какую среду называют оптически менее плотной средой

Лекции

Законы отражения и преломления света

Закон отражения света

Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Угол падения равен углу отражения.

Закон преломления света

n_<1>; n_ <2>– абсолютные показатели преломления (т.е. показатели преломления относительно вакуума) первой и второй среды.

Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред.

n – относительный показатель преломления, т.е. показатель преломления второй среды относительно первой.

v_<1>; v_ <2>– скорость света в первой и второй среде соответственно.

Cкорость света в данной среде:

c=3\cdot 10^<8>\frac<м> – скорость света в вакууме

n – абсолютный показатель преломления данной среды

Определение. Среда с большим n называется оптически более плотной.

Ход луча из оптически менее плотной среды в оптически более плотную

При переходе луча из оптически менее плотной среды в оптически более плотную луч отклоняется к перпендикуляру к границе раздела сред.

Предельный угол преломления

Ход луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную

При переходе луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную луч отклоняется от перпендикуляра к границе раздела сред.

Предельный угол полного отражения

При \alpha >\alpha_ <0>весь свет возвращается в первую среду, т.е. наблюдается полное отражение.

Относительный показатель преломления оптически более плотной среды относительно менее плотной:

Предельный угол полного отражения равен предельному углу преломления:

Построение изображений в плоском зеркале

Мнимое изображение получается на пересечении продолжений лучей, а действительные – на пересечении самих лучей.

Рассеивающая линза

Лучи, падавшие на линзу параллельным пучком, параллельным главной оптической оси, после линзы расходятся, но их продолжения пересекаются в фокусе линзы.

Построение изображения в рассеивающей линзе:

Если предмет действительный, рассеивающая линза всегда дает мнимое изображение.

Если источник мнимый, рассеивающая линза дает действительное изображение.

Ход произвольного луча в рассеивающей линзе.

Тонкие линзы. Собирающая линза

Тонкие линзы

Линза – это прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями.

Если l линза тонкая.

Собирающая линза

Собирающая линза обозначается символом:

Лучи, падавшие на линзу параллельным пучком, параллельным главной оптической оси, после линзы пересекаются в фокусе.

Лучи, падавшие на линзу параллельным пучком, параллельным побочной оптической оси, за линзой пересекаются в точке пересечения этой оси и фокальной плоскости.

1. Ход произвольного луча

2. Построение изображений

Луч, идущий через оптический центр линзы, не меняет направления. Луч, шедший до линзы вдоль ее главной оптической оси, после линзы пройдет через фокус, а луч, шедший через фокус до линзы, после линзы идет параллельно главной оптической оси. Это, так называемые, «три удобных луча».

3. Мнимое изображение в собирающей линзе

Если предмет находится между фокусом и линзой, изображение будет мнимым.

5. Расстановка знаков в формуле линзы

а) Если источник действительный, то d с “+”. Если источник мнимый, т.е. лучи падают на линзу сходящимся пучком, то d с “-“.

б) Если изображение действительное, то f с “+”. Если изображение мнимое, то f с “-“.

в) Если линза собирающая, то F с “+”. Если линза рассеивающая, то F с “-“.

6. Линейное увеличение

H – высота изображения.

h – высота предмета.

7. Оптическая сила линзы.

8. Формула линзы через радиусы сферических поверхностей и показатель преломления материала линзы.

n – показатель преломления материала линзы относительно среды, в которой она находится;

R_<1>;R_ <2>– радиусы сферических поверхностей.

9. Правила расстановки знаков.

а) Если поверхность выпуклая \Rightarrow R с “+”;

б) Если поверхность вогнутая \Rightarrow R с “-”.

при n>1\Rightarrow \left( D>0\right) – собирающая

при n>1\Rightarrow \left( D – рассеивающая.

Источник

Что нужно знать о показателе преломления

Что такое показатель преломления?

Показатель преломления вещества — это отношение скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде. Показатель преломления — безразмерная величина, которая зависит от температуры и длины волны света. Показатель преломления характеризует скорость распространения света в среде и рассчитывается по формуле:

n — показатель преломления;
c — скорость света в вакууме (или воздухе);
v — скорость света в среде (например, воде, оливковом масле и т. п.).

На этой странице приведена необходимая информация о методах измерения показателя преломления.

Узнайте больше о показателе преломления, его применении, способах измерения, а также о законе преломления света и многом другом.

