Click here to load reader

190 «Усі уроки фізики. 11 клаоmsk.edu.ua/ivk/Fizika/Uchebniki/Kirik_usi_uroki_fizika... · 2015-04-27 · 192 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики.11

  • View
    12

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of 190 «Усі уроки фізики. 11...

  • 190 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао

    а) Частота коливань електричвого поля хвилі вдвічі більша

    від частоти коливань Гі маrвітного поля.

    6) Швидкість електромаrвітвої хвилі у вакуумі залежить від довживи хвилі.

    в) Період хвилі обернено пропорційвий їі частоті.

    r) Швидкість електромаrнітвої хвилі у вакуумі менша, ніж у речовині.

    Завдання 3 (1,5 бuа) Під час яких природвих явищ утворюються й випромівюються

    електромаrнітві хвилі?

    Завдання 4 (2 бали) Електромагнітні хвилі поширюються в деякому однорідвому

    середовищі зі швидкістю 200000 кмjс. Яка довжива хвилі із частотою 1 МГц?

    Завдання 5 (3 бали) Завдании 5 має ва меті встановити відповідвість (логічну пару).

    До кожного рядка, позначеного буквою, підберіть твердження, по

    значене цифрою.

    а) Механічні коливавни.

    6) Амплітуда коливань. в) Період коливань.

    r) Частота коливань. 1. Кількість коливань за одну секунду. 2. Коливання, що відбуваються за законом синуса або коси

    нуса.

    3. Модуль вайбільшого зсуву коливного тіла від положення рівноваrи.

    4. Періодичний рух тіла, за икого воно почергово відхилиється від положення ріввоваrи то в одву, то в іншу сторону.

    5. Проміжок часу, протягом якого відбувається одне повне коливання.

    Завдання 6 (4 бали) Коливальний контур радіоприймача вастроєвий ва довжину

    хвилі 300 м. Котушка індуктивності в контурі має індуктивність 100 мкГв. Знайдіть електроємвість конденсатора в контурі.

    Хвильова й квантова оптика

    12уроків • Закони геометричної

    оптики

    • Інтерференція світла • Дифракція світла • Поляризація

    й дисперсія світла • Світлові кванти.

    Фотоефект • Корпускулярна

    хвильовий дуалізм

    Тематичне планування

    .N! Темауроку

    3/D

    1 Розвиток уявлень про природу світла

    2 Прямолінійне поширення світла

    3 Відбиття й заломлення світла

    4 Інтерференція світла

    5 Дифракція світла

    6 Лабораторна роботаМ 5 •Спостереження інтерференції й дифракції світла•

    7 Дисперсія світла

    8 Зародження квантової теорії

    9 Застосування фотоефекту

    10 Фотони. Люмінесценція

    11 Узаrальнювальний урок

    12 Тематичне оцінювання з теми •Хвильова й квантова оптика•

    Дата проведеввв

  • 192 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао

    УРОК1/З8

    Тема. Розвитокуявлень про природу світла

    Мnв уроку: ознайомити учнів з історіею розвитку поглядів на при

    роду світла.

    ТМn уроку: урок вивчення нового матеріалу.

    ПЛАНУРОКУ

    1. Ідеї давніх філософів.

    Вивчевн.и 2. Корпускулярна теорія світла Ньютона.

    ВО ВОГО 40хв З. Хвильова теорія світла Гюйгенса.

    матеріІLJІу 4. Електромагнітна теорія світла. 5. Квантова теорія світла. 6. Корпускулярна-хвильовий дуалізм

    3акріІшеввя: 1. Якісні питання. вивченого 5хв 2. Навчаємося розв'язувати задачі матеріІLJІу

    ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

    1.Ідеї давніх філософів

    Перші уявлення: про природу світла були закладеві ще з давніх

    давен. Грецький філософ Платон (427-327 рр до в.е.) створив одву з перших теорій світла.

    Евклід і Арістотель (300-250 рр до в.е.) дослідвим шляхом установили такі основві закови оптичних я:вищ, я:к прямолінійне

    поширення: світла й везалежвість світлових пучків, відбиття: й за

    ломлення:. Арістотель уперше поясвив сутність зору.

    Незважаючи на те, що теоретичні положения: древніх філосо

    фів, а пізніше й учених середніх століть були недостатніми й супе

    речливими, вови сприяли формуванню правильних пог ля:дів ва

    сутність світлових я:вищ і заклали підвалини для: подальшого роз

    витку теорії світла й створення: різноманітних оптичних приладів.

    У міру накопичення: нових відомостей про властивості світлових

    я:вищ змінилася: точка зору ва природу світла. Учені вважають, що

    історію вивчення: природи світла варто почивати з XVII століття:.

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 193

    2. Корпускулярна теорія світла Ньютона

    У XVII столітті давський астроном Ремер (1644-1710) виміряв швидкість поширення: світла; італійський фізик Гримальді (1618-1663) відкрив я:вище дифракції; геніальвий авглійський учений І. Ньютов (1642-1727) розвинув корпускулярву теорію світла, відкрив я:вища дисперсії й інтерференції, а Е. Вартолін (1625-1698) виявив подвійну промевезаломлювавість в ісландському шпаті, за

    клавши тим самим основи кристалооптики.

    На XVII століття: припадають і перші спроби теоретичного обІ'рунтувавня: спостережуваних світлових я:вищ. Корпускулярна те

    орія: світла, розвивева Ньютоном, полягає в тому, що світлове ви

    промінювання: розглядається: я:к безперерввий потік ,црібвих части

    нок - корпуску л, я:кі, випущені джерелом світла, з великою швидкістю летя:ть в однорідному середовищі прямолінійно й рівномірно.

    На основі корпускулярних уя:влевь Ньютов пояснив більшість

    відомих тоді оптичних я:вищ: прямолінійне поширення: світла в од

    норідному середовищі, відбиття й заломлення: світла.

    3. Хвильова теорія світла Гюіrенса

    З погляду хвильової теорії світла, основоположником я:кої

    є Х. Гюйгенс, світлове випромінювання: я:вля:є собою хвильовий

    рух. Світлові хвилі Гюйгенс розглядав я:к пружні хвилі високої

    частоти, що поширюються: в особливому пружному й густому се

    редовищі - ефірі, я:кий заповнює всі матеріальні тіла, проміжки між ними й міжпланетні простори.

    Він строго математично описав я:вище відбиття: й заломлення:

    хвиль, причому з його міркувань випливало, що швидкість світла

    в густішому середовищі повинна бути менше, ніж у повітрі.

    1801 р. Юнг ва основі хвильових подань доволі просто й наочно роз' я:свив інтерференцію світла й розвинув у такий спосіб хвильо

    ву теорію світла.

    1818 р. Френель незалежно від Юнга докладно розвинув теорію дифракції й інтерференції світла, показавши при цьому, що інтер

    ференція: є пря:мим васлідком хвильової природи світла. Остаточ

    ний удар по корпускулярній теорії було завдано дослідами Фуко,

    що виміряв швидкість світла у воді, значення: я:кої відповідало ре

    зультатам, отриманим на осиові хвильової теорії.

