Полное внутреннее отражение. 11-й класс

Разделы: Физика, Конкурс «Презентация к уроку»

Класс: 11


Презентация к уроку

Загрузить презентацию (88,9 МБ)

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.


Цель урока: изучить явление полного внутреннего отражения.

Задачи урока:

  • Выяснить, при каком условии наблюдается явление полного внутреннего отражения;
  • Научиться рассчитывать предельный угол полного внутреннего отражения;
  • Ознакомиться с практическим применением явления полного внутреннего отражения.

Этапы урока

1. Орг. момент, постановка проблемы

Сегодня на уроке мы с Вами будем волшебниками и первое, с чего мы начнём – это невидимое сделаем видимым (слайд 2). В прозрачный стаканчик от калориметра вставлена стеклянная пластина, размеры которой немного меньше диаметра стаканчика. Швы между стаканчиком и стеклом промазаны пластилином. В ближней половине стаканчика вода уже есть. Наливаем воду в дальнюю половину стакана, наблюдаем постепенное появление игрушки (слайд 3).

Ваши предположения, откуда игрушка взялась? Игрушка находилась в дальней половине стакана и под определённым углом первоначально не была видна за счёт явления, с которым мы сегодня познакомимся. Это явление называется полным внутренним отражением (слайд 4).

2. Изучение нового материала

Рассмотрим переход света из оптически более плотной среды в менее плотную, например, из стекла в воздух. С помощью модели, построенной в графическом калькуляторе GeoGebra (слайд 5), можно заметить, что при увеличении угла падения угол преломления растёт. Если угол преломления достигает 90o, угол падения называют предельным αпр.

При дальнейшем увеличении угла падения, преломленный луч полностью исчезает, наблюдается явление полного внутреннего отражения.

Закон Снеллиуса n1sinα = n2siny для случая предельного угла падения запишется в виде:

Для воды αпр =49o, для стекла (в зависимости от сорта) – 30o–42o (слайд 6).

(Обсуждение условий, при которых наблюдается явление полного внутреннего отражения (слайд 7)).

3. Первичный контроль знаний

Объясни явление.

Стеклянную банку емкостью 1 литр с достаточно ровным дном наполовину наполнили водой и закрыли полиэтиленовой крышкой. Банку боковой поверхностью положили на стол так, чтобы часть банки выступала за край стола. Если свет от лазера направить на цилиндрическую поверхность банки снизу из-под стола и посмотреть сквозь дно, можно увидеть полное внутреннее отражение света на границе вода-воздух (слайд 8).

В пластиковой бутылке сделали отверстие нагретым острым металлическим предметом (гвоздём), набрали в бутылку воды. Вытекающая струя воды за счёт силы тяжести загибается вниз. Вместе с ней вниз загибается лазерный луч. Луч падает изнутри на поверхность струи под малым углом, поэтому испытывает полное внутреннее отражение. Так происходит много раз, пока струя не начнёт дробиться на капли (слайд 9).

Если поверхность воды, находящейся в мензурке, освещать лазером, то при значении угла падения 490 внутри жидкости наблюдается зигзагообразная линия. Объясняется это явлением многократного полного внутреннего отражения при переходе света из стекла в воздух (слайд 10).

4. Изучение практического применения полного внутреннего отражения

1) Световод (слайд 11)

  • в медицине (эндоскоп);
  • волоконно-оптическая связь;
  • освещение.

2) Поворотная призма (слайд 12)

3) Перископ – для наблюдения из укрытия (слайд 13)

4) Оборотная призма (слайд 14) - световые лучи, проходящие через призму, меняются местами.

5) Уголковый отражатель (слайды 15-17) Пример: свет от фар автомобиля, отражённый от уголкового отражателя катафота велосипеда, возвращается в обратном направлении и виден водителю автомобиля. По такому же принципу под действием света фар автомобиля видны современные дорожные знаки.

5. Решение задач (слайды 18-20)

6. Обобщение и систематизация знаний

7. Домашнее задание

§62 прочитать, объяснить опыт «Да будет УМ!» (презентация)

Две одинаковые стеклянные треугольные призмы приведём в соприкосновение широкими гранями, чтобы получился квадрат. Параллельно соприкасающимся граням кубика установим плоское зеркальце. На боковую грань кубика поместим букву «У», на заднюю – букву «М».  Будет видно слово «МУ» (рис. 12). Если между призмами налить с помощью шприца воды, мы увидим надпись «УМ», т.е. буквы поменяются местами. Объясняется это тем, что после заполнения воздушного промежутка между призмами водой, перестаёт наблюдаться явление полного внутреннего отражения, за счёт которого первоначально не была видна буква «У». Первоначально свет от буквы «У» отражался от зеркальной поверхности призм, а свет от буквы «М» попадал к наблюдателю, отразившись от зеркала. После заполнения промежутка между призмами водой, свет от буквы «У» перестал отражаться от призм. Отразившись от зеркала буква «У», стала видна наблюдателю первой, получилось слово «УМ» (слайды 21-23).

8. Инструктаж по технике безопасности работы с лазером (слайд 24)