Konkursas Fizikos bandymai aplink mus 2016 Skyriaus viesos

Konkursas „Fizikos bandymai aplink mus 2016“ Skyriaus , , Šviesos sklidimas, atspindys ir lūžimas“ apibendrinimas Darbą parengė 2 a klasės mokiniai Kamilė Bagdonaitė ir Linas Perkauskas Mokytojas Audrius Budinavičius Kauno „Santaros“ gimnazija, VU partnerė

Turinys • • • • Tikslas Optika Šviesos greitis Optinis tankis Fotometrija Šviesos stipris Šviesos srautas Paviršiaus apšvieta Atspindys Šviesos lūžis Visiškasis atspindys Testas Literatūra

Tikslas Mūsų tikslas yra apibendrinti skyriaus „Šviesos sklidimas, atspindys ir lūžimas“ medžiagą. Tikimės, kad šis pristatymas padės mokantis skyrių “Šviesos sklidimas, atspindys ir lūžimas”.

Optika • Optika – tai šviesos reiškinius tirianti fizikos mokslo šaka. Reikia žinoti, kad: • Optinė terpė – aplinka, kurioje gali sklisti šviesa. • Šviesa skaidrioje vienalytėje terpėje sklinda tiesiai. • Šviesos spindulys – linija, kuria sklinda šviesa. • Vienalytės terpės – terpės kuriose šviesos greitis yra pastovus.

Tiesiaeigis šviesos sklidimas • Tiesiaeigį šviesos sklidimą iliustruoja šešėliai.

Šviesos greitis • Skirtingose terpėse šviesa sklinda nevienodu greičiu. • Šviesos greitis vakuume yra apie 300 000 km/s.

Optinis tankis • Optinis tankis apibūdina terpę • Kuo terpės optinis tankis yra didesnis, tuo šviesos greitis terpėje yra mažesnis.

Uždavinys Viršgarsinis lėktuvas skrenda 12 km aukštyje, lygiagrečiai su žeme 500 m/s greičiu. Šviesa sklinda statmenai į žemės paviršių. Šviesos greitis – 300 000 m/s. Kokiu atstumu lėktuvas lenks savo šešėlį?

Duota: v = 500 m/s s 1 = 12000 m c = 3*108 m/s Rasti: s 2 Paaiškinimas Sprendimas: Atsakymas: 0. 02 m

Fotometrija • Fotometrija – tai šviesos energiją tiriantis optikos skyrius. • Šviesos šaltiniai ir jų apšviesti kūnai yra apibūdinami trimis fizikiniais dydžiais: šviesos stipriu, šviesos srautu ir paviršiaus apšvieta.

Šviesos stipris I • Šviesos stipris apibūdina šaltinio spinduliavimo intensyvumą. • Matavimo vienetas yra kandela (cd). • Kandela – tai stipris šviesos, kurią spinduliuoja 1/60 cm 2 ploto platininio kandelos etalono anga platinos kietėjimo temperatūroje, kai slėgis lygus 101 325 Pa.

Šviesos srautas Φ • Šviesos srautas parodo, kokį energijos kiekį šviesa atneša į paviršiaus plotą per 1 sekundę. • Matavimo vienetas yra liumenas (lm).

Paviršiaus apšvieta E • Paviršiaus apšvieta – šviesos srautas tenkantis vienetiniam paviršiaus plotui. • Matavimo vienetas yra liuksas (lx). • 1 liuksas – tai paviršiaus apšvieta, kurią sukelia 1 lm šviesos srautas, krintantis į 1 m 2 ploto paviršių.

Formulės E – paviršiaus apšvieta Φ – šviesos srautas S – plotas I – šviesos stipris R – atstumas nuo šviesos šaltinio

Uždavinys Koks šviesos srautas krinta statmenai į 50 cm 2 ploto paviršių, esantį už 3 m nuo 175 cd stiprio šviesos šaltinio?

Duota: S=0. 5 m 2 R=3 m I=175 cd Sprendimas: Atsakymas: 9, 722 lm Rasti: Φ Paaiškinimas

Šviesos atspindys • Vienalytėje aplinkoje šviesa sklinda tiesiai. • Pasiekęs kitą aplinką, šviesos spindulys keičia savo sklidimo kryptį. • Reiškinys, kai pasiekusi kitą aplinką šviesa grįžta atgal į pirmąją, vadinamas šviesos atspindžiu.