  • 194 Кирик Л. А. • «Усі YPOKU фізики. 1 1 клаС»

    Хвильова теорія з єдиної точки зору пояснила всі відомі тоді

    нвища й передбачила ряд нових. Протягом понад сто років корпускулярна й хвильова гіпотези

    про природу світла ісиували паралельно. Жодна з них не :могла здо

    бути вирішальної перемоги. Лише авторитет Ньютона змушував

    більшість учених віддавати перевагу корпускулярній теорії.

    4. Еnектромаrнітна теорія світnа

    Електромагнітна теорін світ ла була створена в середині ХІХ сто·

    літтн Максвеллом (1831-1879). Відповідно до цієї теорії світлові хвилі :мають електромагнітну природу, а світлове випроміпювавв.я

    :можна розгля:дати .як окремий випадок електромагнітних явищ.

    Дослідженин Герца й надалі П. М. Лебедєва також підтвердили, що всі основні властивості електро:магні тпих хвиль збігаються: із влас

    тивост .ями світлових хвиль.

    Лоренц (1896) установив взаємозв'язок між випромінюванням і струн:турою речовини й розвинув електронну теорію світла, відпо

    відно до я:кої електрони, що входить до складу атомів, можуть здій

    снювати коливаив.я з відомим періодом і за певних умов поглинати

    або випромівюна ти світло.

    Електромагнітна теорія: Максвелла у сполученні з електронною

    теорією Лоренца пояснювала всі відомі тоді оптичні .явища й, зда

    валося, повністю розкривала проблему природи світла.

    5. Квантова теорія світnа

    Квантова теорі.я світла виникла на початку ХХ столітт.я. Вона

    була сформульована 1900 року, а обrрунтована 1905 року. Осново· положниками квантової теорії світла були Планк і Ейнштейн. Від

    повідно до цієї теорії, світлове випромінювання випускаєтьс.я й по

    гливаєтьс.я частивками речовини не безупинно, а дискретно, тобто

    окремими порці.я:ми - квантами світла. Квантова теорін ніби в новій формі відродила корпускулирву

    теорію світла, по суті ж, вона утвердила єдність хвильових і кор

    пускулирних нвищ.

    6. Корnускуnярно-хвиnьовий дуалізм

    У результаті історичного розвитку сучасна оптика має у своє·

    :му розпорядженні обrрунтовану теорію світлових .явищ, що може

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 195

    пояснити різні властивості випромінювань і дозволяє відповісти на

    запитання: про те, за .яких умов ті або інші властивості світлових

    випромінювань можуть проя:вл.ятис.я. Сучасна теорія: світла під

    тверджує його подвійну природу: хвильову й корпускулярну.

    У результаті численних обговорень, пошуків і досліджень ви

    никла сучасна теорія: світла. Ц.я теорія є синтезом корпускулярної

    й хвильової теорій. У її основу покладено думку, що

    > світло одночасно має і хвильові й корпускулярні властивості.

    ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

    1. У чому полигає закон прим олінійного поmиренн.я світ ла? 2. У чо:му полигає захон відбиття світла? 3. У чо:му полигає захон заломлення світла? 4. У чо:му проивля:ютьси хвильові властивості світла? 5. Які переваги й недоліки корпускулярної теорії світла? б. Які переваги й недоліки хвильової теорії світла?

    ЩО МИ ДІ3НАЛИСЯ НА УРОЦІ

    • У явлення: про світло як про потік частинок дістало назву корпускулярної теорії світла.

    • Уя:влевви про світло як про поширевв.я хвиль дістало назву хвильової теорії світла.

    • В основі корпускул.ярно-хвильового дуалізму лежить ду:мка, що світло одночасно має і хвильові і корпускулярні властивості.

    ДомвwнЕ аавдання Підр.: § 23 (п. 1).

  • 196 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао

    УРОК2/З9 Темв. Прямолінійне поширення світла

    Метв уроку: ознайомити учнів із прямолінійним поширенням світла.

    ТМn уроку: урок вивчення нового матеріалу.

    ПЛАНУРОКУ

    1. Примолівійве поширевви світла. Демоистрації 5хв 2. Тінь і півтівь.

    3. Схема совичвого й місичвого затемнень

    Вивчевви 1. Основві повитти геометричної оптики. нового 28хв 2. Заков примолівійного поmиренви світла иатеріuу

    3акріІШевии 1. Якіеві питавви. вивченого 12хв 2. Навчаємоси розв'изувати задачі матеріuу

    ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

    1. Основні поняпя rеометрично'1' оптики

    Джерелом світла вазивають тіла, здатні випроміиювати світло.

    Досліди показує, що всі сильно нагріті тіла випромінюють еві т-

    ло. Нагріті тіла, що випромінюють світло, вазивають тепловими

    джерелами світла. Холодні джерела світло - це тіла, які світяться: за температури,

    наближеної до кімнатної.

    Сонце, блискавка або світляки випромінюють світло без учас

    ті людини. Такі джерела світла. створеві власне природою, вазива

    ють природними.

    Сьогодві людина вже створила багато джерел світла - їх вазивають штучними.

    ~ Приймачоми світла називають тіло й пристро;: у яких під діЕю світла, що падаЕ на них, відбуваються помітні зміни.

    Найважливішим для людини приймачем світла є око. Коли

    світло потрапляє ва сітківку, що встеля:є очне дво, воно спричиняє

    складні реакції, у результаті чого ми бачимо навколишній світ.

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 197

    Оскільки світло - електромагнітне випромінювання і йому притамавві всі властивості електромагні тиих хвиль, то всі завдан

    ня оптики можна розв'язати ва осиові хвильових уявлень. Але під

    час розв'язання задач на побудову зображень у дзеркалах і лінзах

    і проектування оптичних приладів учені користуються геометрич

    ними :методами. Ці методи становлять зміст геометричної оптики,

    яку інакше вазивають променевою оптикою.

    Основними поняттями геометричної оптики є пучок і промінь.

    ~ Промінь- це лінія, що вказуЕ напрямок перенесення світлової енерzІі:

    У побуті ми часто називаємо світловим променем товкий пучок

    світла. Не існує нескінченно вузьких світлових пучків; пучок світ

    ла завжди має кінцеву ширину. Промінь - це ніби вісь пучка, а не сам пучок.

    ~ На практиці всі джерела світла мають розміри. Світна ж точка Е' найпростішим джерелом світло, яке може уявити собі людино. Промені

    світла, що виходять з неі: ніде не перетинаються і являють собою цілком упорядковану світлову картину.

    Джерело світла, розмірами якого в даних умовах можна знехту

    вати, вазивають точковим джерелом світла.

    Точкове джерело світла є фізичною моделлю джерела світла, від

    стань до якого в багато разів більше від розмірів джерела.

