ปรากฏการณ์ทางกายภาพในฟิสิกส์แสง สาม

จากประสาทสัมผัสทั้งห้า การมองเห็นให้ข้อมูลมากที่สุดเกี่ยวกับโลกรอบตัวเรา แต่เรามองเห็นโลกรอบตัวเราเพียงเพราะแสงเข้าตา ดังนั้นเราจึงเริ่มการศึกษาแสงหรือออปติคัล (กรีก optikos - ภาพ) ปรากฏการณ์นั่นคือปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับแสง

ดูปรากฏการณ์แสง

เราพบปรากฏการณ์แสงทุกวันเพราะมันเป็นส่วนหนึ่งของ สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่เราอาศัยอยู่

ปรากฏการณ์ทางแสงบางอย่างดูเหมือนจะเป็นปาฏิหาริย์ที่แท้จริงสำหรับเรา ตัวอย่างเช่น ภาพลวงตาในทะเลทราย แสงออโรร่า แต่คุณต้องยอมรับว่าปรากฏการณ์แสงที่คุ้นเคยมากขึ้น: ประกายของน้ำค้างในแสงแดด, เส้นทางแสงจันทร์บนน้ำ, สะพานสายรุ้งเจ็ดสีหลังฝนฤดูร้อน, ฟ้าแลบในเมฆฝนฟ้าคะนอง, ดวงดาวที่ส่องแสงระยิบระยับบนท้องฟ้ายามค่ำคืนก็เช่นกัน มหัศจรรย์เพราะทำให้โลกรอบตัวเราสวยงาม เปี่ยมด้วยมนต์เสน่ห์ และความกลมกลืน

การทำความเข้าใจแหล่งกำเนิดแสง

แหล่งกำเนิดแสงคือวัตถุทางกายภาพที่มีอนุภาค (อะตอม โมเลกุล ไอออน) เปล่งแสงออกมา

มองไปรอบๆ อ้างอิงจากประสบการณ์ของคุณ - และคุณจะไม่ต้องสงสัยเลยว่าตั้งชื่อแหล่งกำเนิดแสงมากมาย เช่น ดาว ฟ้าแลบ เปลวเทียน ตะเกียง จอคอมพิวเตอร์ ฯลฯ (ดูตัวอย่างในภาพที่ 9.1) . สิ่งมีชีวิตสามารถเปล่งแสงได้เช่นกัน: หิ่งห้อยเป็นจุดสว่างที่สามารถมองเห็นได้ในคืนฤดูร้อนอันอบอุ่นในหญ้าป่า สัตว์ทะเลบางชนิด รังสีอัลตราไวโอเลต ฯลฯ

ในคืนเดือนหงายที่ใสกระจ่าง เราสามารถมองเห็นวัตถุที่ส่องสว่างด้วยแสงจันทร์ได้ค่อนข้างดี อย่างไรก็ตาม ดวงจันทร์ไม่สามารถถือเป็นแหล่งกำเนิดแสงได้ เนื่องจากดวงจันทร์ไม่เปล่งแสง แต่จะสะท้อนแสงที่มาจากดวงอาทิตย์เท่านั้น

เป็นไปได้ไหมที่จะเรียกกระจกว่าเป็นแหล่งกำเนิดแสงโดยที่คุณเริ่ม "แสงแดด"? อธิบายคำตอบของคุณ.

แยกแยะแหล่งกำเนิดแสง

ข้าว. 9.2. แหล่งที่มีประสิทธิภาพ แสงประดิษฐ์- หลอดฮาโลเจนในไฟหน้าของรถยนต์สมัยใหม่

ข้าว. 9.3. สัญญาณไฟจราจรสมัยใหม่มองเห็นได้ชัดเจนแม้ในแสงแดดจ้า

ในสัญญาณไฟจราจรเหล่านี้ หลอดไส้จะถูกแทนที่ด้วย LED

แหล่งกำเนิดแสงจากธรรมชาติและประดิษฐ์ (ที่มนุษย์สร้างขึ้น) นั้นแตกต่างกันขึ้นอยู่กับแหล่งกำเนิด

แหล่งกำเนิดแสงธรรมชาติ ได้แก่ ดวงอาทิตย์และดวงดาว ลาวาร้อนและออโรรา สิ่งมีชีวิตบางชนิด (ปลาหมึกทะเลลึก แบคทีเรียเรืองแสง หิ่งห้อย) เป็นต้น

แม้แต่ในสมัยโบราณ ผู้คนเริ่มสร้างแหล่งกำเนิดแสงเทียม ตอนแรกมันเป็นกองไฟ, คบไฟ, ต่อมา - คบเพลิง, เทียน, ตะเกียงน้ำมันและน้ำมันก๊าด; ใน ปลายXIXใน. หลอดไฟถูกประดิษฐ์ขึ้น วันนี้ ประเภทต่างๆหลอดไฟฟ้าถูกใช้ทุกที่ (รูปที่ 9.2, 9.3)

หลอดไฟฟ้าชนิดใดที่ใช้ในอาคารที่พักอาศัย? หลอดไฟชนิดใดที่ใช้สำหรับการส่องสว่างแบบหลายสี

นอกจากนี้ยังมีแหล่งกำเนิดแสงความร้อนและแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์

แหล่งความร้อนปล่อยแสงเนื่องจากมีอุณหภูมิสูง (รูปที่ 9.4)

สำหรับการเรืองแสงของแหล่งกำเนิดแสงเรืองแสงนั้น ไม่จำเป็นต้องใช้อุณหภูมิสูง: การแผ่รังสีของแสงอาจรุนแรงมาก ในขณะที่แหล่งกำเนิดแสงยังคงค่อนข้างเย็น ตัวอย่างของแหล่งกำเนิดแสงฟลูออเรสเซนต์ ได้แก่ ออโรราและแพลงตอนในทะเล หน้าจอโทรศัพท์ หลอดฟลูออเรสเซนต์ ป้ายถนนฟลูออเรสเซนต์ เป็นต้น

ข้าว. 9.4. แหล่งกำเนิดแสงความร้อนบางส่วน

จุดศึกษาและแหล่งกำเนิดแสงแบบขยาย

แหล่งกำเนิดแสงที่เปล่งแสงเท่า ๆ กันในทุกทิศทางและมิติที่สามารถละเลยได้จากระยะทางไปยังจุดสังเกตเรียกว่าแหล่งกำเนิดแสงแบบจุด

ตัวอย่างที่ชัดเจนของแหล่งกำเนิดแสงแบบจุดคือดวงดาว: เราสังเกตพวกมันจากโลก นั่นคือจากระยะไกลที่ใหญ่กว่าขนาดของดวงดาวเองหลายล้านเท่า

แหล่งกำเนิดแสงที่ไม่ใช่แบบจุดจะเรียกว่าแหล่งกำเนิดแสงแบบขยาย ในกรณีส่วนใหญ่ เรากำลังเผชิญกับแหล่งกำเนิดแสงแบบขยาย นี่คือหลอดฟลูออเรสเซนต์ หน้าจอโทรศัพท์มือถือ เปลวเทียน และแคมป์ไฟ

แหล่งกำเนิดแสงเดียวกันสามารถพิจารณาได้ทั้งแบบขยายและแบบชี้จุด ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเงื่อนไข

ในรูป 9.5 แสดงโคมไฟสำหรับให้แสงสวนภูมิทัศน์ คุณคิดอย่างไรโคมไฟนี้ถือเป็นแหล่งกำเนิดแสงในกรณีใด

เรากำหนดลักษณะเครื่องรับแสง

เครื่องรับแสงเป็นอุปกรณ์ที่เปลี่ยนคุณสมบัติภายใต้อิทธิพลของแสงและด้วยความช่วยเหลือที่สามารถตรวจจับรังสีแสงได้

เครื่องรับแสงเป็นของเทียมและเป็นธรรมชาติ ในเครื่องรับแสงใด ๆ พลังงานของการแผ่รังสีแสงจะถูกแปลงเป็นพลังงานประเภทอื่น - ความร้อนซึ่งปรากฏในความร้อนของร่างกายที่ดูดซับแสง ไฟฟ้า เคมีและแม้กระทั่งทางกล อันเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงดังกล่าว ผู้รับตอบสนองต่อแสงหรือการเปลี่ยนแปลงบางอย่าง

ตัวอย่างเช่น ระบบรักษาความปลอดภัยบางระบบทำงานบนเครื่องรับแสงโฟโตอิเล็กทริก - โฟโตเซลล์ ลำแสงที่เจาะทะลุพื้นที่รอบ ๆ วัตถุที่ได้รับการป้องกันจะถูกส่งไปยังโฟโตเซลล์ (รูปที่ 9.6) หากลำแสงใดขวางหนึ่ง ตาแมวจะไม่ได้รับพลังงานแสงและจะ "รายงาน" เรื่องนี้ทันที

ในแผงโซลาร์เซลล์ เซลล์แสงอาทิตย์จะแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานไฟฟ้า ทันสมัยมากมาย โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์เป็น "ทุ่งพลังงาน" ขนาดใหญ่ของแผงโซลาร์เซลล์

เป็นเวลานาน มีเพียงเครื่องตรวจจับแสงเคมีเชิงแสง (ฟิล์มถ่ายภาพ กระดาษภาพถ่าย) เท่านั้นที่ใช้เพื่อให้ได้ภาพถ่าย ซึ่งเป็นผลมาจากการกระทำของแสง ปฏิกริยาเคมี(รูปที่ 9.7)

จากดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เราที่สุด Alpha Centauri แสงเดินทางมายังโลกเป็นเวลาเกือบ 4 ปี เมื่อเรามองดูดาวดวงนี้ เราเห็นจริงๆ ว่าเมื่อ 4 ปีที่แล้วเป็นอย่างไร แต่มีกาแลคซี่ที่อยู่ห่างจากเราหลายล้านปีแสง (นั่นคือแสงเดินทางไปถึงพวกมันเป็นเวลาหลายล้านปี!) ลองนึกภาพว่ามีอารยธรรมไฮเทคในกาแลคซีแห่งนี้ แล้วปรากฎว่าพวกเขาเห็นโลกของเราเหมือนในสมัยของไดโนเสาร์!

ในกล้องดิจิตอลสมัยใหม่ แทนที่จะใช้ฟิล์ม พวกเขาใช้เมทริกซ์ที่ประกอบด้วย จำนวนมากตาแมว แต่ละองค์ประกอบเหล่านี้ได้รับส่วน "ของมัน" ของฟลักซ์แสง แปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าและส่งสัญญาณนี้ไปยังตำแหน่งที่แน่นอนบนหน้าจอ

ตัวรับแสงตามธรรมชาติคือดวงตาของสิ่งมีชีวิต (รูปที่ 9.8) ภายใต้อิทธิพลของแสงปฏิกิริยาเคมีบางอย่างเกิดขึ้นในเรตินาของดวงตาทำให้เกิดแรงกระตุ้นของเส้นประสาทซึ่งเป็นผลมาจากสมองสร้างแนวคิดเกี่ยวกับโลกรอบตัวเรา

เรียนรู้เรื่องความเร็วแสง

เมื่อคุณมองดูดาวบนท้องฟ้า คุณแทบจะไม่สามารถเดาได้ว่าดาวบางดวงได้ดับไปแล้ว ยิ่งกว่านั้น บรรพบุรุษของเราหลายชั่วอายุคนต่างก็ชื่นชมดาวดวงเดียวกัน และดาวเหล่านี้ก็ไม่มีอยู่จริงในตอนนั้น! เป็นไปได้อย่างไรที่มีแสงจากดาวแต่ไม่มีดาวเอง?

