Pobierz Prawo odbicia światła. Powstawanie obrazu pozornego w ... i więcej Prezentacje w PDF z Historia tylko na Docsity!
Prawo odbicia światła. Powstawanie obrazu
pozornego w zwierciadle płaskim. Rozproszenie
światła
Wstęp do tematu: Prawo odbicia światła. Powstawanie obrazu pozornego w zwierciadle płaskim. Rozproszenie światła. Zasób zawiera: ogólny wstęp do tematu; fotografię przedstawiającą odbicie twarzy dziecka w lusterku; odwołanie do wcześniejszej wiedzy ucznia oraz cele lekcji sformułowane w języku ucznia. Zasób zawiera opis doświadczenia, którego celem jest analiza zjawiska odbicia światła; określanie: zwierciadła, kąta padania, kata odbicia, normalnej; sformułowanie prawa odbicia zilustrowane schematem pt. Prawo odbicia; trzy polecenia dla ucznia (dwa tekstowe rachunkowe). Zasób zawiera: określenie zwierciadła płaskiego; animację dotyczącą zwierciadła płaskie; fotografię obrazującą odbicie od powierzchni polerowanego metalu; wiadomości dotyczące powstawania obrazu w zwierciadle płaskim; fotografię przedstawiającą odbicie lustrzane; omówienie konstrukcji obrazu w zwierciadle płaskim zilustrowane schematami zwierciadła płaskiego; dwa polecenia dla ucznia. Zasób zawiera: fotografię lusterka samochodowego; schemat peryskopu i ciekawostkę dotyczącą aparatu fotograficznego "lustrzanki". Zasób zawiera: określenie zjawiska rozpraszania światła, schemat przedstawiający rozpraszanie światła; krótkie omówienie rozpraszania światła w atmosferze ziemskiej; polecenie dla ucznia zilustrowane rysunkiem rozpraszania światła. Zasób zawiera: sześć sformułowań podsumowujących i pracę domową złożoną z trzech poleceń. Zasób zawiera dwa zadania interaktywne: wyboru odpowiedzi i zadanie interaktywne – zdanie do uzupełnienia. Zasób zawiera wyjaśnienie pojęć: kąt odbicia, kąt padania, normalna, obraz odwrócony, obraz pozorny, obraz prosty, peryskop, rozproszenie światła, zwierciadła płaskie. Zasób zawiera biogram Jana Heweliusza z ilustracją pt. Jan Heweliusz.
Prawo odbicia światła. Powstawanie obrazu
pozornego w zwierciadle płaskim. Rozproszenie
światła
Jeśli nie wiesz, co jest po drugiej stronie lustra, zapytaj fizyka! Odpowie ci, że nie znajdziesz tam odwróconej kopii naszego świata, ale inny, równie tajemniczy świat fizyki. Wypowie wiele brzmiących jak zaklęcia nazw fizycznych, takich jak obraz pozorny, prawo odbicia światła i promień świetlny.
Choć obecnie bez luster, czyli szklanych zwierciadeł płaskich, nie wyobrażamy sobie życia, to ich historia nie jest szczególnie długa. Jednak samo zjawisko odbicia, które sprawia, że lustra mogą istnieć i działać, jest znane od wieków i równie fascynujące, jak one same
Już potrafisz
opisać prostoliniowy bieg promieni światła; wskazać, które ciała są źródłami światła, a które świecą światłem odbitym; odróżnić punktowe i rozciągłe źródła światła; wyjaśnić zjawisko powstawania cienia i półcienia.
Nauczysz się
podawać definicję kąta padania i odbicia; przytaczać treść prawa odbicia światła; konstruować obrazy w zwierciadle płaskim; podawać definicję obrazu pozornego;
Obserwacja 1
Analiza zjawiska odbicia światła.
Co będzie potrzebne
lusterko bez ramki;
latarka z silnym światłem (może być ta wbudowana w telefon);
grzebień;
kartka papieru;
linijka;
ołówek;
szeroki plaster lub srebrna taśma izolująca.
Instrukcja
- Na ząbki grzebienia naklej taśmę, tak aby po środku została jedna lub dwie niezaklejone szczeliny.
- Na kartce namaluj prostą prostopadłą do dłuższej krawędzi kartki.
- Do tej samej krawędzi leżącej na biurku kartki przyłóż następnie w pionie lusterko odbijającą stroną.
- Ustaw grzebień na blacie stołu wzdłuż przeciwległej do lusterka dłuższej krawędzi kartki, tak aby końcówki ząbków stały prostopadle do blatu.
- Oświetl grzebień, uzyskując jeden lub dwa promienie światła przechodzące przez niezaklejone szczeliny.
- Oświetl lusterko tak, aby światło latarki padało na punkt, w którym narysowana prosta spotyka się z powierzchnią lusterka.
- Zmieniaj kąt, pod jakim oświetlasz lusterko, ustawiając grzebień pod różnymi kątami do kartki papieru – latarkę trzymaj zawsze tak, by światło padało prostopadle na grzebień.