    2. 3акон nрямоnІнІіноrо поширення свІтnа

    Ще в Даввій Месопотамії за 5000 років до нашої ери люди звали про прямолінійне поширення світла. Про це писав ще засновник

    геометрії Евклід (300 років до н.е.). У Давньому Єгипті цю властивість світла використовували під

    час будівництва пірамід.

    Якщо :між оком і яким-небудь джерелом світла помістити не

    прозорий предмет, то джерело світла :ми не побачимо. Пояснюєть

    ся це тим, що

    }> світло в порожнечі або однорідному середовищі поширюЕться прямолінійно.

    Це один із заковів геометричної оптики, що називається зако

    вом прямолінійного поширення світла.

    Пря:молівійвість поширення світла підтверджується: утворев

    ням тіні. Якщо взяти точкове джерело світла, екран і між ними

  • ,,. Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао помістити непрозорий предмет, то ва екрані з'явиться темне зображевив його обрисів -тінь.

    )> Тінь - ділянка простору, у яку не потрапляє світлова енергія від джерела світла (або інакше: ділянка простору, з якої не можна побачити

    джерело світла).

    Якщо ж ми візьмемо протижне джерело світла, то на екрані на

    вколо тіні утворюєтьса ще й півтінь.

    )> nівтінь - ділянка простору, у яку світлова енергія від джерела світла потрапляє частково (або інакше: ділянка простору, з якої джерело

    світла можна побачити пише частково).

    Утворенням тіні й півтіні пояснюють совячні й місячні затем

    ненна. Під час сонячною затемнення повна тінь від Місяця падає на

    Землю. Із цьоrо місц.и Землі Сонця не видно. Коли Міс.иць, обертаючись навколо Землі, потрапJІяє в її тінь, то спостерігаємо місячне

    затемнення.

    У тих місцих Землі, куди впала тінь, буде спостеріrатися повне

    затемнення Совц.и. У місцях півтіні тільки частина Сонця буде за

    крита Місяцем, тобто відбудеться часткове затемнення Сонця.

    ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

    Перший рівень

    1. Що .ивляе собою промінь світла (у фізичному сенсі)? 2. Наведіть приклади точкових і протяжних джерел світла. З. Чи доводилося вам бачити пучки світла? Наведіть приклади.

    4. Завдяки чому можна побачити пучок світла з боку?

    Другий рівень

    1. Чим відрізняється математичв:е тлумачення променя світла від фізичного?

    2. Чому утворення тіні є доказом прямолінійності поширення світла?

    3. Чому форма тіні предмета вагадує форму цього ж предмета?

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 199

    3АКРІМЕННЯ ВИВЧЕНОrО МАТЕРІМУ

    1. Якісні пмтання 1. Як довести, що світло в однорідвому середовищі поширюється

    прямолінійно?

    2. Як перевірити, що три далеко розташованих одни від одного стовпи сто.ить уздовж однієї пр.имої? На чому заснований запро

    понований вами спосіб?

    3. Як просто й надійно перевірити пр.имолінійність лінійки? вакресленої на папері лівії?

    4. Як одержати від одного й того ж ціпка тінь різної довжини?

    2. Навчаt:мося роав'яаувати аадачІ

    1. Яку форму матиме сонячний зайчик від трикутиого дзеркала: а) ва стелі кімнати; б) на стіні віддаленого будинку? Свою відповідь поясніть.

    2. Сонячного ранку JІЮдина ростом180 см відкидає тінь завдовжки 4,5 см, а дерево- тінь завдовжки 30 м. Яка висота дерева?

    ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

    • Промінь- це лінія, що вказує напрямок перевесення світлової енергії.

    • Пучок променів - це сукупність світлових променів. • Джерело світла, розмірами якого в даних умовах можна знехту

    вати, вазивають точковим джерелом світла.

    • Закон прамолінійного поmиренв.и світла: світло в порожнечі або однорідному середовищі поширюється пр.имолінійно.

    • Тінь- діл.инка простору, у яку не потрапJІяє світлова енергія від джерела світла.

    • Півтінь - діл.инка простору, у яку світлова енергія від джерела світла потрапJІяє частково.

    Дом8ІUІИ 88ІІД8НІІJІ 1. ПІдр.: § 23. 2. 36.:

    РІв1 М 13.1; 13.2; 13.14; 13.15. РІв2 М 13.27; 13.28; 13.29. Рів3 М 13.64, 13.65.

  • 200 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао

    УРОК 3/40;;....__ _____ ___. Темв. Відбиття й заломлення світла

    Метв уроку: ознайомити учнів з особливістю nоширення світла на границі двох середовищ, дати їм відомості про закони відбиття

    й заломлення світла.

    ТІІn уроку: урок вивчення нового матеріалу.

    ПЛАНУРОКУ

    Ковтро.пь 1. Промені й пучки.

    З хв 2. Закон прямолінійного поширення світла. знань

    3. Тінь і півтінь

    1. Відбиття світла.

    Демоистрації 4хв 2. Дзеркальне й розсіяне відбиття. 3. Заломлення світла. 4. Повне відбиття

    Вивчеивв 1. Відбитт.и світла. вовоrо 28хв 2. Дзеркальне й розсіяне відбитт.и. матеріа.лу 3. 3аломлевн.и світла

    Закріплеиви 1. Якіеві питавв.и. вввчевоrо 10хв 2. Навчаємоси розв'.изувати задачі м:атеріа.лу

    ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

    1. ВІдбиття свІтnа

    s

    1

    2

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 201

    Якщо направити вузький світловий пучок на поверхню води

    у великій посудині, то частина світла відіб'єтьс.я: від поверхні води,

    інша частина пройде з повітр.я: у воду.

    Зобразимо розгл.я:нутий дослід графічно (див. рисунон:). Ліні.я:

    MN - перпендикул.я:р до межі розділу двох середовищ. Промінь s - падаючий промінь; промінь sl - відбитий промінь; промінь S2 - заломлений промінь; а - кут падінн.я:; Р - кут відбитт.я:; у - кут заломленн.я:.

    Дл.я: дзеркального відбитт .я: світла виконуютьс.я: закони відбитт .я:

    світла, установлені ще в ПІст. до в. е.

    1. Промінь падаючий, промінь відбитий і перпендикул.я:р до поверхні в точці падінн.я: лежать в одній площині.

    2. Кут відбитт.я: дорівнює куту падінн.я:. Хід променів під час відбитт.я: світла має властивість оборот

    ності: .я:кщо точковий об'єкт і його зображенн.я: помін.я:ти місц.я:ми,

    то променева картина відбитт.я: не змінитьс.я:; змінитьс.я: при цьому

    лише напр.я:мок променів.

    2. Дзеркальне і розсіяне відбмпя Світло, відбите від шорсткуватої поверхні, взагалі не утворює

    .я:когось пучка й не має певного напр.я:мку: воно розсіюєтьс.я: й по

    ширюєтьс.я: у всіх напр.я:мках. Таке відбитт.я: називаєтьс.я: розсіяним

    (дифузійним).