ความจริงก็คือแสงแพร่กระจายในอวกาศด้วยความเร็วจำกัด ความเร็ว c ของการแพร่กระจายของแสงนั้นมหาศาล และในสุญญากาศจะอยู่ที่ประมาณสามแสนกิโลเมตรต่อวินาที:

แสงเดินทางเป็นระยะทางหลายไมล์ในพันของวินาที นั่นคือเหตุผลที่หากระยะห่างจากแหล่งกำเนิดแสงไปยังเครื่องรับมีน้อย ดูเหมือนว่าแสงจะแพร่กระจายในทันที แต่จากดวงดาวอันไกลโพ้น แสงเดินทางมาหาเราเป็นเวลาหลายพันล้านปี

สรุป

วัตถุทางกายภาพที่อะตอมและโมเลกุลเปล่งแสงออกมาเรียกว่าแหล่งกำเนิดแสง แหล่งกำเนิดแสงคือความร้อนและการเรืองแสง ธรรมชาติและประดิษฐ์ จุดและขยาย. ตัวอย่างเช่น ออโรร่าเป็นแหล่งกำเนิดแสงเรืองแสงที่ขยายออกตามธรรมชาติ

อุปกรณ์ที่เปลี่ยนพารามิเตอร์อันเป็นผลมาจากการกระทำของแสงและด้วยความช่วยเหลือที่สามารถตรวจจับการแผ่รังสีของแสงได้เรียกว่าเครื่องรับแสง ในเครื่องรับแสง พลังงานของการแผ่รังสีแสงจะถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่น อวัยวะแห่งการมองเห็นของสิ่งมีชีวิตเป็นเครื่องรับแสงตามธรรมชาติ

แสงแพร่กระจายในอวกาศด้วยความเร็วจำกัด ความเร็ว

การแพร่กระจายของแสงในสุญญากาศประมาณ: c = 3 10 m/s คำถามทดสอบ

1. แสงมีบทบาทอย่างไรในชีวิตมนุษย์? 2. กำหนดแหล่งกำเนิดแสง ยกตัวอย่าง. 3. ดวงจันทร์เป็นแหล่งกำเนิดแสงหรือไม่? อธิบายคำตอบของคุณ. 4. ยกตัวอย่างแหล่งกำเนิดแสงธรรมชาติและแสงประดิษฐ์ 5. แหล่งกำเนิดแสงความร้อนและแสงจากหลอดฟลูออเรสเซนต์มีอะไรที่เหมือนกัน? อะไรคือความแตกต่าง? 6. แหล่งกำเนิดแสงถือเป็นจุดภายใต้สภาวะใด 7. อุปกรณ์ใดบ้างที่เรียกว่าเครื่องรับแสง? ยกตัวอย่างเครื่องรับแสงธรรมชาติและแสงประดิษฐ์ 8. ความเร็วของการแพร่กระจายแสงในสุญญากาศเป็นเท่าใด

แบบฝึกหัดที่ 9

1. สร้างความสัมพันธ์ระหว่างแหล่งกำเนิดแสง (ดูรูป) และประเภทของแหล่งกำเนิดแสง

A ความร้อนตามธรรมชาติ B ความร้อนประดิษฐ์ C การเรืองแสงตามธรรมชาติ D การเรืองแสงประดิษฐ์

2. สำหรับแต่ละบรรทัด ให้กำหนดคำหรือวลี "พิเศษ"

ก) เปลวเทียน ดวงอาทิตย์ ดาว ดวงจันทร์ หลอดไฟ LED

b) หน้าจอเปิดเครื่องคอมพิวเตอร์, ฟ้าผ่า, หลอดไส้, ไฟฉาย;

c) หลอดฟลูออเรสเซนต์, เปลวไฟจากเตาแก๊ส, ไฟ, radiolaria

3. แสงเดินทางระยะทางจากดวงอาทิตย์สู่โลก - 150 ล้านกม. เป็นเวลาประมาณเท่าใด

4. ในกรณีใดที่ดวงอาทิตย์สามารถถือเป็นแหล่งกำเนิดแสงได้

ก) การสังเกตสุริยุปราคา

ข) สังเกตดวงอาทิตย์ด้วย ยานอวกาศบินนอกระบบสุริยะ

c) การกำหนดเวลาโดยใช้นาฬิกาแดด

5. หนึ่งในหน่วยของความยาวที่ใช้ในดาราศาสตร์คือปีแสง ปีแสงมีกี่เมตรถ้าเท่ากับระยะทางที่แสงเดินทางในสุญญากาศในหนึ่งปี?

6. ใช้แหล่งข้อมูลเพิ่มเติมและค้นหาว่าใครและใครวัดความเร็วของการแพร่กระจายแสงเป็นคนแรกและอย่างไร

นี่คือเนื้อหาในตำราเรียน

ความสนใจ! เว็บไซต์ดูแลเว็บไซต์ไม่รับผิดชอบต่อเนื้อหา การพัฒนาระเบียบวิธีตลอดจนการปฏิบัติตามการพัฒนามาตรฐานการศึกษาของรัฐบาลกลาง

• ผู้เข้าร่วม: Maksimova Anna Alekseevna
• หัวหน้า: Gusarova Irina Viktorovna

วัตถุประสงค์ -เพื่อศึกษาปรากฏการณ์แสงและคุณสมบัติของแสงในการทดลอง พิจารณาคุณสมบัติหลักสามประการของแสง ได้แก่ ความตรงของการแพร่กระจาย การสะท้อน และการหักเหของแสงในตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกัน

งาน:

1. เตรียมอุปกรณ์.
2. ทำการทดลองที่จำเป็น
3. วิเคราะห์และนำเสนอผลงาน
4. ทำการสรุป

ความเกี่ยวข้อง

ที่ ชีวิตประจำวันเรากำลังเผชิญกับปรากฏการณ์แสงและคุณสมบัติต่าง ๆ อย่างต่อเนื่อง การทำงานของกลไกและอุปกรณ์ที่ทันสมัยหลายอย่างก็เกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของแสงเช่นกัน ปรากฏการณ์แสงได้กลายเป็นส่วนสำคัญของชีวิตของผู้คน ดังนั้นการศึกษาของพวกมันจึงมีความเกี่ยวข้อง

การทดลองด้านล่างจะอธิบายคุณสมบัติของแสง เช่น ความตรงของการแพร่กระจาย การสะท้อนกลับ และการหักเหของแสง

เพื่อความรอบคอบและคำอธิบายของการทดลองหนังสือเรียน "ฟิสิกส์" ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 13 ของ A. V. Peryshkin ม.8” (Drofa, 2010)

ความปลอดภัย

อุปกรณ์ไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องในการทดลองทำงานได้อย่างสมบูรณ์โดยแรงดันไฟฟ้าไม่เกิน 1.5 V

อุปกรณ์วางอยู่บนโต๊ะอย่างมั่นคงสังเกตการทำงาน

เมื่อสิ้นสุดการทดลอง เครื่องใช้ไฟฟ้าจะปิด ถอดอุปกรณ์ออก

ประสบการณ์ 1. การแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง (หน้า 149, ภาพที่ 120), (หน้า 149, ภาพที่ 121)

วัตถุประสงค์ของประสบการณ์- เพื่อพิสูจน์ความเป็นเส้นตรงของการแพร่กระจายของรังสีแสงในอวกาศโดยใช้ตัวอย่างที่ดี

การแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรงเป็นคุณสมบัติที่เราพบบ่อยที่สุด ด้วยการแพร่กระจายเป็นเส้นตรง พลังงานจากแหล่งกำเนิดแสงจะถูกส่งตรงไปยังวัตถุใดๆ ตามเส้นตรง (รังสีแสง) โดยไม่โค้งงอไปรอบๆ ปรากฏการณ์นี้สามารถอธิบายการมีอยู่ของเงาได้ แต่นอกเหนือจากเงาแล้วยังมีเงามัวบางส่วนที่มีแสงสว่างเพียงพอ หากต้องการดูว่าเงาและเงามัวก่อตัวขึ้นภายใต้สภาวะใดและแสงแพร่กระจายอย่างไรในกรณีนี้ เราจะทำการทดลอง

อุปกรณ์:ทรงกลมทึบแสง (บนเส้นด้าย) แผ่นกระดาษ แหล่งกำเนิดแสงแบบจุด (ไฟฉาย) ทรงกลมทึบแสง (บนเส้นด้าย) ที่มีขนาดเล็กกว่า ซึ่งแหล่งกำเนิดแสงจะไม่เป็นจุดหนึ่ง แผ่นกระดาษ , ขาตั้งกล้องสำหรับยึดทรงกลม

ประสบการณ์ความก้าวหน้า

การก่อตัวของเงา

1. มาจัดเรียงวัตถุในใบลำดับกระเป๋าไฟฉาย - ทรงกลมแรก (ยึดกับขาตั้งกล้อง) - แผ่น
2. ให้เงาปรากฏบนแผ่นงาน

เราจะเห็นว่าผลการทดลองเป็นเงาสม่ำเสมอ สมมติว่าแสงแพร่กระจายเป็นเส้นตรง จากนั้นจึงอธิบายการก่อตัวของเงาได้ง่าย: แสงที่มาจากแหล่งกำเนิดของจุดตามลำแสง สัมผัสจุดสุดขั้วของทรงกลม ยังคงเป็นเส้นตรงและด้านหลัง ทรงกลม ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้พื้นที่ด้านหลังทรงกลมไม่สว่างบนแผ่น

สมมติว่าแสงกระจายไปตามเส้นโค้ง ในกรณีนี้รังสีของแสงที่โค้งงอก็จะตกนอกทรงกลมเช่นกัน เราจะไม่ได้เห็นเงานั้น แต่จากการทดลอง เงาก็ปรากฏขึ้น

ตอนนี้ให้พิจารณากรณีที่เกิดเงามัว

การก่อตัวของเงาและเงามัว

1. มาจัดเรียงสิ่งของในกระเป๋าใบที่สองกัน
2. ส่องสว่างทรงกลมด้วยไฟฉาย
3. มาดูเงาและเงามัวบนแผ่นกัน