- Co dzieje się z promieniem światła odbitym przez lusterko?
Podsumowanie
Aby uniknąć niejednoznaczności w opisie obserwowanego przez nas zjawiska, powinniśmy najpierw poznać definicje kilku pojęć. W fizyce wszystkie gładkie powierzchnie, które odbijają światło, nazywa się zwierciadłami. Prosta prostopadła do powierzchni zwierciadła nosi nazwę normalnej. Światło latarki padało w punkcie, w którym prosta prostopadła (normalna) stykała się z powierzchnią zwierciadła. Kąt między promieniem padającym a prostopadłą nazywamy kątem padania. Promień padający odbija się od powierzchni zwierciadła i powstaje promień odbity. Kąt między promieniem odbitym a prostopadłą nazywamy kątem odbicia.
Obserwacja wykazała, że zmiana kąta, pod którym pada światło latarki na lusterko po przejściu przez grzebień pociąga za sobą zmianę kąta, pod którym padające światło się odbija. Gdy kąt padania rośnie, rośnie również kąt jego odbicia, gdy maleje – kąt odbicia także maleje.
Jeżeli w szkole znajdują się tzw. stoliki optyczne, to spróbujcie wspólnie z nauczycielem wykonać pomiary kąta padania i kąta odbicia. Zobaczycie wtedy, że słuszne jest prawo odbicia, o którym dowiecie się więcej w dalszej części podręcznika.
1.1 Prawo odbicia
Zmieniając kąt padania światła, jednocześnie zmieniamy kąt jego odbicia. Kąt padania i kąt odbicia wraz z prostą prostopadłą leżą w tej samej płaszczyźnie i są sobie równe.
2. Zwierciadło płaskie
Zwierciadła płaskie są płaskimi powierzchniami odbijającymi promienie świetlne, wykonanymi zwykle z metalu lub szkła pokrytego dodatkową warstwą aluminium lub srebra. Dlaczego zwierciadła tak dobrze odbijają światło?
Film dostępny na portalu epodreczniki.pl Odbicie światła od powierzchni zwierciadła płaskiego
Zwierciadło płaskie
Powierzchnia zwierciadła jest niemal idealnie płaska; padające na nią równoległe promienie światła odbijają się dokładnie tak, że są nadal równoległe. Dzięki temu jesteśmy w stanie zobaczyć w zwierciadle obraz, który tak zaskakująco wiernie odwzorowuje każdy szczegół przedmiotu.
Ciekawostka
Gładką powierzchnię w dawnych czasach uzyskiwano przez polerowanie metalu – tak robiono np. w starożytnym Egipcie, Chinach czy Cesarstwie Rzymskim.
Powierzchnia wypolerowanego metalu od starożytności aż do dziś pełni rolę lustra
Później powierzchnię szkła zaczęto pokrywać cienką warstwą srebra lub innego metalu. Obecnie najlepsze zwierciadła uzyskuje się poprzez napylenie bardzo cienkiej (mającej grubość kilku lub kilkunastu atomów) warstwy metalu – najczęściej glinu.
Polecenie 4
Podaj trzy przykłady praktycznego zastosowania zwierciadeł płaskich.
2.1 Powstawanie obrazu w zwierciadle płaskim
Zapamiętaj!
Obraz pozorny powstaje za zwierciadłem w miejscu, gdzie przecinają się przedłużenia promieni odbitych. Promienie w rzeczywistości nie wychodzą z tego punktu, ale zdają się z niego wychodzić. W rezultacie obserwator widzi w lustrze obraz punktu dokładnie w miejscu przecinania się przedłużeń promieni odbitych – stąd bierze się wrażenie oglądania świata po drugiej stronie lustra.
W podobny sposób tworzymy obrazy bardziej złożonych przedmiotów. W przypadku figur opisaną powyżej konstrukcję należy powtórzyć dla każdego z jej wierzchołków. Przeanalizuj bieg promieni na poniższej ilustracji, wskaż promienie padające na zwierciadło i odbite od niego oraz przedłużenia promieni odbitych
Konstrukcja obrazu figury w zwierciadle płaskim
Polecenie 5
Przeprowadź samodzielnie konstrukcję obrazu rombu w zwierciadle płaskim.
3. Wykorzystanie zwierciadeł płaskich
Zwierciadła płaskie znalazły szerokie zastosowanie zarówno w życiu codziennym, jak i w wielu urządzeniach.
Lusterko wsteczne w samochodzie
Lusterko wsteczne w samochodzie podnosi bezpieczeństwo jazdy. Dzięki niemu możemy prawidłowo ocenić, w jakiej odległości za naszym pojazdem znajdują się pozostali uczestnicy ruchu drogowego. Należy jednak zauważyć, że często rolę lusterka wstecznego pełnią zwierciadła wypukłe, ale ich przeznaczenie jest takie samo. W urządzeniach zwykle zwierciadła płaskie stosowane są do zmiany kierunku biegu promieni świetlnych. Jan Heweliusz wynalazł peryskop, którego ważnym elementem jest układ zwierciadeł płaskich.