    Саме так відбиваєтьс.я: світло від більшості тіл, завд.я:ки чому ми можемо бачити тіла навколо нас . .Якщо ж поверхн.я: гладка, то відбитт.я: буде дзеркальним, тобто відбите світло утворить вузький

    пучок.

    Наочною моделлю дзеркального й розсінного відбиттів є відбит

    т .я: Міс.я:ц.я: у воді. Поверхн.я: тихого озера відбиває світло дзеркаль

    но, тому ми бачимо в озері чітке зображенн.я: Міс.я:ц.я:. А на поверхні

    мор.я: завжди є хвилі, завдяки чому відбитт.я: Місяц.я: •розбиваєть

    ся• й перетворюєтьс.я: в •місячну доріжку•.

  • 202 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао

    Відбивну поверхню називають плоским дзеркалом, якщо пучок паралельних променів, що падають на неї, після відбиття залиша

    ється паралельним.

    Відповідно до закону відбиття світла, кожний промінь пучка

    відбивається від плоского дзеркала під тим самим кутом, під яким падає.

    З. Заnомnення світnа

    Історики науки приписують експериментальне відкриття за

    кону заломлення світла в його сучасному вигляді голландському

    вченому В. Снеллиусу (1621 р.), однак теоретичне обІ'рунтування цього закону було зроблено французьким фізиком і математиком

    Рене Декартом (1630 р.). Використовуючи демонстраційний експеримент і креслення,

    формулюємо закони заломлення світла:

    1) заломлений промінь лежить в одній площині з падаючим променем і перпендикул.я:ром до межі розділу двох середовищ, по

    ставленим у точці падіння променя;

    2) відношенн.я: синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величиною постійною для двох цих середовищ:

    sina --=n. siny

    Величина n називається відносним показником заломлення двох даних середовищ.

    }> Якщо промінь падає в дане середовище з вакууму. величина n називається абсолютним показником заломлення (або просто показником

    заломлення) цього середовища.

    Показник заломлення повітря дуже мало відрізн.я:єтьс.я: від оди

    ниці, а показник заломлення води дорівнює приблизно 1,33.

    }> Те із двох середовищ, у якого показник заломлення більше, називають оптично густішим.

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 203

    4. Повне відбмпя Якщо падаючий промінь спрямований з оптично густішого се-

    редовища в оптично менш густе (наприклад, з води в повітря), то

    ~а . -. - < 1. Це означає, що в цьому випадку кут заломлення у бшьвшу

    ше від кута падіння а . У разі збільшення кута падіння інтенсивність відбитого променя збільшується, а інтенсивність заломлено

    го променя зменшується:. І за такого кута падіння а0 , коли заломлений промінь повинен був би йти уздовж поверхні розділу

    двох середовищ, тобто за у"" 90°, заломлений промінь повністю зникає.

    Цей кут падіння а:0 називається граничним кутом повного відбиття, адже .я:кщо кут падіння дорівнює цьому куту або є більшим за

    нього, промінь світла повністю відбивається від межі розділу двох

    середовищ. Це явище називається повним відбиттям:

    }> явище відбиття світла від оптично менш густого середовища, за якого заломлення відсутнє, а інтенсивність відбитого світла практично

    дорівнює інтенсивності падаючого.

    Явище повного відбиття використовують, наприклад, у світ

    ловодах під час передання світлових сигналів по тонких скляних

    нитках ( сволоковна оптика• ). За рахунок багаторазового повного відбиття світло може бути напрямлене будь-яким (прямим або ви

    гнутим) шляхом.

    Волоконно-оптичні пристрої використовують у медицині ендос

    копи - зонди, що вводять у внутрішні органи дл.я: безпосереднього візуального спостереження:.

    У цей час волоконна оптика витісняє металеві провідники в сис

    темах передання інформації.

  • 204 Кирик Л. А. • «Усі YPOKU фізики. 1 1 клаС»

    Повне відбиття: використовують у призматичних бівокля:х, пе

    рископах, дзеркальних фотоапаратах, а також у світлообертачах

    (катафотах), що забезпечують безпечну стоянку й рух автомобілів.

    ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

    Перwий рівень

    1. Які явища відбуваються під час переходу світла з одного сере-довища в інше?

    2. Наведіть приклади дзеркального й розсіяного відбиттів. 3. Які особливості має зображення предмета в пл оскому дзеркалі? 4:. У .якому випадку відносний показник заломлення більший за

    одиницю? менший за одиницю? Наведіть приклади.

    Другий рівень

    1. Чи залишиться паралельний пучок променів паралельним після дзеркального відбиття? після розсіяного?

    2. Чим обумовлене заломлення: світла на межі двох прозорих середовищ?

    ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОrО МАТЕРІАЛУ

    1. Якісні питання

    1. Чому не можна використати плоске дзеркало як кіноекран? 2. Як за допомогою законів відбиття побудувати зображення точ

    кового джерела в плоскому дзеркалі?

    3. Кут падіння променя з повітря в скло дорівнює оо. Чому дорівнює кут заломлення?

    2. Навчаємося розв'язувати задачі

    1. Промінь світла падає на плоске дзеркало. Кут падіння удвічі більший, ніж кут між падаючим променем і дзеркалом. Чому

    дорівнює кут відбиття?

    2. Кут падіння дорівнює 30°, кут між надаючим променем і заломленим 140°. У якому середовищі промінь поширювався спочатку: з більшим або з :меншим показником заломлення?

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 205

    3. На дні акваріума з водою лежить плоске дзеркало. На поверхню води падає промінь. Намалюйте хід променя:, икщо кут падіння

    дорівнює 50°. Під яким кутом до поверхні води промінь знову вийде в повітря:?

    ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

    1. Закони відбиття світла

    1. Промінь падаючий, промінь відбитий і перпендикулир до поверхні в точці падіння: лежать в одній площині.

    2. Кут відбиття дорівнює куту падіння. Відбивну поверхню називають плоским дзеркалом, .якщо пучок

    паралельних променів, що падає на неї, після відбиття залишаєть

    ся паралельним.

    2. Закони заломлення світла

    1. Промінь падаючий, промінь заломлений і перпендикуляр до поверхні в точці падіння променя лежать в одній площині.

    2. Відношення синуса кута падіння променя до синуса кута залом-лення є величиною постійною для двох даних середовищ:

    sina --=n. sіпу

    ~ nовне відбиття: явище відбиття світла від оптично менш zуст020 середовища, за як020 заломлення відсутнє, о інтенсивність відбит020

    світла практично дорівнює інтенсивності падаючоzо.

    ДОМ8WНЄ SІІВД8ННЯ

    1. Підр.: § 24. 2. 36.:

    Рів1 М 13.17; 13.19; 13.20; 13.21. Рів2 М 13.31; 13.32; 13.34; 13.37. Рів3 М 13.66, 13.67; 13.69; 13. 70.

