Исследовательская работа по теме: «Законы отражения света в природе и на службе у человека».
презентация к уроку по физике (8, 9 класс)

Слайд 1

Вглубь мироздания мысль проникает, Тайны природа сквозь тьму открывает. Луч преломленный Луч отражения Луч падения Сегодня мы с вами прикоснемся к таинствам природы, которым нашел человек применение в своей практической жизни.

Слайд 2

Исследовательская работа по теме: «Законы отражения света в природе и на службе у человека». Цели исследования: 1. Выявить взаимосвязь оптических миражей и приборов волоконной оптики. 2. Рассмотреть использование приборов волоконной оптики для диагностики здоровья человека 3. Изучить совершенствования информационных услуг.

Слайд 3

Этапы работы: Теоретический. Изучить законы геометрической оптики. Объяснить возникновение миражей законом полного отражения света Выявить применение полного отражения света в медицинской диагностики Выявить применение полного отражения света в волоконной оптике. Практический. Провести ряд опытов, доказывающих полное отражение света. Провести анкетирование учащихся, родителей и учителей на практическое использование в их жизни медицинской диагностики, средств связи с использованием волоконной оптики.

Слайд 4

«На горизонте показалось великое чудо! Вдруг стало видимо далеко во все концы света. Вдали засинел Лиман, за Лиманом разливалось Черное море. Бывалые люди узнали и Крым, горою подымавшийся из моря, и болотный Сиваш. По правую руку видна была земля Галицкая. - А это что такое? - допрашивал собравшийся народ, указывая на далеко мерещившиеся на небе и больше похожие на облака серые и белые верхи.» Это миражи сверхдальнего видения. Для них тысячекилометровые расстояния не помеха.

Слайд 5

Мираж - оптическое явление в атмосфере, благодаря которому в зоне видимости появляются изображения предметов, которые при обычных условиях скрыты от наблюдения. Такие "чудеса" происходят потому, что в оптически неоднородной атмосфере лучи света искривляются, как бы заглядывают за горизонт. ЧТО ТАКОЕ МИРАЖ?

Слайд 6

Лучи, падающий и отраженный, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным к границе раздела двух сред в точке падения луча. Угол падения – α равен углу отражения – β . Преломление света. Лучи падающий, преломленный и перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред: Sin α : sin β = n. В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Распространение света Чтобы познать природу миражей вспомним законы распространения света. Закон отражения света. α β

Слайд 7

ЛУЧ ПАДЕНИЯ ЛУЧ ОТРАЖЕНИЯ Луч преломленный Свет идет из оптически более плотной среды в оптически менее плотную. На границе раздела двух сред происходит отражение света и преломление. РАССМОТРИМ ЯВЛЕНИЕ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА.

Слайд 8

ЛУЧ ПАДЕНИЯ ЛУЧ ОТРАЖЕНИЯ Луч преломленный При увеличении угла падения света увеличивается угол преломления.

Слайд 9

ЛУЧ ПАДЕНИЯ ЛУЧ ОТРАЖЕНИЯ Луч преломленный При некотором предельном угле падения угол преломления равен 90 º . Свет не выходит во вторую среду. Наступает полное отражение света.

Слайд 10

Проведем опыты, показывающие полное отражение света. Опустим в пробирку карандаш и поставим в сосуд с водой. Мы наблюдаем , что при некотором угле часть пробирки, которая опущена в воду, посеребрена, карандаша в ней не видно.

Слайд 11

Возьмем ложку, покрытую сажей и опустим в стакан с водой, мы видим, что ложка посеребрена. Почему это происходит? Сажа не смачивается водой; когда мы опускаем ложку, покрытую сажей в воду, около сажи остается слой воздуха, наблюдается полное внутреннее отражение на границе “вода - воздух”, ложка в воде кажется посеребренной.

Слайд 12

Жаждой измученный, видит вдруг озеро, Зноем – оазис в степи. Брошенным штормом на остров, Чудятся корабли. Только приблизится путник к желанному, Вдруг всё исчезнет, как дым. Прочь уплывёт корабль долгожданный Неведомым ветром гоним. Если случится, мечты не сбываются, Духом не падай, скажи: «Все неудачи и неурядицы Просто лишь миражи».

Слайд 13

Догадывались ли вы, что простые физические законы раскрывают загадочные явления миражей?

Слайд 14

Самый распространенный нижний мираж . Чаще всего миражи возникают из-за неравномерного нагрева воздуха на разной высоте. Если дело происходит в пустыне, поверхность которой и прилегающие слои воздуха раскалены солнцем, то плотность воздуха сразу над песком будет меньше выше лежащих слоев. Наступает полное отражение света при переходе из верхних более плотных слоев воздуха в нижние. По субъективному восприятию очевидца миража предмет (скажем, пальма) будет располагаться в том месте, куда указывает касательная к траектории луча. Соответственно, пальма будет видна вверх тормашками, словно отраженная в воде. Да и воды кругом разольется немало. Такую коварную шутку сыграет с измученным жаждой путешественником переместившееся в пески небо. воздух Более горячий воздух песок

