Полное внутреннее отражение света. Использование полного внутреннего отражения в оптических световодах

1. Полное внутреннее отражение света. Использование полного внутреннего отражения в оптических световодах

2. Введение в тему

• Можно ли заставить свет
идти по «проводу»?
• Почему интернет
работает со скоростью
света?
• Как физический закон
стал технологией?

3. Введение в тему

Свет обычно распространяется прямолинейно и
при переходе из одной среды в другую частично
отражается и частично преломляется.
Однако существует особое явление, при котором
свет полностью отражается от границы раздела
сред и не выходит наружу.

4. Актуализация знаний

• Что такое отражение света?
• Что такое преломление?
• От чего зависит
угол преломления?

5. Актуализация знаний (ответы)

• Отражение — возвращение луча в ту же
среду.
• Преломление — изменение направления
луча при переходе в другую среду.
• Характер преломления зависит от угла
падения и показателей преломления сред.

6. Предельный угол

Свет идёт из стекла в воздух
Схема:
луч в стекле,
увеличение угла падения.
Вопрос:
Что произойдёт с преломлённым лучом при
увеличении угла падения?

7. Предельный угол

При
увеличении
угла
падения
угол
преломления
увеличивается.
Когда угол падения достигает предельного, преломлённый луч идёт вдоль
границы сред.
Существует такой угол падения, при котором преломлённый луч идёт вдоль
границы раздела сред.
Этот угол называется предельным (критическим).
Предельный угол — угол падения, при
котором угол преломления равен 90°.

8. Полное внутреннее отражение

Если угол падения больше
предельного, преломлённый
луч исчезает.
Свет полностью отражается
обратно в среду — это
явление полного
внутреннего отражения.

9. Условия возникновения полного внутреннего отражения

1. Свет переходит из оптически более плотной среды
в менее плотную.
2. Угол падения больше предельного.

10. Формула предельного угла

n2
sin пр
n1
n1 — показатель преломления
более плотной среды.
n2 — показатель преломления
менее плотной среды.

11. Практическая работа №1: Наблюдение полного внутреннего отражения

Наблюдать явление полного внутреннего отражения.
Ход работы:
1. Направить лазер в стеклянный блок (призму).
2. Постепенно увеличивать угол падения.
3. Наблюдать изменение угла преломления.
4. Зафиксировать момент исчезновения преломлённого луча.
Вопросы учащимся для размышления:
Что произошло с лучом?
При каком условии исчез преломлённый луч?
Какой вывод можно сделать?
Вывод:
При угле падения больше предельного свет полностью отражается от границы.

12. Оптический световод

состоит из:
• сердцевины (больший
показатель преломления),
• оболочки (меньший
показатель).
Свет,
попадая
внутрь,
многократно отражается и
передаёт информацию.

13. Практическая работа №2: Модель светодиода

Модель световода.
Ход работы:
1. Сделать отверстие в бутылке с водой.
2. Направить лазер в струю воды.
3. Наблюдать распространение света вдоль струи.
4. Струя воды действует как световод.
Вопросы учащимся для размышления:
Почему свет не выходит из струи?
Какие условия полного внутреннего отражения выполняются?
Вывод:
Струя воды действует как световод. Свет многократно отражается внутри неё.

14. Применение полного внутреннего отражения

Оптоволоконная
связь и
интернет.
Медицина
(эндоскопы,
лазерная хирургия).
Датчики,
промышленность,
космическая техника.
В военной и
космической
технике.

15. Профессии

На основе этого явления работают
специалисты следующих
профессий:
• Инженер волоконно-оптических
линий связи.
• Инженер-оптик.
• Медицинский инженер.
• Специалист по
телекоммуникациям.
Эти профессии востребованы в высокотехнологичных отраслях.