    3. Д: підготуватися до самостійної роботи М 9.

  • 206 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао

    УРОК 4/41=------------" Темв. Інтерференція світла

    Метв уроку: на прикладі явища інтерференції ознайомити учнів із

    хвильовими властивостями світла.

    ТМn уроку: комбінований урок.

    ПЛАНУРОКУ

    Ков:трwп. 15хв

    Самостійна роботаМ 9 сПрирода світла. Закони аиавь геометричної оптики•

    1. Кільця Ньютона. Денонетрації 5хв 2. Відеофрагменти фільму сІнтерференція

    світла•

    Вивчеив.в: 1. Інтерференція хвиль. BODOI'O 20хв 2. Когерентність. натеріалу З. Інтерференція світла

    3акріплевв.в: 1. Якіеві питання. вивчевоrо 5хв 2. Навчаєноси розв'язувати задачі матеріалу

    ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

    1.Інтерференція хвиnь

    Оскільки хвилі не взаємодіють одна з одною, то кожна область

    простору, куди приходить дві або кілька хвиль, буде брати участь

    у коливаннях, зумовлених кожною хвилею окремо.

    Для того щоб знайти результуюче зміщення у певвій точці про

    стору, потрібно знайти зміщевви, спричинене кожвою хвилею,

    а потім скласти їх.

    Додавання в просторі хвиль, за .яких утворюється постійний

    у часі розподіл амплітуд результуючих коливань, називається ін

    терференцією.

    > Інтерференцією хвиль називається явище посилення коливань в одних точках простору й ослаблення в інших у результаті накладення

    двох або декількох хвиль, що приходять у ці точки.

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 207

    Дослід Т. Юнга

    2. Коrерентність

    Оскільки світло має хвильові властивості, то повинне спостері

    гатися .явище інтерференції світла. Але одержати інтерференційну

    картину (чергу»анн.я максимумів і мінімумі» освітленості) за допо

    могою двох незалежних джерел світла, наприклад двох електрич

    них лампочок, неможливо.

    Справа в тому, що стійка інтерференційна картина виникає

    тільки в тому випадку, коли складаютьси хвилі з однаковою дов

    жиною хвилі і, .як говорять, погоджені одна з одною за фазою- на

    приклад, такі, що перебувають увесь час в однаковій фазі або про

    тифазі. Такі •погоджені• хвилі називають когерентними.

    Хвилі, що йдуть від різних джерел світла, не бувають когерент

    ними, тому що світло випускають атоми у виглиді порівняно корот

    ких •порцій• хвиль, причому окремі порції не погоджені одна з од

    ною. У результаті амплітуда коливань у будь-якій точці простору

    хаотично змінюється з часом. Ніякої стійкої картини з певним роз

    поділом максимумі» і мінімумі» освітлевості не спостерігається.

    3. Інтерференція світла

    Для одержання двох когерентних світлових хвиль випроміню

    вання від того самого атома можна розділити шляхом відбиття або

    заломлення на два пучки.

    У школі зазвичай розглядають два методи:

    1) метод Френеля; 2) метод Ньютона.

  • 208 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао

    За допомогою методу Френеля вивчають інтерференційвий до

    слід із дзеркалами або біпризмою Фре:веля. У першому випадку ви

    користовують явище відбиття, у другому - заломлення. Використовуючи метод Ньютона, можна розглянути інтерфе

    ренцію в тонких плівках і за допомогою кілець Ньютона.

    У випадку хвиль від двох джерел взаємне посилення хвиль відбу

    вається там, куди дві хвилі приходять в однаковій фазі, тобто максимум однієї хвилі збігається з максимумом іншої, а мінімум збіrа

    ється з мі.:німумом.

    > Амплітуда коливань середовища в певній точці максимальна, якщо різниця ходу двох хвиль, що збуджують коливання в цій точці, дорівнює

    цілому числу довжин хвиль:

    Ах=kЛ.,

    де Ах -різниця ходу двох хвиль, а k =О, 1, 2, ...

    Якщо ж у цю точку дві хвилі приходять у протифазі, тобто максимум однієї із хвиль вакладається ва мінімум іншої, ці хвилі по

    слаблюють одна одву.

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 209

    > Амплітуда коливань середовища в певній точці мінімальна, якщо різниця ходу двох хвиль, що збуджують коливання в цій точці, дорівнює

    непорному числу напівхвиль:

    л. Ax=(2k+l)-.

    2

    ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

    Перший рівекь

    1. Чому не можна спостерігати .явище інтерференції від двох незалежвих джерел світла?

    2. Як можна одержати когерентні еві т лові хвилі? 3. Що таке інтерференційвий максимум? мінімум?

    Друzий рівень

    1. Чи буде спостеріrатися ва поверхні води інтерференційна картина, .якщо у воду одночасно кинути два камені?

    2. Чи спостерігатиметься інтерференційна картина, .якщо кинути у воду жменю піску?

    ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ

    1.Якісні питання

    1. Чому товстий шар нафти не має райдужного забарвлення? 2. Чи можна спостерігати інтерференцію евітла від двох повер

    хонь шибки?

    2. Навчаемося розв'язувати задачі

    1. У деяку точку простору приходять когерентні промені з оптичною різницею ходу 2 мкм. Визначте, посилиться чи ослабне світло в цій точці, .якщо в неї приходять фіолетові промені дов

    жиною хвилі 400 нм. 2. У деяку точку простору приходять когерентні промені з оптич

    ною різницею ходу 2 мкм. Визначте, посилиться чи ослабне світло в цій точці, якщо в неї приходять червові промені довжи

    вою хвилі 700 нм.

  • 210 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао

    ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ

    • Інтерференцією хвиль називається .явище посилення коливань в одних точках простору й ослаблення в інших в результаті на

    кладення двох або декількох хвиль, що приходять у ці точки.

    • Когерентні (зв• .язані) хвилі- це хвилі, що мають однакову частоту й незмінне зрушення фаз у кожній точці простору.

    Когерентні джерела - це джерела, що мають однакову частоту й везмінне зрушення фаз у часі.

    • Амплітуда коливань середовища в певній точці максимальна, .якщо різниця ходу двох хвиль, що збуджують коливання в цій

    точці, дорівнює цілому числу довжив хвиль:

    Ах=k'Л.

    • Амплітуда коливань середовища в певвІн точці м1mмальна, .якщо різниця ходу двох хвиль, що збуджують коливання в цій

    точці, дорівнює непариому числу напівхвиль:

    '). Ах= (2k + 1)2.

    Домашн• вввдання 1. ПІдр.: § 25 (п. 1). 2. 36.:

    Рів1 N.! 14.10; 14.11; 14.13; 14.27. РІв2 .N!! 14.36; 14.37; 14.38. Рів3 .N!! 14.52, 14.53; 14.54.

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 211

    УРОК 5/42;;;;......_ _____ ____. Т•мв. Дифракція світла

    Метв уроку: о3найомити учнів 3 явищем дифракцїі світла й умовами їі сnостереження.