คราวนี้ผลการทดลองเป็นเงาและเงามัว เงาเกิดขึ้นได้อย่างไรจากตัวอย่างข้างต้น ตอนนี้ เพื่อแสดงให้เห็นว่าการก่อตัวของเงามัวไม่ขัดแย้งกับสมมติฐานของการแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง จึงจำเป็นต้องอธิบายปรากฏการณ์นี้
ในการทดลองนี้ เรานำแหล่งกำเนิดแสงที่ไม่ใช่จุด กล่าวคือประกอบด้วยหลายจุดที่สัมพันธ์กับทรงกลม ซึ่งแต่ละแห่งเปล่งแสงออกมาในทุกทิศทาง พิจารณาจุดสูงสุดของแหล่งกำเนิดแสงและลำแสงที่เล็ดลอดออกมาจากจุดนั้นไปยังจุดต่ำสุดของทรงกลม หากเราสังเกตการเคลื่อนที่ของลำแสงที่อยู่ด้านหลังทรงกลมไปยังแผ่นกระดาษ เราจะสังเกตเห็นว่าลำแสงตกลงมาที่ขอบของแสงและเงามัว รังสีจากจุดที่คล้ายกันไปในทิศทางนี้ (จากจุดแหล่งกำเนิดแสงไปยังจุดตรงข้ามของวัตถุที่ส่องสว่าง) ทำให้เกิดเงามัว แต่ถ้าเราพิจารณาทิศทางของลำแสงจากจุดที่ระบุข้างต้นไปยังจุดสูงสุดของทรงกลม ก็จะมองเห็นได้อย่างชัดเจนว่าลำแสงเข้าสู่บริเวณที่มืดมัวได้อย่างไร

จากประสบการณ์นี้ เราจะเห็นว่าการก่อตัวของเงามัวไม่ขัดแย้งกับการแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง

บทสรุป

ด้วยความช่วยเหลือของการทดลองนี้ ฉันได้พิสูจน์ว่าแสงแพร่กระจายเป็นเส้นตรง การก่อตัวของเงาและเงามัวพิสูจน์ให้เห็นถึงความเที่ยงตรงของการแพร่กระจายของมัน

ปรากฏการณ์ในชีวิต

ความตรงของการแพร่กระจายแสงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในทางปฏิบัติ โดยมากที่สุด ตัวอย่างง่ายๆเป็นโคมไฟธรรมดา นอกจากนี้ คุณสมบัติของแสงนี้ถูกใช้ในอุปกรณ์ทั้งหมดที่มีเลเซอร์: เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ อุปกรณ์ตัดโลหะ ตัวชี้เลเซอร์

โดยธรรมชาติแล้ว ทรัพย์สินมีอยู่ทุกที่ ตัวอย่างเช่น แสงที่ลอดผ่านช่องว่างในกระหม่อมของต้นไม้ทำให้เกิดเป็นเส้นตรงที่ชัดเจนผ่านเงา แน่นอนถ้าเราพูดถึงเครื่องชั่งขนาดใหญ่ก็ควรค่าแก่การกล่าวถึงสุริยุปราคาเมื่อดวงจันทร์ทอดเงาบนโลกเนื่องจากดวงอาทิตย์มาจากโลก (แน่นอนว่าเรากำลังพูดถึงพื้นที่แรเงาของมัน) ไม่ใช่ มองเห็นได้. หากแสงไม่กระจายเป็นเส้นตรง ปรากฏการณ์ที่ไม่ธรรมดานี้จะไม่เกิดขึ้น

ประสบการณ์ 2. กฎการสะท้อนของแสง (หน้า 154, ภาพที่ 129)

วัตถุประสงค์ของประสบการณ์- พิสูจน์ว่ามุมตกกระทบของลำแสงเท่ากับมุมสะท้อน

การสะท้อนของแสงก็เป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดเช่นกัน ต้องขอบคุณแสงสะท้อนที่ตามนุษย์จับได้ ทำให้เราสามารถมองเห็นวัตถุใดๆ ได้

ตามกฎของการสะท้อนแสง รังสี การตกกระทบ และแสงสะท้อน อยู่ในระนาบเดียวกันโดยมีเส้นตั้งฉากกับส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลางสองตัวที่จุดตกกระทบของลำแสง มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน ลองดูว่ามุมเหล่านี้เท่ากันหรือไม่ ในการทดลอง ซึ่งเราใช้กระจกแบนเป็นพื้นผิวสะท้อนแสง

อุปกรณ์:อุปกรณ์พิเศษซึ่งเป็นดิสก์ที่มีมาตราส่วนทรงกลมพิมพ์ติดตั้งอยู่บนขาตั้งตรงกลางของดิสก์มีกระจกแบนขนาดเล็กตั้งอยู่ในแนวนอน (อุปกรณ์ดังกล่าวสามารถทำได้ที่บ้านโดยใช้ไม้โปรแทรกเตอร์แทนดิสก์ที่มี สเกลทรงกลม) แหล่งกำเนิดแสงคือตัวเรืองแสงที่ติดอยู่ที่ขอบของดิสก์หรือตัวชี้เลเซอร์ แผ่นวัด

ประสบการณ์ความก้าวหน้า

1. มาวางแผ่นไว้ด้านหลังเครื่องกันเถอะ
2. เปิดไฟส่องไปที่กึ่งกลางกระจก
3. ลองวาดฉากตั้งฉากกับกระจกกับจุดที่เกิดลำแสงบนแผ่นกัน
4. ให้เราวัดมุมตกกระทบ (ﮮα)
5. ให้เราวัดมุมสะท้อนที่เกิดขึ้น (ﮮβ)
6. มาเขียนผลลัพธ์กัน
7. มาเปลี่ยนมุมตกกระทบด้วยการขยับไฟเลี้ยว ทำซ้ำขั้นตอนที่ 4, 5 และ 6
8. มาเปรียบเทียบผลลัพธ์กัน (ค่ามุมตกกระทบกับค่ามุมสะท้อนในแต่ละกรณี)

ผลการทดลองในกรณีแรก:

∠α = 50 °

∠β = 50 °

∠α = ∠β

ในกรณีที่สอง:

∠α = 25°

∠β = 25 °

∠α = ∠β

จากประสบการณ์จะเห็นได้ว่ามุมตกกระทบของลำแสงเท่ากับมุมสะท้อน แสงที่กระทบพื้นผิวกระจกสะท้อนจากมุมเดียวกัน

บทสรุป

ด้วยความช่วยเหลือจากประสบการณ์และการวัด ฉันได้พิสูจน์ว่าเมื่อแสงสะท้อน มุมตกกระทบจะเท่ากับมุมสะท้อน

ปรากฏการณ์ในชีวิต

เราพบเห็นปรากฏการณ์นี้ทุกหนทุกแห่งเมื่อเรารับรู้แสงที่สะท้อนจากวัตถุด้วยตา ตัวอย่างที่มองเห็นได้ชัดเจนในธรรมชาติคือแสงจ้าของแสงสะท้อนที่สว่างบนน้ำและพื้นผิวอื่นๆ ที่มีการสะท้อนแสงที่ดี (พื้นผิวดูดซับแสงน้อยกว่าที่สะท้อนแสง) นอกจากนี้ เราควรจำแสงตะวันที่เด็กทุกคนสามารถปล่อยผ่านกระจกได้ พวกมันเป็นเพียงแสงสะท้อนจากกระจก

บุคคลใช้กฎการสะท้อนของแสงในอุปกรณ์ต่างๆ เช่น กล้องปริทรรศน์ เครื่องสะท้อนแสงแบบกระจก (เช่น แผ่นสะท้อนแสงบนจักรยาน)

อย่างไรก็ตาม ด้วยการสะท้อนแสงจากกระจก นักมายากลได้สร้างภาพลวงตามากมาย เช่น ภาพลวงตา "Flying Head" ชายคนนั้นถูกวางไว้ในกล่องท่ามกลางทิวทัศน์เพื่อให้มองเห็นเฉพาะหัวของเขาจากกล่อง ผนังของกล่องถูกปกคลุมด้วยกระจกที่ลาดเอียงไปทางการตกแต่ง ซึ่งสะท้อนไม่ให้มองเห็นกล่อง และดูเหมือนว่าไม่มีอะไรอยู่ใต้หัวและแขวนอยู่ในอากาศ การมองเห็นนั้นผิดปกติและน่ากลัว เทคนิคสะท้อนแสงยังเกิดขึ้นในโรงภาพยนตร์เมื่อต้องแสดงผีบนเวที กระจกถูก "หมอก" และเอียงเพื่อให้แสงสะท้อนจากช่องด้านหลังเวทีมองเห็นได้ในหอประชุม นักแสดงที่เล่นเป็นผีได้ปรากฏตัวในช่องแล้ว

ประสบการณ์ที่ 3. การหักเหของแสง(หน้า 159 รูปที่ 139)

วัตถุประสงค์ของประสบการณ์- พิสูจน์ว่าอัตราส่วนของไซน์ของมุมตกกระทบต่อไซน์ของมุมหักเหเป็นค่าคงที่สำหรับตัวกลางสองตัว พิสูจน์ว่ามุมตกกระทบของลำแสง (≠ 0 °) ที่มาจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าไปยังวัตถุที่มีความหนาแน่นน้อยกว่านั้นมีค่ามากกว่ามุมหักเหของแสง

ในชีวิตเรามักจะพบกับการหักเหของแสง ตัวอย่างเช่น การวางช้อนที่ตรงอย่างสมบูรณ์ลงในแก้วน้ำใส เราจะเห็นว่ารูปของมันงอที่ขอบของสื่อทั้งสอง (อากาศและน้ำ) แม้ว่าแท้จริงแล้วช้อนจะยังตั้งตรงอยู่ก็ตาม

เพื่อพิจารณาปรากฏการณ์นี้ให้ดียิ่งขึ้น เพื่อทำความเข้าใจว่าเหตุใดจึงเกิดขึ้น และเพื่อพิสูจน์กฎการหักเหของแสง (รังสี การตกกระทบ และการหักเหของแสง ให้อยู่ในระนาบเดียวกันโดยมีเส้นตั้งฉากกับส่วนต่อประสานระหว่างสื่อทั้งสองที่จุดเกิดลำแสง อัตราส่วนของไซน์ของมุมตกกระทบต่อไซน์ของมุมหักเหเป็นค่าคงที่สำหรับตัวกลางสองตัว) โดยใช้ตัวอย่าง เราจะทำการทดลอง

อุปกรณ์:สื่อสองชนิดที่มีความหนาแน่นต่างกัน (อากาศ น้ำ) ภาชนะใสสำหรับใส่น้ำ แหล่งกำเนิดแสง (ตัวชี้เลเซอร์) แผ่นกระดาษ

ประสบการณ์ความก้าวหน้า

1. เทน้ำลงในภาชนะแล้ววางแผ่นไว้ด้านหลังในระยะหนึ่ง
2. ให้เรานำลำแสงส่องลงไปในน้ำในมุมหนึ่ง ≠ 0° เนื่องจากที่ 0° ไม่มีการหักเหของแสง และลำแสงจะผ่านไปยังตัวกลางอื่นที่ไม่เปลี่ยนแปลง
3. ให้เราวาดเส้นตั้งฉากกับส่วนต่อประสานระหว่างสื่อทั้งสองที่จุดเกิดลำแสง
4. ให้เราวัดมุมตกกระทบของลำแสง (∠α)
5. ให้เราวัดมุมหักเหของลำแสง (∠β)
6. ลองเปรียบเทียบมุม ประกอบอัตราส่วนของไซน์ (หากต้องการหาไซน์ คุณสามารถใช้ตาราง Bradis)
7. มาเขียนผลลัพธ์กัน
8. มาเปลี่ยนมุมตกกระทบโดยการย้ายแหล่งกำเนิดแสง ทำซ้ำขั้นตอนที่ 4-7
9. ลองเปรียบเทียบค่าของอัตราส่วนไซน์ในทั้งสองกรณี