Перейдите в один из следующих разделов, чтобы узнать больше о показателе преломления:

Преломление света: практический пример

Прежде чем углубиться в теоретическое обоснование показателя преломления, рассмотрим наглядный пример распространения света в различных средах.

На иллюстрации изображены три стакана с опущенными в них стеклянными палочками. Стаканы заполнены разными жидкостями:

Жидкость в стакане
1 Вода.
2 Вода и кедровое масло.
3 Кедровое масло.

Что мы видим в этих стаканах?

Показатель преломления воды (n = 1,333) ниже, чем стекла (n = 1,517). По этой причине стеклянную палочку видно в стакане 1 и отчасти — в стакане 2.

Зато у стеклянной палочки (n = 1,517) и кедрового масла (n = 1,516) показатели преломления почти одинаковые, поэтому кажется, что палочка при погружении в кедровое масло исчезает (частично в стакане 2 и полностью в стакане 3).

Закон преломления света (закон Снеллиуса)

Закон преломления света, известный также как закон Снеллиуса, описывает взаимосвязь углов падения и преломления с показателями преломления граничащих сред. Как показано на иллюстрации, согласно этому закону отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β (и показателей преломления n₁ и n₂) — это величина, постоянная для двух данных сред:

На иллюстрации показано, как отклоняется световой луч (1, синяя стрелка), проходящий под определенным углом из оптически менее плотной (n₁) в оптически более плотную среду (n₂), например из воздуха в воду.

Но когда луч проходит из одной среды в другую перпендикулярно границе раздела, никакого преломления не происходит (зеленая стрелка).

Согласно закону преломления света, отношение показателей преломления граничащих сред пропорционально отношению угла падения и угла преломления светового луча. То есть:

Полное внутреннее отражение и критический угол

Полное внутреннее отражение возникает, когда весь свет, направленный из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, отражается обратно в оптически более плотную среду. Для понимания этого явления рассмотрим иллюстрацию слева.

Синяя стрелка: луч света преломляется, проходя из оптически более плотной среды (n₂) в оптически менее плотную (n₁).

Угол падения α увеличивается (зеленая стрелка): когда угол падения α возрастает (1), он может достигнуть критической величины, после которой свет не проходит в оптически менее плотную среду (n₁), а отражается вдоль раздела двух сред. Такой угол падения называют критическим углом полного внутреннего отражения. Заметим, что при этом угол отражения β = 90°.

Угол падения больше критической величины: если угол падения превышает критическую величину, свет полностью отражается обратно в оптически более плотную среду (n₂). Это явление называют полным внутренним отражением (2).

Показатель преломления n1 рассчитывается по величине критического угла α, когда
β = 90° —> sin β = 1.

Внимание! Луч в случае 1 (зеленая стрелка) падает под критическим углом, а полное внутренне отражение происходит в случае 2 (голубая стрелка).

Закон преломления света и устройство рефрактометра

На основе описанного выше закона преломления света созданы рефрактометры — приборы для измерения показателя преломления жидкостей и высоковязких веществ.

На иллюстрации схематически показано устройство измерительной ячейки цифрового рефрактометра, в котором использован закон преломления света. Процедура измерения связана с полным внутренним отражением и критической величиной угла падения света. Принцип действия:

Источник света (1) — светодиод (LED). Луч света от светодиода проходит через поляризационный фильтр (2), интерференционный фильтр (3) и фокусирующие линзы (4), а затем через сапфировую призму (5) на образец.

Когда угол падения превышает критическую величину, отраженный свет попадает через линзу (6) на оптический датчик с зарядовой связью (7), который фиксирует критический угол. Кроме того, современные цифровые рефрактометры автоматически контролируют температуру на поверхности раздела призма/образец для повышения точности измерения.

Измерение показателя преломления: что измеряет рефрактометр?

Цифровой рефрактометр предназначен для измерения показателя преломления и связанных с ним характеристик жидкостей по методу полного внутреннего отражения. Процедура измерения автоматизирована, благодаря чему точность результатов не зависит от оператора. Измерение выполняется в течение нескольких секунд с высокой точностью на небольших образцах (объемом от 0,5 до 1 мл).

Также для измерения показателя преломления используются ручные рефрактометры, например оптический настольный рефрактометр Аббе или обычный переносной рефрактометр. Подробнее об их достоинствах и недостатках.

