыну заңы толық ішкі шағылу жағдайы үшін төмендегідей жазылады:

немесе

Ауа және вакуум үшін n₂= 1. Сондықтан формуладан жарықтың қандай да бір ортаға ауаға не вакуумге өтуі былай болады: . Осы формуладан ортаның абсалют сыну көрсеткішінің шамасын табамыз:

Толық ішкі шағылу құбылысының талшықтық оптикада пайдаланады. Оны түрлі түсті субұрқағын жасау үшін жиі қолданады.

Жазық параллель пластинка.

Жазық параллель пластинкалар дегеніміз – екі жағы параллель беттермен шектелген мөлдір дене. Мұндай пластиналардан өткеннен кейін жарық сәулелері түскен сәулеге параллель қалғанымен, біраз қашықтыққа ығысады.

Пластинканың астыңғы және үстіңгі жағында абсалют сыну көрсеткіші n₁ болатын бірдей орта бар. Пластинка затының абсалют сыну көрсеткіші n₂ дейік. Сонда жарықтың сыну заңына сәйкес А нүктесі үшін (сәуленің пластинкаға кіру нүктесі) , ал В нүктесі үшін (сәуленің пластинкадан шығу нүктесі) болады. Бұл екі формуланы салыстырсақ, аламыз. Демек, жарық сәулесі жазық параллель пластинкадан өткенде таралу бағытын өзгертпейді, бірақ ығысады. СВ сәулесінің СВ = х ығысу шамасын табайық. АВС тікбұрышты үшбұрышынан х = АВ sinφ, мұндағы φ=α­β. АВД тікбұрышты үшбұрышынан

АВ =. Сонда сәуленің ығысу шамасы формуласымен анықталады. Бұл формуладан пластинка неғұрлым қалың немесе түсу бұрышы үлкен болса, сәуленің үлкен шамаға ығысатынын көреміз.

Призма дегеніміз – қиылысатын жазықтықтармен шектелген мөлдір дене.

Қиылысатын жазықтықтардан пайда болған бұрышты призманың сындыру бұрышы деп, ал қиылысатын жазықтықтарды сындыратын жақтар деп атайды.

Жазықтықтардың қиылысқан сызықтарын сындыру қабырғалары деп, сындыру бұрышына қарсы тұрған жазықтықты призманың табаны деп атайды.

Жаңа сабақты бекіту сұрақтары:

1. Қандай құбылыс жарықтың шағылуы деп аталады?

2. Жарықтың шағылу заңын тұжырымдаңдар?

3. Жарықтың толық шағылуы деп қандай құбылысты айтамыз?

4. Жарық жазық параллель пластиналар арқылы өткенде қандай құбылыстар байқалады?

5. Призма дегеніміз не?

Үйге тапсырма: § 4.9.

Оқушыларды бағалау.