Физика 11 класс (Урок№12 - Световые волны.)

Описание

Физика 11 класс (Урок№12 - Световые волны.)

Что такое свет?
Первые представления о том, что такое свет относятся к древности.
Пифагор (VI в. до н. э.) догадывался о существовании неких мельчайших частиц, которые попадают в глаза и вызывают зрительные ощущения. Одну из первых гипотез о свете как о возбуждении световой волны выдвинул Аристотель (IV в. до н. э.). Евклид (III в. до н. э.) в своих трактатах систематизировал ранее известные знания и изложил два закона геометрической оптики. Однако современные представления о свете являются результатом накопления и обобщения новых сведений, наблюдений, экспериментов, упорного труда и огромной мыслительной деятельности многих учёных. Что же формирует целостное представление о современных воззрениях на природу света?

Цель: углубление и расширение знаний об особенностях распространения, отражения и преломления света.
Задачи:
- сформулировать принцип Гюйгенса, законы света и определять границы их применимости;
- научиться описывать методы измерения скорости света;
- научиться измерять показатель преломления среды;
- научиться решать задач на применение законов света.

мы узнаем:
- формулировки принципа Гюйгенса, законов геометрической оптики;
мы научимся:
- описывать методы измерения скорости;
- распознавать и наблюдать отражение, преломление и поглощение световых волн;
мы сможем:
- экспериментально определять показатель преломления среды;
- решать задачи на применение законов распространения, отражения и преломления света.

Геометрическая оптика – раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах на основе представления о нём как о совокупности световых лучей. Световой луч – это линия, указывающая, в каком направлении свет переносит энергию.
В соответствии с двумя способами передачи энергии от источника к приёмнику в XVII в. возникли две противоречащие друг другу теории света:
- корпускулярная теория света Ньютона;
- волновая теория света Гюйгенса.
С установлением электромагнитной природы света в XIX в. и обнаружением квантовых свойств света в начале XX в. и волновая и корпускулярная теории света одержали победу. Выяснилось, что свет имеет двойственную природу. Астрономическим и лабораторным методами измерена скорость света в вакууме. По современным вычислениям скорость света равна 299 792 458 м/с или приближенно 3 ⋅108 м/с.
В основе геометрической оптики лежат четыре закона:
- закон прямолинейного распространения света;
- закон независимости световых лучей;
- закон отражения света;
- закон преломления света.
С помощью принципа Гюйгенса можно вывести и объяснить законы распространения света.

Интересные факты об измерении скорости света
В 1862 году французский физик-экспериментатор Жан Бернар Фуко применил вместо зубчатого диска быстро вращающееся (512 об/с) зеркало.
Измерение скорости света методом вращающегося зеркала (метод Фуко)
Отражаясь от зеркала R, пучок света от источника S направлялся на базу С и по возвращении вновь попадал на то же зеркало, успевшее повернуться на некоторый малый угол (пунктиром на рисунке показано положение зеркала, изменившееся за время прохождения светом пути RC и обратно, и обратный ход лучей через объектив L и полупрозрачное зеркало М, когда отраженный пучок собирается в точке S′
, а не в точке S, как это было бы при неподвижном зеркале). Скорость света при этом устанавливается по смещению SS′, измеряемому с помощью окуляра Е. При базе всего в 20 м Фуко нашёл, что скорость света: с = 298000 ± 500 км/с. В современных измерениях скорости света зубчатое колесо заменяется на электронно-оптический, дифракционный, интерференционный или какой-либо иной преобразователь света. В качестве источника света выступает лазер, а приемником света служит фотоэлемент или фотоэлектронный умножитель. Все это позволило существенно снизить погрешности измерений и установить значение скорости света с = 299792,5 ± 0,15 км/с.