Факторы, влияющие на величину показателя преломления

Влияние температуры на измерение показателя преломления

Как зависит величина показателя преломления от температуры?

Сначала узнаем, как влияет температура на жидкости. С ростом температуры увеличивается пространство, которое занимают атомы, связанные между собой в одной молекуле. При нагревании усиливаются колебания атомов, атомы отодвигаются друг от друга раздвигаются, что приводит к снижению оптической плотности среды.

Как сказано выше, показатель преломления связан со скоростью распространения света в среде. Когда температура растет, оптическая плотность среды снижается, а скорость света в ней увеличивается, что приводит к небольшому изменению угла преломления. Другими словами, чем выше температура, тем меньше показатель преломления, как показано на графике ниже на примере воды.

Из графика видно, что температура образца существенно влияет на измеряемую величину. Это означает, что температуру следует точно измерять и по возможности регулировать.

Приборы старой конструкции, например рефрактометры Аббе, приходится помещать в жидкостный термостат. В большинстве современных цифровых рефрактометров температура оптической системы регулируется с помощью элемента Пельтье. Такая конструкция обеспечивает быстрое и точное измерение показателя преломления.

Влияние длины волны на измерение показателя преломления

Вследствие различной дисперсии света (дисперсионного соотношения) в разных веществах показатели преломления также почти всегда различаются в зависимости от длины волны света, используемого для измерения. Дисперсионное соотношение можно рассчитать следующим образом.

Мы знаем, что скорость распространения света в среде равна:

где:
n — показатель преломления;
c — скорость света в вакууме (или воздухе);
v — скорость света в данной среде.

Длина волны в этой же среде:

где: λ₀ — длина световой волны в вакууме (или воздухе).

Следовательно, величина показателя преломления (n) обратно пропорциональна как длине волны, так и скорости распространения света в среде. Это означает, что при большей длине волны показатель преломления уменьшается. Такое соотношение можно представить в виде уравнения:

В то же время для контроля качества в промышленности необходимо иметь определенную точную длину волны, чтобы сравнивать значения показателя преломления различных образцов, измеренные в одинаковых условиях.

Чаще всего в рефрактометрах используется желтая линия спектра натрия с длиной волны 589,3 нм. Желтая линия натрия уже давно используется для измерения показателя преломления. Это широко доступный, надежный и стабильный стандарт оптического излучения.

n = показатель преломления.

D = желтая линия натрия.

Значение показателя преломления, измеренное по желтой линии натрия, обозначается символом nD.

Показатель преломления: применение на практике

Любой материал, который взаимодействует со светом, можно характеризовать показателем преломления. Во многих отраслях промышленности измерение показателя преломления используется для проверки чистоты и концентрации жидких, высоковязких и твердых образцов. Показатель преломления жидких и высоковязких материалов измеряется с высокой точностью (погрешность от ± 0,00002).

Кроме того, показатель преломления можно сопоставлять с широким диапазоном концентраций. Эту зависимость используют для анализа многих материалов в разных отраслях, например:

В некоторых случаях измерение показателя преломления сочетают с измерением плотности, получая простой и эффективный метод контроля. Такой анализ можно полностью автоматизировать.

Требуется более подробная информация о показателях Брикса, Плато, Баллинга и Боме?

Наряду с плотностью по шкале Брикса, существуют другие сопоставимые единицы для измерения содержания сахарозы, например градусы Плато, Боме, Эксле и Баллинга. Узнайте больше об их различиях, применении, способах измерения и расчета.

Источник

Тематический тест по физике для 8 класса к учебнику А.В. Перышкина «Физика 8 класс» «Тест 52. Преломление света. Закон преломления света.»

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Тест: I:\Новая папка (2)\физика\тесты физика 8 класс\Тест 52. Преломление света. Закон преломления света.mtf

1) скорость распространения света больше

2) скорость распространения света меньше

3) плотность ее вещества больше

4) плотность ее вещества меньше

Преломлением света называют явление

1) его перехода через границу раздела двух сред

2) распространения света сначала в одном, а потом в другом веществе

3) изменения направления светового луча на границе раздела сред, имеющих разные оптические плотности

1) преломленным лучом и границей раздела сред

2) преломленным лучом и перпендикуляром к границе раздела сред в точке падения на нее светового луча

3) преломленным лучом и продолжением падающего луча

Если свет переходит из среды менее оптически плотной в оптически более плотную среду, то угол

1) равен углу падения (а = у)

2) меньше угла падения (а > у)

3) больше угла падения (а

Когда свет распространяется в оптически плотной среде и переходит в среду, менее оптически плотную, то угол преломления светового луча всегда

1) равен углу падения (а = у)

2) меньше угла падения (а > у)

3) больше угла падения (а

На каком рисунке изображен переход светового луча в оптически менее плотную среду?