    ТІІn уроку: урок вивчення нового матеріалу.

    ПЛАНУРОКУ

    1. Інтерференція світла • Ковтроm.

    4хв 2. Когерентні джерела й хвилі.

    звав• 3. Умови максимуму й міні:муму інтерференцій-ноїкартини

    Відеофрагменти фіт.му:

    а) •Дифракція пучка світла від нитки•;

    Демоистрації 5хв б) •Дифракція пучка світла від щілини•;

    в) •Дифракція пучка світла від дифракційної

    решітки•

    Вввче-.и 1. Дифракці.и хвиль. нового 26хв 2. Дифракці.и світла. иатері&JІу 3. Принцип Гюйгенса

    Закріm~евв.и 1. Навчаємося розв'язувати задачі. вивчеиоrо 10хв 2.Контрольніпитання

    иатері&JІу

    ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

    1. ДифракцІя ХВІІІІІЬ

    Наяввість чіткої тіні за освітленим об•єктом вважалася ваго

    мим свідченням прямолінійвого поширення світла. Проте що далі

    перебуває від об'єкта його тінь, то більш розпливчастими стають її

    обриси. З одного боку, світло проникає в область геометричної тіні,

    з іншого - ослаблення освітлевості спостерігається в тих частинах простору, де тінь, здавалося б, має бути відсутньою.

    Якщо ва шл.яху пучка евітла поставити невелике непрозоре

    тіло, розміри .якого порівв.яв:ві з довжиною світлової хвилі, то світ

    ло, огинаючи краю цього тіла, буде відхил.ятис.я від прямолінійно

    го поширевв.я.

  • 212 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао

    Відхилення від прямолівійвого поширеввя хвиль, огив:а.ввя

    хвилями перешкод, проникнення в область геометричної тіні нази

    вається дифракцією.

    Це явище властиве всім хвильовим процесам.

    > Дифракція - це порушення прямолінійності поширення хвиль під час проходження повз перешкоду обо через отвір.

    2. Дифракція евітяв У середиві XVII столітти італійський учений Фравческа Ма

    рія Гримальді поставив такий дОСJІід: він поміщав різні предмети

    в дуже товкий пучок сонячного світла, що пройшов через малю

    сіньку дірочку у віконвій ставні, і спостерігав тіні від цих предме

    тів на білому екрані. Досліди Гримальди свідчили про те, що

    > новіть в однорідному середовищі світло не завжди поширюється прямолінійно: поблизу кроїв перешкод воно загинається, відхиляючись від

    прямолінійного поширення.

    Оскільки довжина світлової хвилі дуже мала, кут відхилення

    світла від напри:м:ку примолівійвого поширення незначний. Тому

    дли виразного спостереження дифракції потрібно або використову

    вати дуже маленькі перешкоди, або ж розташовувати екран далеко

    від перешкод.

    > Дифракція світло - це явище огинання границь непрозорих тіл -кроїв отворів, вузьких щілин і екранів, тобто порушення прямолінійності світло.

    Теорію дифракції на початку ХІХ століття ва основі хвильової

    теорії світла розробив французький учений Огюстен Френель. Диф

    ракція світла визначає грапиці застосовності геометричної оптики.

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 213

    Виявляється, закон прямолінійного поширення світла й інші за

    кони геометричної оптики викопуються доволі точно лише в тому

    випадку, якщо розміри перешкод ва шляху поширення світла ва

    багато більші від довживи світлової хвилі.

    Закони геометричної оптики є наслідками хвильової теорії світ

    ла, коли довжина світлової хвилі набагато менша за розміри пере

    шкод.

    3. Принцип Г10йrенса Принцип Гюйгенса зручний для опису поширення як механіч

    них, так і електромагнітних хвиль. Спостереження за хвилями на

    поверхні води полегшує введення одного з основвих повять хви

    льової теорії - фронт хвилі. Це поняття відіграє у хвильовій теорії світла вастільки ж важливу роль, ику пониття світлового променя

    відіграє в геометричній оптиці.

    > Фронт хвилі- це сукупність точок простору, до яких у цей момент дійшло хвиля.

    Якщо хвилі випускає точкове джерело, тоді фронт хвилі - це сфера, радіусикої збільшуєтьси з часом зі швидкістю, що дорівнює

    швидкості хвилі. Такі хвилі вазивають сферичними. На досить вели

    кій відстані від джерела (порівняно з довживою хвилі) невелику ді

    линку сферичвого фронту можна приблизно розглядати ик плоску.

    Хвилю, що має плоский фронт хвилі, називають ппоскою хвилею.

    Напрямок поширення хвилі завжди перпендикулярний до Гі

    фронту. Цей напрямок називають променем. Промінь указує напря

    мок енергії, ику переносить хвиля:.

    Голландський фізик Х. Гюйгенс знайшов простий геометрич

    ний спосіб знаходження фронту хвилі в момент часу t + !J..t , якщо відоме його положення в момент t. Для цього необхідно побудувати •огинаючу• поверхню для: •вторинних• сферич:вих хвиль (тобто поверхню, що торкається всіх цих хвиль). Відповідво до принципу

    Гюйгенса кожна точка фронту хвилі може розглядатися ик джере

    ло вториввих хвиль. Нове положення фронту хвилі постає як оги

    наюча цих вторинних хвиль.

    Використовуючи геометричні побудови, можна довести, що

    фронт відбитої хвилі утворює такий самий кут із площиною роз

    ділу двох середовищ, що й фронт падаючої хвилі. Звідси випли

    ває вже знайомий закон відбиття: кут відбиття дорівнює куту па

    дінни.

  • 214 Кирик Л. А. • «Усі YPOKU фізики. 1 1 клаС»

    Якщо швидкість світла в другому середовищі :менше, ніж у пер

    шому, то фронт заломленої хвилі утворює менший кут із площи

    пою розділу двох середовищ, ніж фронт падаючої хвилі. Розрахуп·

    ки показують, що відношення: синусів цих кутів дли даних двох се

    редовищ є постійним і дорівнює відношенню швидкостей світла

    в цих середовищах. Зокрема, якщо світло падає з вакууму, де його

    швидкість дорівнює с, у середовище, де швидкість світла дорівнює

    v, то це відпошепня дорівнює cjv. Можна показати, що звідси випливає вже знайомий вам захои

    заломлення:, а також розкривається: фізичний зміст показника за

    ломлення::

    ~ показник заломлення дорівнює відношенню швидкості світла с у вакуумі да швидкості світла v в певному середовищі:

    с n=-.

    V

    ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

    Перший рівепь

    1. За яких умов дифракція хвиль проявляється особливо чітко? 2. Чому за допомогою міхроскопа не можна побачити атом? 3. Що ви побачите, подивившись па електричну лампочку крізь

    пташипе перо?

    Другий рівепь

    1. У .яких випадках справедливі закови геометричної оптики? 2. Як можна визначити положення фронту сферичної хвилі?