Statmuo Krintantysis spindulys Atsispindėjęs spindulys Atspindžio kampas Kritimo kampas Veidrodis

Atspindžiai: • Veidrodiniai (kryptingi); • Sklaidomieji arba difuziniai (išsisklaidę į visas puses).

Šviesos atspindžio dėsnis • Krintantysis spindulys, atsispindėjęs spindulys ir per kritimo tašką nubrėžtas statmuo veidrodžio paviršiui yra vienoje plokštumoje; • atspindžio kampas lygus spindulio kritimo kampui.

Bandymas • Iš optinio disko šviestuvo sklindantį spindulį nukreipkime į disko centre įtvirtintą veidrodėlį. Pagal skritulio pakraštyje pažymėtas padalas išmatuojame spindulio kritimo ir atspindžio kampą. Jie yra lygūs. Šviestuvą pastumiame į kitą vietą ir vėl išmatuojame. Dar kartą įsitikinsime , kad jie yra lygūs. Atliekant šį bandymą, matyti, jog krintantysis ir atsispindėjęs spindulys yra vienodi.

Apgręžiamumo savybė • Jeigu šviesos spindulys sklistų atvirkščia kryptimi, tai atsispindėjęs spindulys taptų krintančiuoju, o krintantysis – atsispindėjusiu.

Uždavinys Krintantis spindulys ir atsispindėjęs spindulys sudaro 130⁰ kampą. Koks yra spindulio kritimo kampas?

Duota: Rasti: α Sprendimas: Atsakymas: α=65⁰ Žinome, kad atspindžio kampas lygus spindulio kritimo kampui.

Šviesos lūžis • Šviesos lūžis – šviesos spindulio krypties pasikeitimas, jam pereinant dviejų optinių terpių ribą.

Medžiagos lūžio rodiklis • Medžiagos lūžio rodiklis – fizikinis dydis, parodantis kaip smarkiai lūžęs spindulys nukrypsta nuo tiesaus kelio. • Absoliutusis lūžio rodiklis – medžiagos lūžio rodiklis vakuumo atžvilgiu. Jis rodo, kiek kartų šviesos greitis c vakuume yra didesnis už šviesos greitį v atitinkamoje medžiagoje. • Santykiniu lūžio rodikliu vadinamas antrosios terpės lūžio rodiklis pirmosios atžvilgiu.

Statmuo Krintantysis spindulys Kritimo kampas Lūžio kampas Lūžęs spindulys 1 terpė (oras) 2 terpė (vanduo)

Absoliutusis lūžio rodiklis n – absoliutusis lūžio rodiklis c – šviesos greitis vakuume v – šviesos greitis medžiagoje

Šviesos lūžio dėsnis • Krintantysis spindulys , lūžęs spindulys ir per kritimo tašką nubrėžtas statmuo terpes skiriančiam paviršiui yra vienoje plokštumoje; • kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykis toms dviem terpėms yra pastovus dydis:

n – santykinis lūžio rodiklis (arba antrosios terpės lūžio rodiklis pirmosios terpės atžvilgiu); n 2, n 1 – antrosios ir pirmosios terpės absoliutinis lūžio rodiklis; v 1, v 2 – šviesos greitis pirmojoje ir antrojoje terpėje

Šviesai pereinant iš terpės, kurios lūžio rodiklis mažesnis, į terpę su didesniu lūžio rodikliu, lūžio kampas yra mažesnis už kritimo kampą, t. y. jeigu n 2 > n 1, tai γ < α. Šiuo atveju lūžęs spindulys priartėja prie statmens terpes skiriančiam paviršiui.

Ir atvirkščiai, šviesai pereinant iš terpės, kurios lūžio rodiklis yra didesnis, į terpę su mažesniu lūžio rodikliu, lūžio kampas yra didesnis už kritimo kampą, t. y. jeigu n 1 > n 2, tai γ > α. Lūžęs spindulys nutolsta nuo statmens terpes skiriančiam paviršiui.