3) Скорость света везде одинакова

Когда свет, падающий на границу прозрачных веществ с разными оптическими плотностями, переходит через нее, не преломляясь?

1) Когда падающие лучи перпендикулярны этой границе

2) При угле падения лучей на границу раздела веществ, равном 90 °

3) Когда свет переходит в вещество с большей оптической плотностью

4) В случае перехода света в вещество с меньшей оптической плотностью

1) не зависящая от угла падения луча света и характеризующая преломляющие свойства этих двух сред

2) не зависящая от угла падения луча света и характеризующая прозрачность сред

3) зависящая от угла падения и показывающая степень этой зависимости

4) определяющая зависимость преломляющих свойств двух сред от их прозрачности

Какая формула выражает закон преломления света?

Луч света переходит из воды в воздух. Пунктирными линиями на рисунке намечены три направления: 1, 2 и 3. Какое из них может приблизительно соответствовать преломленному в этом случае лучу?

3) Скорость света во всех средах одинакова

В сосуде находятся две жидкости, оптические плотности которых одинаковы. На границу их раздела сверху падает луч света. По какому из намеченных пунктиром направлений он пойдет в жидкости, находящейся внизу сосуда?

1) (1 б.) Верные ответы: 2;

2) (1 б.) Верные ответы: 3;

3) (1 б.) Верные ответы: 2;

4) (1 б.) Верные ответы: 2;

5) (1 б.) Верные ответы: 3;

6) (1 б.) Верные ответы: 2;

7) (1 б.) Верные ответы: 2;

8) (1 б.) Верные ответы: 1;

9) (1 б.) Верные ответы: 1;

10) (1 б.) Верные ответы: 4;

10) (1 б.) Верные ответы: 4;

12) (1 б.) Верные ответы: 1;

13) (1 б.) Верные ответы: 2;

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Курс повышения квалификации

Дистанционное обучение как современный формат преподавания

Курс повышения квалификации

Современные педтехнологии в деятельности учителя

Курс профессиональной переподготовки

Физика: теория и методика преподавания в образовательной организации

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

также Вы можете выбрать тип материала:

Общая информация

Международная дистанционная олимпиада Осень 2021

Похожие материалы

Технологическая карта урока на тему: «Сборка электрической цепи и измерение силы тока в ее различных участках».

Тематический тест по физике для 8 класса к учебнику А.В. Перышкина «Физика 8 класс» «Тест 51. Плоское зеркало.»

Тематический тест по физике для 8 класса к учебнику А.В. Перышкина «Физика 8 класс» «Тест 50. Отражение света. Закон отражения света.»

Тематический тест по физике для 8 класса к учебнику А.В. Перышкина «Физика 8 класс» «Тест 49. Видимое движение светил.»

Тематический тест по физике для 8 класса к учебнику А.В. Перышкина «Физика 8 класс» Тест 48. Источники света. Распространение света.»

Тематический тест по физике для 8 класса к учебнику А.В. Перышкина «Физика 8 класс» «Тест 47.Действие магнитного поля на проводник с током. Электродвигатель.»

Тематический тест по физике для 8 класса к учебнику А.В. Перышкина «Физика 8 класс» «Тест 46. Магнитное поле Земли.»

Тематический тест по физике для 8 класса к учебнику А.В. Перышкина «Физика 8 класс» «Тест 44. Магнитное поле катушки с током. Электромагниты.»

Не нашли то что искали?

Воспользуйтесь поиском по нашей базе из
5244730 материалов.

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Минпросвещения объявило конкурс «Учитель-международник»

Время чтения: 1 минута

Рособрнадзор оставил за регионами решение о дополнительных школьных каникулах

Время чтения: 1 минута

Более половины родителей не состоят в родительских чатах

Время чтения: 1 минута

В школе в Пермском крае произошла стрельба

Время чтения: 1 минута

Школьников не планируют переводить на удаленку после каникул

Время чтения: 1 минута

Большинство московских родителей поддерживают экспресс-тестирование на ковид в школах

Время чтения: 1 минута

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Источник