Číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/21.3811 Název DUM: Lom světla – II.část Číslo DUM: III/2/FY/2/3/18 Vzdělávací předmět: Fyzika Tematická oblast: Optika Autor: Ing. Markéta Střelcová Anotace: Žák se seznámí s lomem světla, s tím co je to mezní úhel, úplný odraz a jeho využitím, dále také s novou veličinou , kterou je index lomu světla. Klíčová slova: lom světla, lom od kolmice, lom ke kolmici, úhel dopadu, úhel lomu, mezní úhel, úplný odraz, index lomu. Metodické pokyny: PC, DTP, metodické pokyny jsou součástí materiálu Druh učebního materiálu: Prezentace doplněná fotografiemi a úkoly. Druh interaktivity: Kombinovaná Cílová skupina: Žák 9. ročníku Datum vzniku DUM: 8.10.2013
Lom světla-II.část Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je Ing. Markéta Střelcová. Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozuje Národní ústav pro vzdělávání, školské poradenské zařízení zařízení pro další vzdělávání pedagogických pracovníků (NÚV).
Opakování 7.ročníku Kouknu-li se do klidné vodní hladiny, vidím se v ní, ale vidím i co je pod hladinou. To je způsobeno tím, že na rozhraní dvou prostředí se část světla odráží a část světla se láme. Vzhledem k tomu, že v každém prostředí se světlo šíří jinou rychlostí, je úhel lomu jiný než úhel pod kterým světlo dopadá. To je důvod proč je pro nás tak obtížné vzít do ruky např. kámen, který vidíme pod hladinou. Jestliže paprsek dopadá kolmo na rozhraní dvou prostředí, tak se neláme.
Lom ke kolmici Jedná-li se o přechod světla z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí hovoříme o lomu ke kolmici (př. voda – vzduch, sklo – vzduch). V tomto případě je úhel α větší než úhel β.
α β
Lom od kolmice Jedná-li so o přechod z opticky řidšího do opticky hustšího prostředí hovoříme o lomu od kolmice (př. Vzduch – voda, vzduch – diamant). V tomto případě je úhel β větší než úhel α.
α β
Mezní úhel U lomu od kolmice, tedy šíří-li se paprsky z opticky hustšího do opticky řidšího prostředí, může vzniknout situace, kdy je úhel lomu roven 900 a při každém dalším zvětšení úhlu dopadu už se světlo neláme, ale pouze odráží – nastává úplný odraz . Největší úhle dopadu při kterém se ještě světlo láme nazýváme mezní úhel. Pro rozhraní sklo – vzduch je velikost mezního úhlu 420 .
Využití totálního odrazu světla Na principu totálního odrazu jsou založena optická vlákna, jsou plastová nebo skleněná a slouží např. k přenosu světla díky minimálním ztrátám vhodné i na větší vzdálenosti, ale také v lékařství k zobrazení vnitřních orgánů.
Index lomu Je to bezrozměrná fyzikální veličina, která popisuje šíření světla a vyjadřujeme jí jako podíl rychlosti světla prostředí ze kterého světlo přichází a prostředí do kterého se láme. v1 n = --------v2 Vzhledem k tomu, že různých dvojic prostředí by bylo velké množství, tak pro zjednodušení zavádíme absolutní index lomu, to je podíl rychlosti světla ve vakuu a rychlosti světla v daném prostředí. c n = --------v
Absolutní index lomu - příklad Jaká je rychlost světla ve skle, jestliže absolutní index lomu skla n = 1.5, rychlost světla ve vzduchu cca 300 000 km/s.
1,5 = 300 000 / v 1,5 v = 300 000 v = 200 000 km/s Rychlost světla ve skle je 200 000 km/s.
Otázky a úkoly: 1.Proč je úhle dopadu světla jiný než úhel lomu, vyjma paprsku, který dopadá kolmo na rozhraní. Protože v každém z optických prostředí se světlo šíří jinou rychlostí. 2.Jestliže se světlo šíří ze vzduchu do vody jedná se o lom od kolmice, nebo lom ke kolmici ? lom od kolmice 3.Co to je mezní úhel? Největší úhel dopadu, při kterém se ještě světlo láme, nazýváme mezní úhel. 4.Co to je absolutní index lomu ? Podíl rychlosti světla ve vakuu a rychlosti světla v daném prostředí.
5.Jaká je rychlost světla ve vodě, jestliže absolutní index lomu vody je 1,33, rychlost světla ve vzduchu je 300 000km/s. n = c/v 1,33 = 300 000/v v = 300 000/1,33 v = 225 563,909 Rychlost světla ve vodě je přibližně 225 564 km/s. 3.Uveď příklad praktického využití totálního odrazu světla. Totální ho odrazu se využívá například v lékařství k zobrazení vnitřních orgánů.
Použité zdroje:
SÁNDOR, Zátonyi. wikipedia.cz [online]. [cit. 22.10.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:F%C3%A9nyt%C3%B6r%C3%A9s.jpg BIGRIZ. wikipedia.cz [online]. [cit. 22.10.2013]. Dostupný na WWW: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Fibreoptic.jpg