สมมุติว่ารังสีแสงที่ผ่านตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกันนั้นเกิดการหักเหของแสง ในกรณีนี้ มุมตกกระทบและการหักเหของแสงจะต้องไม่เท่ากัน และอัตราส่วนของไซน์ของมุมเหล่านี้ไม่เท่ากับหนึ่ง หากไม่มีการหักเหของแสง กล่าวคือ แสงผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลางโดยไม่เปลี่ยนทิศทาง ดังนั้นมุมเหล่านี้จะเท่ากัน (อัตราส่วนของไซน์ของมุมเท่ากันเท่ากับหนึ่ง) เพื่อยืนยันหรือหักล้างสมมติฐาน ให้พิจารณาผลการทดลอง

ผลการทดลองในกรณีแรก:

∠α = 20

∠β = 15

∠α >∠β

บาป∠α = 0.34 = 1.30

บาป∠β 0.26

ผลการทดลองในกรณีที่สอง:

∠α ˈ= 50

∠β ˈ= 35

∠α ˈ > ∠β ˈ

บาป∠α ˈ= 0.77 = 1.35

บาป∠β ˈ 0.57

การเปรียบเทียบอัตราส่วนไซน์:

1.30 ~ 1.35 (เนื่องจากข้อผิดพลาดในการวัด)

บาป∠α = บาป∠α ˈ = 1.3

บาป∠β

จากผลการทดลอง เมื่อแสงหักเหจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า มุมตกกระทบจะมากกว่ามุมการหักเหของแสง อัตราส่วนของไซน์ของเหตุการณ์และมุมหักเหจะเท่ากัน (แต่ไม่เท่ากับหนึ่ง) กล่าวคือ เป็นค่าคงที่สำหรับสื่อทั้งสองที่ให้มา ทิศทางของลำแสงเมื่อเข้าสู่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นต่างกันจะเปลี่ยนไปเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความเร็วของแสงในตัวกลาง ในตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากขึ้น (ในที่นี้ ในน้ำ) แสงจะแพร่กระจายช้ากว่า ดังนั้นมุมของแสงผ่านในอวกาศจึงเปลี่ยนไป

บทสรุป

ด้วยประสบการณ์และการวัด ฉันได้พิสูจน์ว่าเมื่อแสงหักเห อัตราส่วนไซน์ของมุมตกกระทบต่อไซน์ของมุมหักเหเป็นค่าคงที่สำหรับตัวกลางทั้งสอง เมื่อรังสีแสงผ่านจากความหนาแน่นน้อยกว่า ตัวกลางถึงค่าที่หนาแน่นกว่า มุมตกกระทบน้อยกว่ามุมหักเห

ปรากฏการณ์ในชีวิต

ด้วยการหักเหของแสง เรายังพบกันค่อนข้างบ่อย เราสามารถยกตัวอย่างการบิดเบือนของภาพที่มองเห็นได้เมื่อผ่านน้ำและสื่ออื่นๆ มากมาย ตัวอย่างที่น่าสนใจที่สุดคือการเกิดมายาในทะเลทราย ภาพลวงตาเกิดขึ้นเมื่อแสงที่ส่องผ่านจากชั้นอากาศอุ่น (หนาแน่นน้อยกว่า) ไปยังชั้นเย็นถูกหักเห ซึ่งมักพบเห็นได้ในทะเลทราย

การหักเหของแสงของมนุษย์ใช้ในอุปกรณ์ต่างๆ ที่มีเลนส์ (แสงหักเหเมื่อผ่านเลนส์) ตัวอย่างเช่น ในอุปกรณ์เกี่ยวกับการมองเห็น เช่น กล้องส่องทางไกล กล้องจุลทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ ในกล้อง นอกจากนี้ บุคคลเปลี่ยนทิศทางของแสงโดยการส่งผ่านแสงผ่านปริซึม โดยที่แสงหักเหหลายครั้ง เข้าและออก

บรรลุวัตถุประสงค์ของงานแล้ว

ปรากฏการณ์ทางแสงในธรรมชาติ

ปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการสะท้อนของแสง วัตถุและการสะท้อนกลับของมัน

ความจริงที่ว่าภูมิทัศน์ที่สะท้อนในน้ำไม่ได้แตกต่างจากของจริง แต่กลับ "กลับหัวกลับหาง" เท่านั้นซึ่งห่างไกลจากความเป็นจริง หากคนดูในตอนเย็นว่าแสงสะท้อนจากตะเกียงในน้ำอย่างไรหรือสะท้อนจากฝั่งที่ลงสู่น้ำอย่างไร การสะท้อนกลับจะดูสั้นลงสำหรับเขาและจะ "หายไป" โดยสิ้นเชิงหากผู้สังเกตอยู่สูงเหนือผิวน้ำ ของน้ำ นอกจากนี้ คุณจะไม่มีวันเห็นเงาสะท้อนของยอดหิน ซึ่งส่วนหนึ่งจมอยู่ในน้ำ

ผู้สังเกตจะมองเห็นทิวทัศน์ราวกับว่ามองจากจุดที่ลึกกว่าผิวน้ำมากพอๆ กับที่ตาของผู้สังเกตอยู่เหนือผิวน้ำ ความแตกต่างระหว่างภาพทิวทัศน์กับภาพจะลดลงเมื่อดวงตาเข้าใกล้ผิวน้ำ และเมื่อวัตถุเคลื่อนออกไป

รุ้ง.

รุ้งเป็นปรากฏการณ์ท้องฟ้าที่สวยงามซึ่งดึงดูดความสนใจของมนุษย์มาโดยตลอด

ทฤษฎีสายรุ้งได้รับครั้งแรกในปี 1637 โดยRené Descartes เขาอธิบายว่ารุ้งเป็นปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการสะท้อนและการหักเหของแสงในเม็ดฝน

รุ้งอยู่ในทิศทางตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ กับพื้นหลังของเมฆฝนหรือฝน ส่วนโค้งหลากสีมักจะอยู่ห่างจากผู้สังเกต 1-2 กม. และบางครั้งสามารถสังเกตได้ในระยะ 2-3 ม. เทียบกับพื้นหลังของหยดน้ำที่เกิดจากน้ำพุหรือเครื่องพ่นน้ำ

รุ้งมีสีหลักเจ็ดสีที่เปลี่ยนจากสีหนึ่งไปอีกสีหนึ่งได้อย่างราบรื่น รูปร่างของส่วนโค้ง ความสว่างของสี ความกว้างของลายทางขึ้นอยู่กับขนาดของหยดน้ำและจำนวน หยดใหญ่สร้างรุ้งที่แคบลง ด้วยสีที่เด่นชัด หยดเล็ก ๆ จะสร้างส่วนโค้งที่พร่ามัว จางลง และแม้กระทั่งสีขาว นั่นคือเหตุผลที่เห็นรุ้งแคบสดใสในฤดูร้อนหลังจากพายุฝนฟ้าคะนอง ซึ่งจะมีหยดน้ำขนาดใหญ่ตกลงมา

บ่อยครั้งที่เราเห็นรุ้งหนึ่ง ไม่ใช่เรื่องแปลกที่สายรุ้งสองเส้นปรากฏขึ้นพร้อมกันบนท้องฟ้า โดยเรียงต่อกันเป็นแถบๆ มีการสังเกตโค้งท้องฟ้าจำนวนมากยิ่งขึ้น - สามสี่และห้าในเวลาเดียวกัน

ไฟโพลาร์.

ปรากฏการณ์ทางแสงที่สวยงามที่สุดอย่างหนึ่งของธรรมชาติคือแสงออโรร่า ในกรณีส่วนใหญ่ แสงออโรร่าจะมีสีเขียวหรือสีน้ำเงินแกมเขียว โดยมีปื้นหรือขอบเป็นสีชมพูหรือสีแดงเป็นครั้งคราว ออโรราพบได้ในสองรูปแบบหลัก - ในรูปแบบของริบบิ้นและในรูปแบบของจุด

ตามความสว่างของแสงออโรร่า พวกมันถูกแบ่งออกเป็นสี่คลาส ซึ่งแตกต่างกันตามลำดับความสำคัญ ชั้นที่ 1 ประกอบด้วยแสงออโรร่าที่แทบจะสังเกตไม่เห็นและมีความสว่างเท่ากับทางช้างเผือกโดยประมาณ ในขณะที่ชั้นที่ 4 รัศมีส่องสว่างให้โลกสว่างราวกับพระจันทร์เต็มดวง

ลำแสงในทัศนศาสตร์เรขาคณิต ซึ่งเป็นเส้นที่ถ่ายเทพลังงานแสง ลำแสงที่มีขนาดตามขวางขนาดเล็กสามารถเรียกได้ว่าเป็นลำแสงที่ไม่ชัดเจน แต่ชัดเจนยิ่งขึ้น

แนวคิดของลำแสงเป็นการประมาณรากฐานที่สำคัญของเลนส์ทางเรขาคณิต คำจำกัดความนี้บอกเป็นนัยว่าทิศทางการไหลของพลังงานการแผ่รังสี (เส้นทางของลำแสง) ไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดตามขวางของลำแสง เนื่องจากแสงเป็นปรากฏการณ์คลื่น การเลี้ยวเบนจึงเกิดขึ้น และด้วยเหตุนี้ ลำแสงแคบจึงไม่แพร่กระจายไปในทิศทางใดทิศทางหนึ่ง แต่มีการกระจายเชิงมุมจำกัด

กฎการแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง:ในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันโปร่งใส แสงเดินทางเป็นเส้นตรง

ในการเชื่อมต่อกับกฎการแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง แนวคิดของลำแสงปรากฏขึ้นซึ่งมีความหมายทางเรขาคณิตเป็นเส้นที่แสงแพร่กระจาย ลำแสงที่มีความกว้างจำกัดนั้นมีความหมายทางกายภาพอย่างแท้จริง ลำแสงนั้นถือได้ว่าเป็นแกนของลำแสง เนื่องจากแสงก็เหมือนกับการแผ่รังสีใดๆ ที่นำพลังงานมา เราสามารถพูดได้ว่าลำแสงบ่งบอกถึงทิศทางของการถ่ายเทพลังงานโดยลำแสง นอกจากนี้กฎการแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรงทำให้สามารถอธิบายได้ว่าสุริยุปราคาและจันทรุปราคาเกิดขึ้นได้อย่างไร (รูปแสดง สุริยุปราคา. ที่ จันทรุปราคาดวงจันทร์และโลก "สลับกัน" ที่)