Слайд 15

Верхний мираж(или миражи дальнего видения ) можно наблюдать рано утром когда прилегающий к земной поверхности слой атмосферы еще холоден, а верхние слои воздуха теплы. Особенно часто верхний мираж бывает в полярных широтах, где нижние слои воздуха сильно охлаждаются от соприкосновения со льдами или снегом. При верхнем мираже над предметом, находящимся у горизонта, появляется его изображение в сильно искаженном виде. Понятно, что миражи образуются лишь при отсутствии сильного ветра, который перемешивает верхние и нижние воздушные слои. воздух Более холодный воздух снег

Слайд 16

Боковые мира могут возникнуть в тех случаях, когда слои воздуха одинаковой плотности располагаются в атмосфере не горизонтально, как обычно, а наклонно или даже вертикально. Такие условия создаются летом, утром вскоре после восхода Солнца у скалистых берегов моря или озера, когда берег уже освещен Солнцем, а поверхность воды и воздух над ней еще холодные. Боковые миражи неоднократно наблюдались на Женевском озере. Видели лодку, которая приближалась к берегу, а рядом с нею в точности такая же лодка удалялась от берега. Боковой мираж может появиться у каменной стены дома, нагретой Солнцем, и даже сбоку от нагретой печи. Более теплый воздух воздух Нагретая скала Мнимое изображение Истинное изображение

Слайд 17

Мираж зафиксировать очень сложно, т.к. это явление кратковременное.

Слайд 18

На явлении полного отражения света основаны не только завораживающие миражи, но и современное на сегодняшний день развитие волоконной оптики. В 1880, через четыре года после того, как он изобрел телефон, Белл протестировал другое говорящее устройство. Он назвал его фотофоном . Он написал своему отцу: «Я слышал, как луч солнца смеется, кашляет и поет!» Только в 60-70х годах XX века два изобретения сделали осуществимой мечту. Ученые изобрели лазеры, мощные источники специального вида света. Исследователи развили оптические волокна, гибкие нити из очень прозрачного стекла, Они тоньше усов кота и могут быть длиной до 10 километров. Свет лазера может пройти через всю длину оптоволокна и все еще оставаться ярким. В середине 70х, эти изобретения были объединены вместе. Теперь вспышка света несет информацию через оптическое волокно на большие расстояния. Эта новая и довольно важная технология называется волоконной оптикой.

Слайд 19

Волоконная оптика в настоящее время получила широкое развитие и находит применение в различных областях науки и производства (связь, радиоэлектроника, энергетика, термоядерный синтез, медицина, космос, машиностроение, летающие объекты, вычислительные комплексы…) Темпы роста волоконной оптики и оптоэлектроники опережают все другие отрасли техники и составляют 40% в год. В большинстве стран при строительстве сооружений связи используются в основном оптические кабели. ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ.

Слайд 20

Оптическое волокно - основа любого волоконно-оптического кабеля. Состоит оно из внутреннего слоя с высоким показателем преломления, наружного слоя с низким показателем преломления и защитной оболочки. Свет распространяется во внутреннем слое, претерпевая полное внутреннее отражение на границе слоев.

Слайд 21

Полное отражение используют в волоконной оптике для передачи света и изображения по пучкам прозрачных гибких волокон – световодов. Световод представляет собой стеклянное волокно цилиндрической формы, покрытое оболочкой из прозрачного материала с меньшим, чем у волокна, показателем преломления. За счет многократного полного отражения свет может быть направлен по прямому или изогнутому пути. Распространение света в волоконном световоде. При сильном изгибе волокна закон полного внутреннего отражения нарушается, и свет частично выходит из волокна через боковую поверхность.

Слайд 22

В БЫТУ. Примером применения полного отражения света является необычный ночной светильник, разноцветные огоньки которого светятся в темноте словно маленькие звездочки. Свечение оптического волокна имитирующее свечение неба.

Слайд 23

Большинство современных фиброскопов созданы на основе волоконной оптики. Принцип передачи света по волокну заключается в его полном внутреннем отражении: луч света, попавший на конец длинного волокна, последовательно отражается от его внутренних стенок и полностью выходит на противоположном конце. Фотографирование производят с помощью фотоаппарата, присоединенного к окуляру. При помощи фиброскопа можно получать изображения объектов, увеличенные в 10-35 раз и более. В результате повышается разрешающая способность эндоскопов и улучшается качество диагностики, что имеет особое значение в онкологии. 1-окуляр; 2-блок управления; 3-гибкая часть; 4-дистальный управляемый конец; 5-источник света; 6-световод. В МЕДИЦИНЕ Преимущество эндоскопов с торцевой оптикой заключается в том, что с их помощью можно последовательно осмотреть желудок и двенадцатиперстную кишку.

Слайд 24

Свойства и области использования волоконно-оптических линей связи Оптические кабели по своему назначению могут быть классифицированы на группы: Магистральные ОК предназначаются для передачи информации на большие расстояния. Зоновые ОК служат для организации многоканальной связи между областным центром и районами с дальностью связи до 250 км. Городские ОК применяются в качестве соединительных между городскими АТС и узлами связи. Они рассчитаны на короткие расстояния. Подводные ОК Объектовые ОК Монтажные ОК