Принцип Гюйгенса
план-конспект урока по физике (11 класс)

Тема: Принцип Гюйгенса. Закон отражения и преломления света.

Законы отражения и преломления света можно вывести из одного общего принципа, описывающего поведение волн. Этот принцип впервые был выдвинут современником Ньютона Христианом Гюйгенсом.

1. Принцип Гюйгенса.

Согласно принципу Гюйгенса: каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн.

2. Закон отражения света.

С помощью принципа Гюйгенса можно вывести закон, на основе которого объясняется отражение волн от границы раздела сред.

3. Закон преломления света.

Наблюдение преломления света.

На границе двух сред свет меняет направление своего распространения. Часть световой энергии возвращается в первую среду, т. е. происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, то свет частично может пройти через границу сред, также меняя при этом, как правило, направление распространения. Это явление называется преломлением света.

Следствие преломления: наблюдается кажущееся изменение формы предметов, их расположения и размеров. В этом нас могут убедить простые наблюдения. 

• Положим на дно пустого непрозрачного стакана монету или другой небольшой предмет. Подвинем стакан так, чтобы центр монеты, край стакана и глаз находились на одной прямой. Не меняя положения головы, будем наливать в стакан воду. По мере повышения уровня воды дно стакана с монетой как бы приподнимается. Монета, которая ранее была видна лишь частично, теперь будет видна полностью.
• Установим наклонно карандаш в сосуде с водой. Если посмотреть на сосуд сбоку, то можно заметить, что часть карандаша, находящаяся в воде, кажется сдвинутой в сторону.

Эти явления объясняются изменением направления лучей на границе двух сред — преломлением света.

Сформулируем законы преломления света. 

1) Падающий луч, преломленный луч и нормаль к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости.

2) Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для этих двух сред, равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой.

Согласно закону преломления Снеллиуса, относительный показатель преломления второй среды относительно первой связан с синусами углов падения и преломления связаны с соотношением

Показатель преломления.

Из принципа Гюйгенса не только следует закон преломления, но с помощью этого принципа раскрывается физический смысл показателя преломления. 

Он равен отношению скоростей света в средах, на границе между которыми происходит преломление:

Решение задач

        Задача 1. Под каким углом должен упасть луч на стекло, показатель преломления которого 1,8, чтобы преломленный луч оказался перпендикулярным отраженному?

        Задачи для самостоятельной работы.

1. Луч света, падающий нормально на поверхность воды, достигает дна за 2*10-7 с. Показатель преломления воды 1,5. Определить глубину водоема. (0 м)

2. Угол падения луча света на границу раздела воздух-стекло равен 600. При этом угол между отраженным и преломленным лучами равен 900. Определить показатель преломления стекла. (1,73)

3. Определите толщину плоскопараллельной пластины с показателем преломления 1,6, если луч света, пройдя эту пластину, смещается на 1,4 см. Угол падения луча на пластину равен 300. (6,5 см)

4. Монета лежит в воде на глубине 2 м. На какой глубине мы увидим монету, если будем смотреть на нее сверху по вертикали? Показатель преломления воды равен 4/3. Для малых углов значения тангенсов и синусов считать равными. (1,5 м)