การกระจายแสง(การสลายตัวของแสง) เป็นปรากฏการณ์ของการพึ่งพาดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ของสารต่อความยาวคลื่น (หรือความถี่) ของแสง (การกระจายความถี่) หรือการพึ่งพาอาศัยกันของความเร็วเฟสของแสงในสารที่ความยาวคลื่น (หรือความถี่). ค้นพบโดยการทดลองโดยนิวตันราวปี ค.ศ. 1672 แม้ว่าจะอธิบายได้ดีในภายหลังก็ตาม

สี- ลักษณะเชิงอัตวิสัยเชิงคุณภาพของการแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงแสง ซึ่งพิจารณาจากความรู้สึกทางสรีรวิทยาที่เกิดขึ้นใหม่และขึ้นอยู่กับปัจจัยทางกายภาพ สรีรวิทยา และจิตวิทยาจำนวนหนึ่ง

ความรู้สึกของสีเกิดขึ้นในสมองในระหว่างการกระตุ้นและการยับยั้งเซลล์ที่ไวต่อสี - ตัวรับในเรตินาตาของบุคคลหรือสัตว์อื่น ๆ กรวย เป็นที่เชื่อกัน (แม้ว่าจะยังไม่ได้รับการพิสูจน์โดยใครก็ตาม) ว่าในมนุษย์และสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีกรวยสามประเภทที่แตกต่างกันในความไวของสเปกตรัม - "สีแดง" ตามเงื่อนไข "สีเขียว" ตามเงื่อนไขและ "สีน้ำเงิน" ตามเงื่อนไข ความไวแสงของกรวยไม่สูง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการส่องสว่างหรือความสว่างที่เพียงพอสำหรับการรับรู้สีที่ดี ตัวรับสีที่อุดมสมบูรณ์ที่สุดคือส่วนกลางของเรตินา

ความรู้สึกแต่ละสีในคนสามารถแสดงเป็นผลรวมของความรู้สึกของทั้งสามสี (ที่เรียกว่า "ทฤษฎีสามองค์ประกอบของการเห็นสี") เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าสัตว์เลื้อยคลาน นก และปลาบางชนิดมีพื้นที่รับแสงที่กว้างกว่า พวกเขารับรู้ใกล้อัลตราไวโอเลต (300-380 นาโนเมตร) ส่วนสีน้ำเงินสีเขียวและสีแดงของสเปกตรัม เมื่อถึงความสว่างที่จำเป็นสำหรับการรับรู้สี ตัวรับการมองเห็นในเวลาพลบค่ำที่มีความไวสูงที่สุด - แท่ง - จะถูกปิดโดยอัตโนมัติ

การสะท้อนกลับ- ปรากฏการณ์ของการกลับมาของคลื่นบางส่วนหรือทั้งหมด (แม่เหล็กไฟฟ้า) ถึงส่วนต่อประสานระหว่างสื่อสองตัว (อุปสรรค) กับสภาพแวดล้อมที่พวกมันเข้าใกล้ขอบเขตนี้

กฎของการสะท้อนแสง- กำหนดทิศทางการเปลี่ยนแปลงของลำแสงอันเป็นผลจากการชนกับพื้นผิวสะท้อนแสง (กระจก) ที่ตกกระทบและรังสีสะท้อนอยู่ในระนาบเดียวกันกับเส้นปกติสู่พื้นผิวสะท้อนแสง ณ จุดเกิด และสิ่งนี้ ปกติแบ่งมุมระหว่างรังสีออกเป็นสองส่วนเท่า ๆ กัน สูตรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายแต่แม่นยำน้อยกว่า "มุมสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบ" ไม่ได้ระบุทิศทางที่แน่นอนของการสะท้อนของลำแสง

แนวคิดสากลในวิชาฟิสิกส์คือความเร็วของแสง ค. ค่าของมันในสุญญากาศไม่เพียงแสดงถึงความเร็วที่จำกัดของการแพร่กระจายของการสั่นของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของความถี่ใดๆ เท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเร็วที่จำกัดของการแพร่กระจายของผลกระทบใดๆ ต่อวัตถุวัตถุโดยทั่วไปด้วย เมื่อแสงแพร่กระจายในสื่อต่างๆ ความเร็วของแสง วีลดลง: v=c/n, ที่ไหน นคือดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางซึ่งกำหนดคุณสมบัติทางแสงและขึ้นอยู่กับความถี่ของแสง น = น(v).

การหักเหของแสง- การเปลี่ยนแปลงทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นของรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ส่วนต่อประสานระหว่างสื่อสองตัวที่โปร่งใสต่อคลื่นเหล่านี้หรือในความหนาของตัวกลางที่มีคุณสมบัติเปลี่ยนแปลงอย่างต่อเนื่อง

การหักเหของแสงที่ขอบของสื่อทั้งสองทำให้เกิดภาพที่ขัดแย้งกัน: วัตถุตรงที่ข้ามส่วนต่อประสานในตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากขึ้นดูเหมือนจะสร้างมุมที่ใหญ่ขึ้นโดยมีส่วนต่อประสานปกติกับส่วนต่อประสาน (นั่นคือหักเห "ขึ้น"); ในขณะที่รังสีที่เข้าสู่ตัวกลางที่หนาแน่นกว่าจะแพร่กระจายในนั้นในมุมที่เล็กกว่าถึงเส้นปกติ (นั่นคือ รังสีหักเห "ลง") เอฟเฟกต์แสงแบบเดียวกันนี้นำไปสู่ข้อผิดพลาดในการกำหนดความลึกของอ่างเก็บน้ำด้วยสายตา ซึ่งดูเหมือนว่าจะน้อยกว่าที่เป็นจริงเสมอ

การหักเหของแสงในชั้นบรรยากาศของโลกทำให้เราสังเกตพระอาทิตย์ขึ้นเร็วขึ้นเล็กน้อยและพระอาทิตย์ตกนานกว่าเล็กน้อยในกรณีที่ไม่มีชั้นบรรยากาศ ด้วยเหตุผลเดียวกัน บริเวณขอบฟ้าดิสก์ของ ดวงอาทิตย์ดูแบนราบอย่างเห็นได้ชัดในแนวดิ่ง

กฎของสเนลการหักเหของแสงหมายถึงการหักเหของแสงที่ขอบของตัวกลางทั้งสอง นอกจากนี้ยังสามารถใช้อธิบายการหักเหของคลื่นในลักษณะต่างๆ เช่น คลื่นเสียง

มุมตกกระทบของแสงบนพื้นผิวสัมพันธ์กับมุมหักเหของความสัมพันธ์

ที่นี่:
น 1คือดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางที่แสงตกกระทบบนอินเทอร์เฟซ

A 1- มุมตกกระทบของแสง - มุมระหว่างลำแสงตกกระทบบนพื้นผิวและมุมปกติกับพื้นผิว

น 2คือดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางที่แสงเข้ามาหลังจากผ่านส่วนต่อประสาน

A2- มุมหักเหของแสง - มุมระหว่างลำแสงที่ทะลุผ่านพื้นผิวและมุมปกติสู่พื้นผิว

เลนส์- ส่วนหนึ่งของวัสดุที่เป็นเนื้อเดียวกันที่โปร่งใสในการมองเห็น ถูกจำกัดโดยพื้นผิวหักเหที่ขัดเงาสองพื้นผิวของการปฏิวัติ ตัวอย่างเช่น ทรงกลมหรือแบนและทรงกลม ปัจจุบันมีการใช้ "เลนส์แอสเฟอริคัล" มากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งรูปร่างของพื้นผิวแตกต่างจากทรงกลม วัสดุเกี่ยวกับแสง เช่น แก้ว แก้วแสง พลาสติกใส และวัสดุอื่น ๆ มักใช้เป็นวัสดุเลนส์

มีเลนส์มาบรรจบกัน (บวก) และแยกออก (ลบ) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับรูปร่าง กลุ่มของเลนส์บรรจบกันมักจะประกอบด้วยเลนส์ ซึ่งตรงกลางจะหนากว่าขอบของเลนส์ และกลุ่มของเลนส์แยกทางคือเลนส์ ซึ่งขอบของเลนส์จะหนากว่าตรงกลาง ควรสังเกตว่าสิ่งนี้เป็นจริงก็ต่อเมื่อดัชนีการหักเหของแสงของวัสดุเลนส์มีค่ามากกว่าของ สิ่งแวดล้อม. หากดัชนีหักเหของเลนส์น้อยกว่า สถานการณ์จะกลับกัน ตัวอย่างเช่น ฟองอากาศในน้ำเป็นเลนส์กระจายสองด้าน

ตามกฎแล้วเลนส์มีลักษณะโดยกำลังแสง (วัดเป็นไดออปเตอร์) หรือทางยาวโฟกัส

หากแสงจากแหล่งกำเนิดที่อยู่ไกลออกไปตกกระทบเลนส์ รังสีนั้นสามารถแสดงเป็นลำแสงคู่ขนานกันได้ เมื่อปล่อยทิ้งไว้ รังสีจะหักเหในมุมกว้าง และจุด F จุดตัดของ รังสีเหล่านี้จะเคลื่อนที่บนแกนแสงใกล้กับเลนส์มากขึ้น ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ จุดตัดของรังสีที่โผล่ออกมาจากเลนส์เรียกว่าโฟกัส Fและระยะห่างจากศูนย์กลางของเลนส์ถึงโฟกัสคือ ความยาวโฟกัส.

พลังงานแสง- ค่าที่กำหนดลักษณะกำลังการหักเหของแสงของเลนส์สมมาตรตามแกนและระบบออปติคัลที่กึ่งกลางของเลนส์ดังกล่าว กำลังแสงวัดเป็น ไดออปเตอร์(ในระบบ SI) และแปรผกผันกับทางยาวโฟกัส:

การถ่ายภาพซึ่งทำให้เลนส์บาง

ให้เราพิจารณารังสี SA ของทิศทางโดยพลการ ตกกระทบบนเลนส์ที่จุด A ให้เราสร้างเส้นของการแพร่กระจายหลังจากการหักเหของแสงในเลนส์ ในการทำเช่นนี้ เราสร้างลำแสง OB ขนานกับ SA และผ่านจุดศูนย์กลางออปติคัล O ของเลนส์ ตามคุณสมบัติแรกของเลนส์ ลำแสง OB จะไม่เปลี่ยนทิศทางของมันและตัดระนาบโฟกัสที่จุด B ตามคุณสมบัติที่สองของเลนส์ ลำแสง SA ขนานกับมัน หลังจากการหักเหของแสงจะต้องตัดกับระนาบโฟกัส ที่จุดเดียวกัน ดังนั้นหลังจากผ่านเลนส์แล้วลำแสง SA จะไปตามเส้นทาง AB

รังสีอื่นๆ สามารถสร้างในลักษณะเดียวกันได้ เช่น รังสี SPQ

ให้เราระบุระยะทาง SO จากเลนส์ไปยังแหล่งกำเนิดแสงเป็น u ระยะทาง OD จากเลนส์ไปยังจุดโฟกัสของรังสีเป็น v ความยาวโฟกัสของ เป็น f ให้เราหาสูตรที่เกี่ยวข้องกับปริมาณเหล่านี้

พิจารณาสองคู่ สามเหลี่ยมที่คล้ายกัน: 1) SOA และ OFB; 2) กรมวิชาการเกษตรและ DFB มาเขียนสัดส่วนกัน