Zasada działania peryskopu
Słońce ma barwę czerwono‐pomarańczową. Zagadnienia te możesz poznać dokładniej podczas nauki w szkole ponadgimnazjalnej i na studiach wyższych, ale podziwiać zachodzące Słońce możesz już teraz.
Polecenie 6
Źródło: ContentPlus, licencja: CC BY 3.0.
Narysuj bieg promieni odbitych w przypadku „chropowatego” zwierciadła płaskiego (rysunek powyżej). Narysuj obraz trójkąta ABC w tym zwierciadle. Czy jest to możliwe? Swoją odpowiedź uzasadnij.
Podsumowanie
Jednym z podstawowych praw optyki geometrycznej jest prawo odbicia. Głosi ono, że kąt odbicia jest równy kątowi padania. Promień padający i promień odbity oraz normalna do powierzchni zwierciadła leżą w tej samej płaszczyźnie. Zwierciadła płaskie są płaskimi powierzchniami odbijającymi, wykonanymi zwykle z metalu lub szkła pokrytego dodatkową warstwą z aluminium lub srebra. Obraz utworzony w zwierciadle płaskim jest prosty i pozorny. Obraz prosty to taki, który w stosunku do przedmiotu nie jest odwrócony. Obraz pozorny powstaje za zwierciadłem w miejscu, gdzie przecinają się przedłużenia promieni odbitych. Promienie nie wychodzą z tego punktu, ale zdają się z niego wychodzić. W rezultacie obserwator widzi
obraz punktu dokładnie w miejscu przecinania się przedłużeń promieni odbitych – z jego perspektywy jest to obszar po drugiej stronie lustrzanej tafli. Utworzony w zwierciadle płaskim obraz jest równy przedmiotowi, to znaczy nie jest ani powiększony, ani pomniejszony w stosunku do przedmiotu. Zwierciadła płaskie znalazły szerokie zastosowanie jako istotne elementy instrumentów optycznych, począwszy od lusterek samochodowych, luster domowych, aparatów fotograficznych, a skończywszy na laserach. Rozproszenie światła polega na zmianie kierunku rozchodzenia się promieni światła. Jeśli równoległa wiązka promieni światła pada na zwierciadło płaskie, to po odbiciu pozostaje równoległa. Jednak gdy powierzchnia zwierciadła nie jest wystarczająco gładka, wiązka obita ulega rozproszeniu. Kierunki promieni odbitych przestają być równoległe, stają się przypadkowe.
Praca domowa
Polecenie 7.
Jaki musi być kąt padania promienia, aby pomiędzy promieniem padającym a odbitym utworzył się kąt prosty?
Polecenie 7.
Kąt pomiędzy płaszczyzną zwierciadła a promieniem padającym wynosi 30°. Oblicz kąt odbicia oraz kąt pomiędzy promieniem padającym a odbitym.
Polecenie 7.
Dlaczego widzimy strumień światła przechodzący przez mgłę równolegle do naszej twarzy, a nie widzimy go w czystym i przejrzystym powietrzu?
Zadania podsumowujące lekcję
obraz odwrócony
- obraz przedmiotu, który jest w stosunku do niego odwrócony.
obraz pozorny
- obraz pozorny powstaje za zwierciadłem w miejscu, gdzie przecinają się przedłużenia promieni odbitych. Promienie nie wychodzą z tego punktu, ale zdają się z niego wychodzić. Obserwator widzi obraz punktu dokładnie w miejscu przecinania się przedłużeń promieni odbitych.
obraz prosty
- obraz przedmiotu, który nie jest w stosunku do niego odwrócony.
peryskop
- przyrząd optyczny, który składa się z dwóch zwierciadeł (pryzmatów) i pozwala obserwować przedmioty poza polem widzenia obserwatora.
rozproszenie światła
- polega na zmianie kierunku rozchodzenia się promieni światła. Jeśli równoległa wiązka promieni światła pada na zwierciadło płaskie, to po odbiciu pozostaje równoległa. Jednak gdy powierzchnia zwierciadła nie jest wystarczająco gładka, wiązka obita ulega rozproszeniu. Kierunki promieni odbitych przestają być równoległe, stają się przypadkowe.
zwierciadła płaskie
- płaskie powierzchnie odbijające, wykonane zwykle z metalu lub szkła pokrytego dodatkową warstwą z aluminium lub srebra.
Biogram
Jan Heweliusz, gdański astronom i matematyk, konstruktor peryskopu Jan Heweliusz 28.01.1611–28.01. W pierwszej połowie lat czterdziestych XVII wieku Heweliusz prowadził systematyczne teleskopowe obserwacje Księżyca. W swoim dzieleSelenografia, czyli opisanie Księżyca przedstawił budowę skonstruowanych przez siebie przyrządów astronomicznych, za pomocą których sporządził szczegółowe mapy powierzchni Księżyca. Pierwszy w historii zagraniczny członek londyńskiegoRoyal Society.