    3АКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОrО МАТЕРІАЛУ

    1. Якісні питання

    1. Якщо, зіщуливши око, дивитися ва нитку лампочки накалювання, то нитка здається обл.ямованою світлими відблисками.

    Поясніть чому.

    2. На поверхні диска для лазерного програвача, розглянутого під невеликим кутом, видно кольорові смуги. Як можна по.яснити

    це явище?

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 215

    2. Навчаємоси розв'язувати задачі

    1. Чому частинки розміром 0,3 мкм у мікроскопі практично не можна розрізнити?

    2. Якщо в театрі стати за колоною, то артиста не видно, але голос його чутно. Чому?

    ЩО МИ ДІ3НАЛИСЯ НА УРОЦІ

    • Дифракці.я -це порушевни пр.ямолінійності поширення хвиль під час проходжении повз перешкоду або через отвір.

    • Дифракція світла- це явище огинання границь непрозорих тіл - країв отворів, вузьких щілин і екранів, тобто порушевни прямолівійності світла.

    • Закони геометричної оптики є наслідками хвильової теорії світла, коли довжина світлової хвилі набагато :менша за розміри пе

    решкод.

    • Фронт хвилі - це сукупність точок простору, до .яких у цей :момент дійшла хвил.я.

    • Принцип Гюйгенса: кожну точку фронту хвилі можна розглядати як джерело вто

    ринних хвиль. Нове положении фронту хвилі :може поставати .як

    огинаюча цих вторинних хвиль.

    Домвшиє ивдання 1. Підр.: § 25 (п. 2). 2. 36.:

    РІв1 .N214.12; 14.14; 14.15; 14.16. Рів2 .N214.39; 14.40; 14.41; 14.42. Рів3 .N2 14.55; 14.56.

  • 216 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао

    УРОК6/43 Темв. Лабораторна робота NІІ 5 «Сnостереження інтерференцїі й диф

    ракціі світла»

    Метв уроку: спостерігати явища інтерференцїі й дифракцїі світла, ви

    значати умови, за яких спостерігаються ці явища.

    ТІІn уроку: урок контролю й оцінювання знань.

    О&Івднвння: мильний розчин і трубочка, дві скляні пластинки, чор

    ний nапір або засвічена фотоплівка, лезо бритви, шматок кар

    тону, джерело світла, лінза й плоска скляна nластина, світло

    фільтри.

    ХІДРОБОТИ

    1. Протріть ваткою 2 скляні пластинки, з'єднайте їх разом і стисніть пальцями. Розгляньте пластинки у відбитому світлі на

    темиому тлі.

    2. Намалюйте побачеву інтерференційну картину. Опишіть і поясніть спостережуване вами явище. Поспостерігайте, що відбу

    деться у разі зміни ступени стиску пластин, і поясніть.

    3. Видуйте мильну кульку. Розгляньте їі райдужне забарвлення й замалюйте побачеву інтерференційну картину. Поясніть,

    чому забарвлення кульки й форма райдужних смуг увесь час

    змінюються.

    4. Через шматок картону подивіться на нитку розжарення світної лампочки. Замалюйте побачеву картину й пансніть спостере

    жуване вами явище.

    5. Лезом бритви проріжте на аркуші чорного паперу вузьку щілину. Подивіться через цю щілину на нитку розжарення світ

    ної лампочки, утримуючи аркуш навідетані 20-25 см від очей.

    Джерело

    світла

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 217

    Замалюйте побачеву інтерференційну картину й поясиіть спо

    стережуване вами явище. Поспостерігайте, що відбуватиметь

    ся у разі зміни ширини щілини, й поясиіть це. Визначте дослід

    ним шляхом, як зміниться дифракційна картина, якщо нитку

    розжарення закрити світлофільтром.

    6. Додаткове завдання. На поверхню плоскопаралельиої склиної пластини покладіть

    опуклою стороною вниз плоско-опуклу лінзу, як показано на ри

    сунку.

    Спостерігайте кільця Ньютона в білому світлі й за допомогою

    світлофільтрів. Замалюйте побачеву інтерференційну картину в бі

    лому світлі й у разі використання світлофільтрів. Визначте експе

    риментально, від чого залежить радіус кілець Ньютона.

    7. Запишіть у теради для лабораторних робіт висновки: що ви вимірювали і який отримали результат?

    ДОМВWНЕ ПВДВННR Підр.: § 25.

  • 218 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао

    УРОК7/44 Темв. Дисперсія світла. Полярізація світла

    Метв уроку: дати поняття про дисперсію та полярізацію світла й по

    яснити їх з погляду електромагнітноїтеорїі.

    ТМn уроку: урок вивчення нового матеріалу.

    ПЛАНУРОКУ

    Ков:троJІЬ 2хв

    1. Що називають інтерференцією світла? звань 2. Що називають дифракцією світла?

    Деновстрацjj 5хв Відеофраrменти фільму • дисперсіл світла•

    Вввчевви 1. Дисперсіл світла.

    во вого 28хв 2. Забарвленни предметів.

    матеріuу З. Застосуванни явища дисперсії.

    4. Поляризація евітла

    Закріплеиии 1. Навчаємося розв'язувати задачі. вивчевоrо 10хв 2. Контрольні питання матеріuу

    ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ

    1. Дисnерсія свІтnа Уже в І ст. н. е. було відомо, що під час проходження через про

    зорий мовокристал формою шестикутвої призми совячне світло

    Веселка як приклад

    дисперсії білого світла

    розкладається в кольорову

    смужку - спектр. Ще раніше, в lV ст. до н. е., давньогрецький учений Аристотель

    висунув свою теорію кольо

    рів. Він вважав, що основним

    є сонячне (біле) світло, а всі

    інші кольори отримують із

    нього шляхом додавання різ

    ної кількості темвого світла.

    Таке уявлення про світло па

    нувало в науці аж до XVII ст., незважаючи на те, що були

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 219

    проведені численні досліди з розкладання сонячного світла за до

    помогою скляних призм.

    Досліджуючи природу кольорів, Ньютон придумав і виконав

    цілий комплекс різних оптичних експериментів. Зробивши неве

    ликий отвір у ставні вікна затемненої кімнати, Ньютон поставив

    ва шляху пучка променів, що проходили через цей отвір, скляву

    призму. На протилежній стіні вів одержав зображення у вигля

    ді смужки кольорів, що чергуються. Оrриманий у такий спосіб

    спектр совячного світла Ньютон розділив на сім кольорів веселки

    -червовий, жовтогарячий, жовтий, зелений, блакитний, сивій,

    фіолетовий. У наступвих дослідах з дисперсії Ньютонові вдалося

    з'єднати кольорові промені в біле світло. У результаті своіх дослі

    джень Ньютон, на відміну від Аристотеля, дійшов висновку, що

    в разі змішування •білизни й чорноти ніяких кольорів не вини

    кає ... •. Всі кольори спектра містяться безпосередньо в сонячному світлі, а скляна призма лише розділяє їх, тому що скло по-різному

    заломлює різні кольори. Найбільш сильно заломлюються фіолето

    ві промені, найслабше - червоні. > Дисnерсія світла - це залежність швидкості світла в речовині від

    частоти світла, що проходить через неі:

    Різним швидкостям поширення хвиль відповідають різні абсо

    лютні показники заломлення середовища ( n"" сІ v ). > Дисперсія світла- це залежність показника заломлення від частоти

    світлової хвилі.