หารอัตราส่วนแรกด้วยวินาที เราได้

หลังจากหารนิพจน์ทั้งสองส่วนด้วย v และจัดเรียงพจน์ใหม่ เราก็มาถึงสูตรสุดท้าย

การวัดแสง พลังแห่งแสงและการส่องสว่าง

การวัดแสง- ใช้ร่วมกันได้กับทุกส่วนของเลนส์ที่ใช้ วินัยทางวิทยาศาสตร์บนพื้นฐานของการวัดเชิงปริมาณของลักษณะพลังงานของสนามรังสี

พลังแห่งแสง- นี่คือค่าเชิงปริมาณของฟลักซ์การแผ่รังสีต่อหน่วย มุมทึบของขีดจำกัดการแพร่กระจาย กล่าวคือ นี่คือปริมาณของแสง (เป็นลูเมน) ต่อ 1 สเตอเรเดียน

ต้องเลือกมุมทึบในลักษณะที่การไหลถูก จำกัด โดยถือว่าสม่ำเสมอที่สุด จากนั้นหน่วยของมุมทึบในทิศทางนี้จากแหล่งกำเนิดจะมีความเข้มของการส่องสว่างเป็นตัวเลขเท่ากับฟลักซ์การส่องสว่าง

หน่วย SI: แคนเดลา (cd) = ลูเมน (lm) / สเตอเรเดียน (sr)

แสงสว่าง- ปริมาณทางกายภาพเป็นตัวเลขเท่ากับฟลักซ์การส่องสว่างที่ตกกระทบบนพื้นผิวหน่วย:

หน่วย SI สำหรับวัดความสว่างคือลักซ์ (1 ลักซ์ = 1 ลูเมน/ตร.ม.)

การไหลของแสง- ปริมาณทางกายภาพที่กำหนด "ปริมาณ" ของพลังงานแสงในฟลักซ์การแผ่รังสีที่สอดคล้องกัน กล่าวอีกนัยหนึ่งนี่คือพลังของการแผ่รังสีดังกล่าวซึ่งมีให้สำหรับการรับรู้ด้วยตามนุษย์ปกติ (F)

ดวงตา- อวัยวะรับความรู้สึกของมนุษย์และสัตว์ที่มีความสามารถในการรับรู้รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความยาวคลื่นแสงและมีหน้าที่ในการมองเห็น 90 เปอร์เซ็นต์ของข้อมูลจากโลกภายนอกมาที่ดวงตา

สายตาสั้นเรียกว่าดวงตาซึ่งการโฟกัสในสภาวะสงบของกล้ามเนื้อตาอยู่ภายในดวงตา สายตาสั้นอาจเกิดจากระยะห่างระหว่างเรตินากับเลนส์เมื่อเปรียบเทียบกับตาปกติ หากวัตถุอยู่ห่างจากสายตาสั้น 25 ซม. ภาพของวัตถุนั้นจะไม่อยู่บนเรตินา แต่จะอยู่ใกล้กับเลนส์มากขึ้น ที่ด้านหน้าของเรตินา เพื่อให้ภาพปรากฏบนเรตินา คุณต้องนำวัตถุเข้าใกล้ตามากขึ้น ดังนั้นในสายตาสั้นระยะการมองเห็นที่ดีที่สุดจะน้อยกว่า 25 ซม. ดวงตาจะเรียกว่าสายตายาว ซึ่งโฟกัสจะอยู่ด้านหลังเรตินาในสภาวะสงบของกล้ามเนื้อตา สายตายาวอาจเกิดจากการที่เรตินาอยู่ใกล้กับเลนส์มากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับตาปกติและได้ภาพของวัตถุที่อยู่ด้านหลังเรตินาของดวงตานั้น หากวัตถุถูกลบออกจากดวงตา ภาพจะตกลงมาบนเรตินา จึงเป็นที่มาของชื่อข้อบกพร่องนี้ - สายตายาว

สายตาสั้นและสายตายาวแก้ไขได้ด้วยเลนส์ การประดิษฐ์แว่นตาเป็นประโยชน์อย่างมากสำหรับผู้ที่มีความบกพร่องทางสายตา

ในสายตาสั้น ภาพจะถูกสร้างขึ้นภายในดวงตาที่ด้านหน้าของเรตินา เพื่อให้มันเคลื่อนไปที่เรตินา จำเป็นต้องลดพลังงานแสงของระบบการหักเหของแสงของดวงตา ด้วยเหตุนี้จึงใช้เลนส์แบบแยกส่วน

ในทางกลับกัน พลังการมองเห็นของระบบสายตายาวจะต้องเพิ่มขึ้นเพื่อให้ภาพตกบนเรตินา ด้วยเหตุนี้จึงใช้เลนส์บรรจบกัน

อุปกรณ์เกี่ยวกับสายตา

อุปกรณ์ออปติคัล- อุปกรณ์ที่มีการแปลงการแผ่รังสีของภูมิภาคใด ๆ ของสเปกตรัม (อัลตราไวโอเลต, มองเห็นได้, อินฟราเรด) (ส่งผ่าน, สะท้อน, หักเห, โพลาไรซ์) สามารถเพิ่ม ลด ปรับปรุง (ในบางกรณีแย่ลง) คุณภาพของภาพ ทำให้มองเห็นวัตถุที่ต้องการได้โดยอ้อม

คำว่า "อุปกรณ์ออปติคัล" เป็นกรณีพิเศษของแนวคิดทั่วไปของระบบออปติคัล ซึ่งรวมถึงอวัยวะทางชีววิทยาที่สามารถแปลงคลื่นแสงได้

ทัศนวิสัย (กล้องส่องทางไกล)- อุปกรณ์ออพติคอลสำหรับการสังเกตวัตถุที่อยู่ห่างไกล ประกอบด้วยเลนส์ที่สร้าง ภาพจริงวัตถุและช่องมองภาพเพื่อขยายภาพนั้น

กล้องจุลทรรศน์- อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อให้ได้ภาพที่ขยายใหญ่ขึ้น เช่นเดียวกับการวัดวัตถุหรือรายละเอียดโครงสร้างที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่า เป็นชุดของเลนส์

แว่นขยาย- ระบบออพติคอลที่ประกอบด้วยเลนส์หรือเลนส์หลายตัว ออกแบบมาเพื่อขยายและสังเกตวัตถุขนาดเล็กที่อยู่ในระยะจำกัด

หากคุณชอบเพจนี้และต้องการให้เพื่อนของคุณเห็นหน้านี้ด้วย ให้เลือกไอคอนด้านล่าง เครือข่ายสังคมที่คุณมีเพจของคุณ และแสดงความคิดเห็นของคุณเกี่ยวกับเนื้อหา

ด้วยเหตุนี้ เพื่อนและผู้เยี่ยมชมแบบสุ่มของคุณจะให้คะแนนคุณและไซต์ของฉัน

บทคัดย่อ

ในหัวข้อ: ปรากฏการณ์แสง

เสร็จสมบูรณ์โดย: Khrapatov D. A.

ตรวจสอบแล้ว:

1. แสง. แหล่งกำเนิดแสง

2. การแพร่กระจายของแสง

3. แสงสะท้อน

4. กระจกแบน

5. กระจกเงาและกระจายภาพ

6. การหักเหของแสง

8. ภาพที่ได้จากเลนส์

แสงสว่าง. แหล่งกำเนิดแสง

แสงสว่าง ... ความสำคัญในชีวิตของเรานั้นยิ่งใหญ่มาก เป็นการยากที่จะจินตนาการถึงชีวิตที่ปราศจากแสง ท้ายที่สุด สิ่งมีชีวิตทั้งหมดเกิดและพัฒนาภายใต้อิทธิพลของแสงและความร้อน

กิจกรรมของมนุษย์ในช่วงเริ่มต้นของการดำรงอยู่ - การได้รับอาหาร, การปกป้องจากศัตรู, การล่าสัตว์ - ขึ้นอยู่กับแสงแดด จากนั้นมีคนเรียนรู้ที่จะทำและบำรุงรักษาไฟเริ่มส่องสว่างที่อยู่อาศัยของเขาเพื่อล่าสัตว์ด้วยคบเพลิง แต่ในทุกกรณี กิจกรรมของเขาไม่สามารถดำเนินไปได้โดยไม่มีแสงสว่าง

แสงที่ส่งมาจากวัตถุท้องฟ้าทำให้สามารถระบุตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ ดวงดาว ดาวเคราะห์ ดวงจันทร์ และดาวเทียมดวงอื่นๆ ได้ การศึกษาปรากฏการณ์แสงช่วยสร้างอุปกรณ์ที่พวกเขาเรียนรู้เกี่ยวกับโครงสร้างและองค์ประกอบ เทห์ฟากฟ้าซึ่งอยู่ห่างจากโลกหลายพันล้านกิโลเมตร การสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์และภาพถ่ายของดาวเคราะห์ถูกใช้เพื่อศึกษาการปกคลุมของเมฆ ลักษณะพื้นผิว และความเร็วในการหมุน เราสามารถพูดได้ว่าศาสตร์แห่งดาราศาสตร์เกิดขึ้นและพัฒนาขึ้นด้วยแสงและการมองเห็น

การสร้างแสงประดิษฐ์ซึ่งจำเป็นสำหรับมนุษย์นั้นขึ้นอยู่กับการศึกษาแสง แสงเป็นสิ่งจำเป็นทุกที่: ความปลอดภัยในการจราจรเกี่ยวข้องกับการใช้ไฟหน้า, ไฟถนน; ใน อุปกรณ์ทางทหารใช้จรวดแสงไฟฉาย แสงสว่างปกติในที่ทำงานช่วยเพิ่มผลผลิต แสงแดดช่วยเพิ่มความต้านทานต่อโรคของร่างกายทำให้อารมณ์ดีขึ้น

แสงคืออะไร? ทำไมและอย่างไรเรารับรู้มัน?