Pavyzdys Pirmojoje stiklinėje esančios medžiagos lūžio rodiklis mažesnis už antrojoje stiklinėje esančios medžiagos lūžio rodiklį.

Uždavinys Šviesos spindulys krinta iš vienos terpės į kitą. Jo kritimo kampas 35⁰, o lūžio kampas 25⁰. Atskaičiuokite, kokiu kampu lūžta spindulys, kritęs į šią terpę 50⁰ kampu.

Duota: Rasti: Paaiškinimas Sprendimas: Atsakymas:

Visiškasis atspindys • Visos šviesos, sklindančios iš optiškai tankesnės terpės į retesnę, atspindys nuo retesnės terpės vadinamas visiškuoju atspindžiu.

• Yra tam tikras ribinis kritimo kampas α 0, atitinkantis lūžio kampą γ = 90°. • Kritęs didesniu už ribinį kampu, spindulys nelūš, jis tik atsispindės visiškuoju atspindžiu. Kampas α 0 vadinamas ribiniu visiškojo atspindžio kampu. Jis priklauso nuo santykinio lūžio rodiklio. Jeigu antroji aplinka yra oras, tai ribinis visiškojo atspindžio kampas randamas iš formulės: Žr. pav.

Pavyzdžiai

Pasitikrinkite, ar atpažįstate šviesos atspindį, lūžimą ir visiškąjį atspindį.

Testas

1. a) b) c) Šviesos šaltiniai ir jų apšviesti kūnai yra apibūdinami: šviesos stipriu, šviesos srautu, energijos kiekiu šviesos stipriu, šviesos srautu, paviršiaus apšvieta šviesos greičiu, šviesos atspindžiu, paviršiaus apšvieta 2. Kuris teiginys neteisingas? a) visose terpėse šviesa sklinda vienodu greičiu b) vienalytėje aplinkoje šviesa sklinda tiesiai c) aplinka, kurioje gali sklisti šviesa, vadinama optine terpe

3. a) b) c) Kuris vienetas yra šviesos stiprio? lm lx cd 4. Kuri formulė, skirta šviesos srautui apskaičiuoti, yra teisinga? a). b). c).

5. Brėžinyje pavaizduotas visiškasis šviesos spindulio atspindys nuo dviejų aplinkų ribos. Kuri aplinka optiškai retesnė? a) Ι b) ΙΙ c) Abiejų optinis tankis vienodas 6. Koks deimanto ribinis visiškojo atspindžio kampas, jei jo lūžio rodiklis n = 2, 42? a) 24° b) 42° c) 90°

7. Žmogus artėja prie plokščiojo veidrodžio 0, 5 m/s greičiu. Kokiu greičiu jis artėja prie savo atvaizdo? a) 0, 5 m/s b) 0, 25 m/s c) 1 m/s 8. Šviesos spinduliui pereinant iš pirmos aplinkos į antrą, kritimo kampas 30°, o lūžio kampas 60°. Koks antros aplinkos lūžio rodiklis pirmosios atžvilgiu? sin 30°=1/2, sin 60°= /2. a). b) c)neįmanoma apskaičiuoti

9. Dvi lemputės vienodai apšviečia tam tikrą paviršių. Viena iš jų, kurios stipris 5 cd, yra 16 cm atstumu nuo paviršiaus, kita – 60 cm atstumu. Koks antrosios lemputės šviesos stipris? a) 70, 3 cd b) 0, 36 cd c) 18, 8 cd 10. Kokiame aukštyje virš stalo reikia pakabinti 100 cd lemputę, kad stalo po ja apšvieta būtų lygi 50 lx? a) 2 m b) 0, 5 m c) ≈ 1, 4 m

Testo atsakymai

1. B 2. A 3. C 4. A 5. B 6. A 7. C 8. A 9. A 10. C

Literatūra • Valentinavičius V. Fizika. Vadovėlis 10 klasei. Kaunas, 2006 • Jakutis S. , Ragulienė L. , Sitonytė J. , Šlekienė V. , Fizikos uždavinynas 7 -10 klasei, 2004 • http: //fotonas. su. lt/new/wpcontent/uploads/2015/03/II-kurso-III-turouzduotys 2015. pdf • http: //mkp. emokykla. lt/imo/lt/mo/365/