    3 дослідів Ньютона випливає, що абсолютний показник заломлення зростає зі збільшенням частоти світла. 3 огляду на те, що довжина хвилі обернено пропорційна частоті (Л= сІ v ), можна стверджувати, що абсолютний показник заломлення зменшується

    відповідво до збільшення довживи світлової хвилі. Крім того, звід

    си випливає, що в разі заданої частоти довжина хвилі більша в тому

    середовищі, де швидкість хвилі більша.

    Досліди показали, що кольори визначають саме за допомогою час

    тоти світлової хвилі, тому, наприклад, довжина хвилі червоного

    світла у воді менше, ніж у вакуумі (або повітрі). Так що висновок

    Юнга треба уточнити в такий спосіб:

    > кожний колір характеризується своєю частотою хвилі. 3 часом учені встановили той факт, що, розглядаючи світло

    .я:к хвилю, кожний колір слід співвідносити із певвою довживою

  • 220 Кирик Л. А. • «Усі YPOKU фізики. 1 1 клаС»

    хвилі. Дуже важливо, що ці довжини хвиль міниються безперерв

    но, відповідаючи різним: відтівкам кожвого кольору.

    2. 3абармення предметів

    > Забарвлення - властивість предметів відбивати, перевипромінювати й розсіювати світло, що визначає іх візуальне сприйняття -кольори, які людина сприймає за певних умов.

    Термін "забарвлення" не є повним синонімом слова "колір" і за

    звичай його використовують стосовно об'єктів, що не мають постій

    ного або певного кольору. Забарвлення: того самого об'єкта може

    бути дуже мінливим, а колір - значно більш постійна характеристика, яку можна схарактеризувати спектром випромінювання.

    Забарвлення: предметів може виникати з двох причин:

    1) виключення будь-якого кольору зі складу білого світла внаслідок поzлинання речовиною світловиххвиль із певною довжиною хвилі. У резуль

    таті відбите від речовини світло набуває забарвлення. Напри

    клад, зелений колір листя: рослин обумовлений тим, що хлоро

    філ, .який входить до їх складу, поглинає в основному червоні

    промені. Всі інші кольори спектра листя: відбиває, але біле світ

    ло після: виключення з його складу червоних кольорів сприйма

    ється: оком як зелене;

    2) поділ кольорів у лучку білою світла через те, що хвилі з різною довжиною хвилі заломлюються або розсіюються речовиною по-різному,

    а також у результаті інтерференціі або дифракції. Наприклад,

    внаслідок того, що хвилі різної довжини заломлюються по

    різному, пучок білого світла після заломлення в призмі розкла

    дається: в кольоровий спектр; під час інтерференції променів,

    відбитих двома поверхними тонкої плівки, виникає райдужне

    забарвлення (мильні бульбашки, крила комах); оскільки хвилі

    різної довжини по-різному розсіюються: на скупченнях моле

    кул у повітрі, виникає блакитний колір неба.

    3. Застосування явища дисперсіі Відкриття: .явища дисперсії дозволило пояснити утворення ве

    селки й інших подібних метеорологічних я:вищ. Заломлення: світла

    у водяних крапельках або крижавих кристаликах, що плавають

    в атмосфері, супроводжується завдяки дисперсії у воді або льоді

    розкладанням сонячного світла. Обчислюючи напрямок зало:млен-

    Електродинаміка. Хвильова й квантова оптика 221

    н.я променів у випадку сферичних водиних крапель, ми одержуємо

    картиву розподілу кольорових дуг, що точно відповідає спостере

    жуваним у веселці. Аналогічно, розгляд заломленв.я світла в крис

    таликах льоду дозволяє пояснити я:вища кіл навколо Сонця: й Мі

    сяця: морозної пори року, утворення так званих помилкових сонць

    іт. ін.

    Знаючи, що біле світло має складну структуру, можна повсни

    ти дивне розмаїття фарб у природі. Покриваючи папір шаром, на

    приклад, червоної фарби, ми не створюємо при цьому світла нових

    кольорів, але затримуємо на аркуші дея:ку частину наявного. Від

    биватися: тепер будуть тільки червоні промені, інші ж поглине шар

    фарби. Трава й листя дерев здаються нам зеленими, тому що з усіх

    соня:чних променів, я:кі падають на них, вони відбивають лише зе

    лені, поглинаючи інші. Якщо подивитися: на траву через червоне

    скло, що пропускає лише червоні промені, то вона буде здаватися

    майже чорною.

    4. Поляризація світла На початку ХІХ століття, коли Т. Юнг і О. Френель розвивали

    хвильову теорію світла, природа світлових хвиль була невідома.

    На першому етапі передбачалося, що світло являє собою поздо

    вжні хвилі, які поширюються: в певному гіпотетичному середо

    вищі - ефірі. Під час вивчення явищ інтерференції й дифракції питання: про те, .якими є світлові хвилі - поздовжніми або поперечними, було другорядним по суті. У той час здавалося неймовір

    ним, що світло - це поперечні хвилі, тому що за аналогією з механічними хвилями довелося б припускати, що ефір - це тверде тіло (поперечні механічні хвилі не можуть поширюватися в газо

    подібному або рідкому середовищі). Однак поступово накопичу

    валися: експериментальні факти, .які свідчили на користь попере

    чиості світлових хвиль.

    Справді, світло є окремим випадком електромагнітних хвиль,

    а в цих хвилях коливання: напруженості Ё електромагнітного поля увесь час відбуваються в одній площині (назвемо П площиною

    поляризапії), а коливання магнітної індукції В -у перпендикуля:рній площині.

    Майже у всіх звичайних джерелах світла відбувається неузго

    джене випромінювання світла величезною кількістю атомів. Тому

  • 222 Кирик Л. А. • «Усі уроки фізики. 11 клао

    Пор.я:ризаційвий фільтр для фотоаnарата

    результуюча світлова хвиля містить багато •маленьких• світлових хвиль із різними площив:а:ми поляризації. Таке світло вазивають

    природно-поляризованим, або неполяризованим.

    > У заzальному випадку поляризація світла характеризуЕ нерівноправність різних напрямків у площині, перпендикулярній до напрямку по

    ширення хвилі.

    У сучасних експериментах для одержання лінійно поляризовано

    ю світла застосовують так звані поляроїди - топкі прозорі полімерні плівки. Часткова полиризацін відбувається внаслідок заломлен

    ня й відбиття.

    Застосуванни поляризації світла:

    • поляризатори у фотограф