สาขาวิทยาศาสตร์ที่อุทิศให้กับการศึกษาแสงเรียกอีกอย่างว่าทัศนศาสตร์ (จากออปโตกรีก - มองเห็นได้)

รังสีแสง (ออปติคัล) เกิดจากแหล่งกำเนิดแสง

มีแหล่งกำเนิดแสงธรรมชาติและแสงประดิษฐ์ แหล่งกำเนิดแสงธรรมชาติ ได้แก่ ดวงอาทิตย์ ดวงดาว ออโรรา ฟ้าผ่า เพื่อประดิษฐ์ - โคมไฟ, เทียน, ทีวีและอื่น ๆ

เราเห็นแหล่งกำเนิดแสงเพราะรังสีที่เกิดจากชื่อนั้นเข้าตาเรา แต่เรายังเห็นวัตถุที่ไม่ใช่แหล่งกำเนิดแสง เช่น ต้นไม้ บ้าน ผนังห้อง ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ และอื่นๆ อย่างไรก็ตาม เราจะเห็นได้ก็ต่อเมื่อได้รับแสงสว่างจากแหล่งกำเนิดแสงเท่านั้น รังสีที่มาจากแหล่งกำเนิดแสงที่ตกลงมาบนพื้นผิวของวัตถุจะเปลี่ยนทิศทางและเข้าสู่ดวงตา

2. การแพร่กระจายของแสง

ทัศนศาสตร์เป็นหนึ่งในวิทยาศาสตร์ที่เก่าแก่ที่สุด

ก่อนที่พวกเขาจะรู้ว่าแสงคืออะไร คุณสมบัติบางอย่างของมันถูกค้นพบและนำไปใช้ในทางปฏิบัติ

จากการสังเกตและการทดลอง กฎของการแพร่กระจายของแสงได้ถูกกำหนดขึ้น โดยใช้แนวคิดของรังสีของแสง

BEAM เป็นเส้นตรงที่แสงแพร่กระจาย

กฎการแพร่กระจายของแสงเป็นเส้นตรง

แสงในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันโปร่งใสจะแพร่กระจายเป็นเส้นตรง

สำหรับกฎข้อนี้ เราสามารถพิจารณาตัวอย่าง - การก่อตัวของเงา:

หากเราต้องการป้องกันไม่ให้แสงจากโคมเข้าตา เราสามารถบังมันด้วยมือของเราหรือใส่โป๊ะโคมไว้บนโคมก็ได้ ถ้าแสงไม่เดินทางเป็นเส้นตรง มันก็อาจทะลุขอบของสิ่งกีดขวางและเข้าตาเราได้ ตัวอย่างเช่น มันเป็นไปไม่ได้ที่จะปิดกั้นเสียงจากมือ มันจะไปรอบ ๆ สิ่งกีดขวางนี้และเราจะได้ยินมัน

มาดูปรากฏการณ์นี้กัน

นำหลอดไฟจากไฟฉายติดกระเป๋า ให้วางหน้าจอให้ห่างจากมันบ้าง หลอดไฟส่องสว่างหน้าจออย่างสมบูรณ์ ให้วางวัตถุที่ทึบแสง (เช่น ลูกบอลโลหะ) ระหว่างหลอดไฟกับหน้าจอ ตอนนี้วงกลมสีเข้มจะปรากฏขึ้นบนหน้าจอ เนื่องจากมีเงาเกิดขึ้นหลังลูกบอล ซึ่งเป็นพื้นที่ที่แสงจากแหล่งกำเนิดไม่ตก

แต่เงาที่อธิบายไว้อย่างชัดเจนซึ่งได้มาจากประสบการณ์ที่อธิบายไว้นั้นเราไม่เคยเห็นในชีวิตเสมอไป หากขนาดของแหล่งกำเนิดแสงใหญ่กว่ามาก เงามัวจะก่อตัวขึ้นรอบๆ เงา หากดวงตาของเราอยู่ในบริเวณเงา เราจะไม่เห็นแหล่งกำเนิดแสง แต่จากบริเวณที่มัวหมอง เราจะเห็นขอบด้านใดด้านหนึ่ง ชาวอียิปต์โบราณใช้กฎการแพร่กระจายของแสงเพื่อติดตั้งเสา เสา ผนังเป็นเส้นตรง พวกเขาจัดเรียงเสาในลักษณะที่เสาที่อยู่ใกล้ตาที่สุดจึงมองไม่เห็นเสาอื่นทั้งหมด

3. แสงสะท้อน

ให้กำหนดทิศทางลำแสงจากแหล่งกำเนิดแสงไปยังหน้าจอ หน้าจอจะสว่างขึ้น แต่เราจะไม่เห็นอะไรระหว่างแหล่งที่มากับหน้าจอ หากวางกระดาษไว้ระหว่างต้นทางและหน้าจอ ก็จะมองเห็นได้ สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากการแผ่รังสีที่สะท้อนถึงพื้นผิวของแผ่นงานเปลี่ยนทิศทางและเข้าสู่ดวงตาของเรา ลำแสงทั้งหมดจะมองเห็นได้หากมีฝุ่นในอากาศระหว่างหน้าจอและแหล่งกำเนิดแสง ในกรณีนี้ อนุภาคฝุ่นจะสะท้อนแสงและส่องเข้าไปในดวงตาของผู้สังเกต

กฎของการสะท้อนแสง:

การตกกระทบและรังสีสะท้อนอยู่ในระนาบเดียวกันกับแนวตั้งฉากกับพื้นผิวสะท้อนแสง ซึ่งยกขึ้นที่จุดตกกระทบของรังสี

ให้เส้นตรง MN เป็นพื้นผิวของกระจก AO เหตุการณ์และ OB รังสีสะท้อน โอเอสตั้งฉากกับพื้นผิวกระจกที่จุดตกกระทบของรังสี

มุมที่เกิดจากลำแสงตกกระทบ AO และ OS ตั้งฉาก (มุมของ AOC) เรียกว่ามุมตกกระทบ มันเขียนแทนด้วยตัวอักษร α ("อัลฟา") มุมที่เกิดจากลำแสงสะท้อน OB และตั้งฉากเดียวกันกับ OS (เช่น มุมของ COB) เรียกว่ามุมสะท้อน ซึ่งเขียนแทนด้วยตัวอักษร β ("เบต้า")

โดยการย้ายแหล่งกำเนิดแสงไปตามขอบของดิสก์ เราจะเปลี่ยนมุมตกกระทบของลำแสง ลองทำการทดลองซ้ำกัน แต่ตอนนี้ ทุกครั้งที่เราจะสังเกตมุมตกกระทบและมุมสะท้อนที่สอดคล้องกัน

การสังเกตและการวัดแสดงให้เห็นว่าค่าทั้งหมดของมุมตกกระทบจะคงความเท่าเทียมกันระหว่างมุมกับมุมสะท้อนไว้

ดังนั้นกฎข้อที่สองของการสะท้อนแสงกล่าวว่า: มุมสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบ

4. กระจกแบน

กระจกที่มีพื้นผิวเป็นระนาบเรียกว่ากระจกแบน

เมื่อวัตถุอยู่หน้ากระจก ดูเหมือนว่ามีวัตถุเดียวกันอยู่หลังกระจก สิ่งที่เราเห็นหลังกระจกจะเรียกว่าภาพของวัตถุ

อันดับแรก เรามาอธิบายว่าตารับรู้วัตถุอย่างไร เช่น เทียน รังสีของแสงแผ่ออกมาจากแต่ละจุดของฟันในทุกทิศทาง บางคนเข้าตาเป็นลำแสงที่แตกต่างกัน ตาเห็น (รับรู้) จุดที่รังสีมาจากไหนคือ ที่พวกเขาตัดกันซึ่งไม่ใช่จุดจริงๆ

เมื่อเราส่องกระจก เราจะเห็นภาพเสมือนจริงของใบหน้าเราเอง

วางแก้วแบนในแนวตั้ง - มันจะทำหน้าที่เป็นกระจก แต่เนื่องจากกระจกเป็นกระจกใส เราจึงมองเห็นสิ่งที่อยู่ข้างหลังได้ วางเทียนที่จุดไว้หน้าแก้ว ในแก้วเราจะเห็นภาพของเธอ อีกด้านของแก้ว (ที่เราเห็นภาพ) เราจะใส่แบบเดิมแต่ไม่ได้จุดเทียนแล้วขยับจนดูเหมือนจุดไฟ นี่จะหมายความว่าภาพของเทียนที่จุดไว้นั้นตั้งอยู่ที่จุดเทียนที่ไม่ได้จุด

มาวัดระยะทางจากเทียนถึงแก้ว และจากแก้วถึงรูปเทียนกัน ระยะทางเหล่านี้จะเท่ากัน

ประสบการณ์ยังแสดงให้เห็นว่าความสูงของรูปเทียนนั้นเท่ากับความสูงของตัวเทียนนั่นเอง กล่าวคือ ขนาดของภาพในกระจกเงาแบนจะเท่ากับขนาดของวัตถุ

จากประสบการณ์พบว่า ภาพของวัตถุในกระจกเงามีลักษณะแบนๆ ดังต่อไปนี้ ภาพนี้เป็นภาพจินตภาพ โดยตรง มีขนาดเท่ากับวัตถุ โดยตั้งอยู่หลังกระจกเป็นระยะทางเท่ากันกับวัตถุที่อยู่ด้านหน้า ของกระจก

ภาพในกระจกแบนมีคุณสมบัติอื่น ดูภาพมือขวาของคุณในกระจกแบนๆ นิ้วที่อยู่ในภาพอยู่ในตำแหน่งราวกับว่าเป็นมือซ้าย

5. กระจกเงาและกระจายภาพ

ในกระจกแบน เราเห็นภาพที่แตกต่างจากตัววัตถุเพียงเล็กน้อย นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าพื้นผิวของกระจกเรียบและเรียบ และความจริงที่ว่ากระจกสะท้อนแสงส่วนใหญ่ที่ตกลงมาบนกระจก (จาก 70 ถึง 90%)

พื้นผิวกระจกสะท้อนลำแสงที่ตกกระทบโดยตรง ตัวอย่างเช่น ลำแสงคู่ขนานจากดวงอาทิตย์ตกกระทบกระจก รังสียังสะท้อนด้วยลำแสงคู่ขนาน

ที่ไม่ใช่กระจกเช่น พื้นผิวที่หยาบและไม่เรียบจะกระจายแสง: มันสะท้อนลำแสงคู่ขนานที่ตกลงมาในทุกทิศทาง สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าพื้นผิวขรุขระประกอบด้วยพื้นผิวเรียบขนาดเล็กมากจำนวนมากที่จัดเรียงแบบสุ่มในมุมต่างๆ กัน พื้นผิวเรียบขนาดเล็กแต่ละอันสะท้อนแสงไปในทิศทางที่แน่นอน แต่พวกมันรวมกันชี้นำรังสีสะท้อนไปในทิศทางที่ต่างกัน กล่าวคือ กระจายแสงไปในทิศทางต่างๆ

6. การหักเหของแสง

ช้อนหรือดินสอที่จุ่มลงในแก้วน้ำดูเหมือนจะหักตรงขอบระหว่างน้ำกับอากาศ สิ่งนี้สามารถอธิบายได้ด้วยความจริงที่ว่ารังสีของแสงที่มาจากช้อนมีทิศทางในน้ำแตกต่างจากในอากาศ

การเปลี่ยนทิศทางของการแพร่กระจายของแสงเมื่อผ่านขอบเขตของตัวกลางทั้งสองเรียกว่าการหักเหของแสง

เมื่อลำแสงผ่านจากแก้ว (น้ำ) สู่อากาศ มุมหักเหจะมากกว่ามุมตกกระทบ

ความสามารถในการหักเหของแสงในตัวกลางต่างกัน ตัวอย่างเช่น เพชรหักเหแสงได้แรงกว่าน้ำหรือแก้ว

หากลำแสงตกลงบนพื้นผิวของเพชรที่มุม 60 * มุมหักเหของแสงจะอยู่ที่ประมาณ 21 * ที่มุมตกกระทบของลำแสงบนผิวน้ำเท่ากัน มุมการหักเหของแสงจะอยู่ที่ประมาณ 30*

เมื่อลำแสงผ่านจากตัวกลางหนึ่งไปยังอีกตัวกลาง แสงจะถูกหักเหตามข้อกำหนดต่อไปนี้:

1. เหตุการณ์และรังสีหักเหอยู่ในระนาบเดียวกันโดยลากเส้นตั้งฉากที่จุดตกกระทบของลำแสงไปยังระนาบของการแยกตัวกลางสองตัว

2. ขึ้นอยู่กับตัวกลางที่ลำแสงผ่านเข้าไปซึ่งมุมการหักเหของแสงอาจน้อยกว่าหรือมากกว่ามุมตกกระทบ

7. เลนส์

การสะท้อนและการหักเหของแสงใช้เพื่อเปลี่ยนทิศทางของรังสีหรืออย่างที่พวกเขาพูดเพื่อควบคุมลำแสง ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการสร้างเครื่องมือเกี่ยวกับการมองเห็นแบบพิเศษ เช่น ไฟฉายส่องทางไกล แว่นขยาย กล้องจุลทรรศน์ กล้อง และอื่นๆ ส่วนหลักส่วนใหญ่เป็นเลนส์

ในเลนส์สายตามักใช้เลนส์ทรงกลม เลนส์ดังกล่าวเป็นตัวกล้องที่ทำจากแก้วออพติคอลหรือออร์แกนิก ล้อมรอบด้วยพื้นผิวทรงกลมสองอัน

เลนส์มีความแตกต่างกัน โดยถูกจำกัดด้านหนึ่งด้วยพื้นผิวทรงกลม และอีกด้านหนึ่งมีพื้นผิวเรียบ หรือเว้า-นูน แต่ส่วนใหญ่มักใช้เลนส์นูนและเว้า

เลนส์นูนแปลงลำแสงคู่ขนานให้มาบรรจบกันรวมกันเป็นจุดเดียว ดังนั้นเลนส์นูนจึงเรียกว่าเลนส์บรรจบกัน

เลนส์เว้าแปลงลำแสงคู่ขนานให้กลายเป็นลำแสงที่แตกต่างกัน เลนส์เว้าจึงเรียกว่าเลนส์ไดเวอร์จิง

เราได้พิจารณาเลนส์ที่มีพื้นผิวทรงกลมทั้งสองด้าน แต่เลนส์ก็ผลิตและใช้งานเช่นกัน โดยจำกัดด้านหนึ่งด้วยพื้นผิวทรงกลม และอีกด้านหนึ่งเป็นพื้นผิวเรียบ หรือเลนส์เว้า-นูน อย่างไรก็ตาม ถึงกระนั้น เลนส์ก็ยังมีการบรรจบกันหรือแยกจากกัน หากส่วนตรงกลางของเลนส์หนากว่าขอบ มันก็จะรวบรวมรังสี และถ้ามันบางกว่าก็จะกระจายออกไป

8. ภาพที่ได้จากเลนส์

เลนส์ควบคุมรังสีของแสง อย่างไรก็ตาม ด้วยความช่วยเหลือของเลนส์ ไม่เพียงแต่จะรวบรวมและกระจายรังสีของแสงเท่านั้น แต่ยังได้ภาพวัตถุที่หลากหลายอีกด้วย ต้องขอบคุณความสามารถของเลนส์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในทางปฏิบัติ ดังนั้นเลนส์ในกล้องถ่ายภาพยนตร์จึงมีกำลังขยายหลายร้อยเท่า และในกล้อง เลนส์ยังให้ภาพที่ลดลงของวัตถุที่กำลังถ่ายภาพอีกด้วย

1. หากวัตถุอยู่ระหว่างเลนส์กับโฟกัส ภาพนั้นจะถูกขยายใหญ่ขึ้น ในจินตนาการ ตรงไปตรงมา และอยู่ห่างจากเลนส์มากกว่าวัตถุ

ภาพดังกล่าวได้มาจากการใช้แว่นขยายเมื่อประกอบนาฬิกา อ่านข้อความขนาดเล็ก ฯลฯ

2. หากวัตถุอยู่ระหว่างโฟกัสและโฟกัสคู่ของเลนส์ เลนส์จะให้ภาพจริงที่ขยายใหญ่ขึ้น กลับด้าน และกลับด้าน มันตั้งอยู่อีกด้านหนึ่งของเลนส์ที่สัมพันธ์กับวัตถุ โดยอยู่ด้านหลังทางยาวโฟกัสสองเท่า

ภาพดังกล่าวใช้ในเครื่องฉายภาพในกล้องถ่ายภาพยนตร์

3. วัตถุอยู่ข้างหลังระยะห่างของเลนส์สองเท่า

ในกรณีนี้ เลนส์จะให้ภาพจริงของวัตถุที่ลดขนาดลง กลับด้าน โดยวางอยู่บนอีกด้านหนึ่งของเลนส์ระหว่างฟ็อกซ์กับโฟกัสสองเท่า

ภาพดังกล่าวใช้ในอุปกรณ์ถ่ายภาพ

เลนส์ที่มีพื้นผิวนูนจะหักเหแสงมากกว่าเลนส์ที่มีความโค้งน้อยกว่า ดังนั้นทางยาวโฟกัสของเลนส์นูนที่มากกว่าจะน้อยกว่าทางยาวโฟกัสของเลนส์นูนน้อยกว่า เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสสั้นกว่าจะให้กำลังขยายมากกว่าเลนส์ทางยาวโฟกัสยาว

กำลังขยายของวัตถุจะยิ่งมากขึ้น ยิ่งวัตถุอยู่ใกล้โฟกัสมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นด้วยความช่วยเหลือของเลนส์จึงเป็นไปได้ที่จะได้ภาพที่มีกำลังขยายสูงและสูงมาก ในทำนองเดียวกัน สามารถรับภาพที่มีการย่อขนาดต่างกันได้

วรรณกรรม

1. แสง. แหล่งกำเนิดแสง

2. สายตาสั้นและสายตายาว แว่นตา.

3. แสง. แก้ไขโดย N.A. มาตุภูมิ

รุ้ง; เงาที่เกิดจากวัตถุ; ท้องฟ้า; โลกหลากสีรอบตัวเรา นี่เป็นเพียงตัวอย่างเล็กๆ น้อยๆ ของปรากฏการณ์แสง ปรากฏการณ์เหล่านี้ได้รับการศึกษาในส่วนของฟิสิกส์ที่เรียกว่า "เลนส์" (จากภาษากรีก optike - ศาสตร์แห่งการรับรู้ภาพ)

แหล่งกำเนิดแสงที่คุณคุ้นเคย สามารถแบ่งออกเป็นธรรมชาติ (ดวงอาทิตย์ ดวงดาว) และประดิษฐ์ (โคมไฟไฟฟ้า)

คุณสมบัติที่สำคัญของแสงคือความตรงของการแพร่กระจาย ภายใต้เงื่อนไขนี้เท่านั้นจึงจะเกิดเงาและการเกิดสุริยุปราคาดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ได้

แสงสะท้อนจากสิ่งกีดขวาง หากรังสีตกกระทบกระจก รังสีจะสะท้อนในลักษณะที่เราเห็นวัตถุขนาดเท่าของจริงในกระจก หากรังสีของแสงตกบนพื้นผิวที่ไม่เรียบ พวกมันจะถูกสะท้อนในทุกทิศทางและทำให้พื้นผิวนี้สว่าง นั่นคือเหตุผลที่เราสามารถเห็นวัตถุที่ไม่เรืองแสง (รวมถึงวัตถุท้องฟ้าเช่นดาวเคราะห์และดาวเทียมของพวกมัน)

เมื่อรังสีของแสงเข้ามาจากอากาศเข้าไปในตัวกลางโปร่งใสอื่น ๆ (น้ำ แก้ว) พวกมันจะหักเห (มองที่ด้านข้างของช้อนในแก้วน้ำแล้วจะเห็นว่าที่ส่วนต่อประสานระหว่างอากาศกับน้ำ ช้อน " กระดูกหัก")

หากแสงสีขาวตกกระทบบนปริซึมแก้วแบบสามส่วน แสงนั้นจะหักเหและสลายตัวเป็นเจ็ดสีพร้อมๆ กัน นี่คือปรากฏการณ์ของการกระจายตัว สีจะถูกจัดเรียงในลำดับที่แน่นอนเสมอ: แดง, ส้ม, เหลือง, เขียว, น้ำเงิน, คราม, ม่วง (ติ๊ก คำต่างๆ สามารถใช้สีได้หรือไม่) แถบสีดังกล่าวเรียกว่าสเปกตรัม ลำดับของสีในสเปกตรัมสามารถจดจำได้ด้วยวลีง่ายๆ: "นักล่าทุกคนอยากรู้ว่าไก่ฟ้าอยู่ที่ไหน" การกระจายตัวยังพบได้ในธรรมชาติ จำรุ้ง. ได้มาจากความจริงที่ว่าแสงแดดหักเหในเม็ดฝนเช่นเดียวกับในปริซึม

แต่แสงคืออะไร? นักวิทยาศาสตร์ใช้เวลานานในการค้นหาคำตอบสำหรับคำถามนี้ และคำตอบก็ไม่คาดคิด ความจริงก็คือในปรากฏการณ์บางอย่าง แสงมีพฤติกรรมเหมือนกระแสของอนุภาค (เรียกว่าควอนตัมแสงหรือโฟตอน) ในปรากฏการณ์อื่นๆ เช่น คลื่น ตัวอย่างเช่น สีรุ้งของแผ่น CD-ROM นั้นเกิดจากการที่แสงแสดงคุณสมบัติของคลื่น และการเบี่ยงเบนของหางของดาวหางจากดวงอาทิตย์นั้นเกิดจากแรงดันแสงที่เกี่ยวข้องกับแนวคิดของแสงว่าเป็นกระแสของอนุภาค

เป็นไปไม่ได้ที่จะประเมินค่าความสำคัญของแสงสำหรับความรู้ของโลกรอบตัวเราสูงไป ท้ายที่สุด เราได้รับข้อมูลส่วนใหญ่เกี่ยวกับเรื่องนี้ด้วยแสง การศึกษาแสงที่มาหาเราจากเทห์ฟากฟ้าทำให้เราเรียนรู้มากมายเกี่ยวกับวัตถุเหล่านี้ ที่นี่สเปกตรัมของวัตถุท้องฟ้ามีบทบาทสำคัญอย่างยิ่ง นี่คือ "หนังสือเดินทาง" ชนิดหนึ่งซึ่งถอดรหัสว่านักดาราศาสตร์ได้รับข้อมูลเกี่ยวกับอุณหภูมิ องค์ประกอบทางเคมีเทห์ฟากฟ้า ความเร็วที่พวกมันเคลื่อนที่ เข้าหาเราหรือเคลื่อนห่างจากเรา และอีกมากมาย ในชีวิตประจำวัน เราพบกับอุปกรณ์เกี่ยวกับสายตาต่างๆ ตั้งแต่แว่นตาไปจนถึงกล้องโทรทรรศน์ แน่นอนว่าไม่สามารถสร้างขึ้นได้หากไม่มีการศึกษาปรากฏการณ์แสง