Ανάκλαση και διάθλαση του φωτός

1. Ανάκλασηκαι διάθλασητου φωτός

2. Ανάκλασητου φωτός Diego Velasquez: Η τουαλέτα της Αφροδίτης

3. Όταν μία φωτεινή δέσμη, που διαδίδεται σε ένα μέσο διάδοσης, συναντήσει τη διαχωριστική επιφάνεια, που χωρίζει αυτό το μέσο από ένα άλλο, τότε • ένα μέρος της ανακλάται προς το αρχικό μέσο διάδοσης, ενώ • ένα άλλο μέρος διαθλάται.

4. Υπάρχει όμως και το ενδεχόμενο να μην υπάρχει καθόλου διάθλαση, αλλά μόνο ανάκλαση! • Το φαινόμενο αυτό ονομάζεταιολική ανάκλαση.

5. Τι λέμε: • γωνία πρόσπτωσηςθπ • γωνία ανάκλασης θα • γωνία διάθλασης θδ • H πορεία μιας ακτίνας είναι αντιστρεπτή.

6. Νόμοι ανάκλασης 1ος νόμος • Η προσπίπτουσα ακτίνα, η ανακλώμενη και η κάθετη βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. 2ος νόμος • Η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης, δηλ.

7. Διάθλαση του φωτός Γιατί το μολύβι στο νερό φαίνεται σπασμένο; • Οι ακτίνες από μία φωτεινή πηγή που βρίσκεται στο νερό, όταν βγαίνουν στον αέρα, εκτρέπονται από την πορεία τους. • Αυτό μας κάνει να βλέπουμε τη φωτεινή πηγή πιο ψηλά από ό,τι πραγματικά βρίσκεται.

8. Από τον αέρα στο νερό

9. Από το νερό στον αέρα

10. Αιτία της διάθλασης: • Η αλλαγή της ταχύτητας του φωτός σε διαφορετικά μέσα. • Μηχανικό μοντέλο διάθλασης:Αμαξάκι από άσφαλτοσε γρασίδι ή στρατιώτες σε παράταξη.

11. Τι συμβαίνει όταν η φωτεινή ακτίνα πέφτει κάθετα στη διαχωριστική επιφάνεια; • Τι προβλέπει στην περίπτωση αυτήτο μηχανικό μοντέλο; • Τι γίνεται στην πραγματικότητα; • Δεν συμβαίνει διάθλαση!

12. Δείκτης διάθλασης n ενός μέσου όπου: c0η ταχύτητα του φωτός στο κενό(ή αέρα) και cη ταχύτητα του φωτός στομέσο. • Για κάθε μέσο: οπότε κάθε μέσοέχει:η > 1 (η = 1, για το κενό ή για τον αέρα)

13. Για ένα μέσο: • οπτικά πυκνότερο = μεγαλύτερος δείκτης διάθλασης. • Επειδή n=c0/c, ο δείκτης διάθλασης nενός μέσου είναι αντιστρόφως ανάλογος της ταχύτητας του φωτός cστο μέσο αυτό.

14. Νόμος της διάθλασης(Νόμος του Snell) • Όταν φωτεινή ακτίνα περνάει από ένα μέσο α (π.χ. αέρας) μέσα σε ένα άλλο μέσο β (π.χ. γυαλί), που έχει μεγαλύτερο δείκτη διάθλασης (ηβ > ηα), τότε η γωνία θβ < θα, δηλ. η διαθλώμενη ακτίνα κάμπτεται και πλησιάζει την κάθετο. Αν ηα < ηβ θα > θβ

15. Επειδή η πορεία μιας φωτεινής ακτίνας είναι αντιστρεπτή, στην αντίστροφη πορεία της συμβαίνουν τα αντίθετα. • Όταν φωτεινή ακτίνα περνάει από οπτικά πυκνότερο σε αραιότερο μέσο, τότε η γωνίαθα < θβ, δηλ. η διαθλώμενη ακτίνα κάμπτεται και απομακρύνεταιαπό την κάθετο. Αν ηα > ηβ θα < θβ

16. Η εκτροπή της διαθλώμενης ακτίνας από την ευθύγραμμη διάδοση είναι τόσο μεγαλύτερη, όσο το μέσο έχει μεγαλύτερο δείκτη διάθλασης • Θυμηθείτε το μοντέλο με το αμαξάκι nνερού=1,33nγιαλιού=1,7 nδιαμαντιού=2,4

17. Για την ακρίβεια, ο νόμος του Snell συνδέει τους δείκτες διάθλασης όχι με τις γωνίες πρόσπτωσης και διάθλασης, αλλά με τα ημίτονά τους.

18. Willebrord Snell (1580-1626) Ολλανδός μαθηματικόςκαι αστρονόμος. Έγινε διάσημος για την ανακάλυψη του νόμου της διάθλασης, που σήμερα έχει το όνομά του.

19. Άμμος Νερό Νερό Αέρας Η αρχή του ελάχιστου χρόνου • Μπορούμε να ερμηνεύσουμετη διάθλαση του φωτός με την αρχή του ελάχιστου χρόνου. • Στο πάνω σχήμα, ο ναυαγοσώστης, για να φτάσει στο άτομο σε κίνδυνο, επιλέγει όχι τη διαδρομή ΑΒ, αλλά τη διαδρομή ΑΓΒ, που είναι διαδρομή ελάχιστου χρόνου. • Γιατί; • Στο κάτω σχήμα το φως «επιλέγει» τη διαδρομή ΑΓΒ, που είναι διαδρομή ελάχιστου χρόνου.

20. Την αρχή του ελάχιστου χρόνου διατύπωσε ο γάλλος μαθηματικός Fermat.

21. Πυκνότερο μέσο Αραιότερο μέσο Όριο Τι συμβαίνει όταν το φως αλλάζει μέσο; Όταν το φως περνάει από ένα μέσο σε ένα άλλο: • η συχνότητά του fδεν αλλάζει(παραμένει σταθερή ίση με τη συχνότητα της πηγής). Γιατί; • αλλάζει όμως το μήκος κύματός του λ. • Γιατί; Πώς το εξηγούμε;

22. Όταν το φως περνάει από ένα μέσο σε ένα άλλο: • αλλάζει η ταχύτητά του, και αφού c = λ f, (f=ct)θα αλλάζει και το μήκος κύματος λ. • Ισχύει: και αλλά οπότε ή Από την τελευταία σχέση αν η2 > η1τότελ1 > λ2

23. Τι μάθαμε • Μία φωτεινή δέσμη, στη διαχωριστική επιφάνεια δύο μέσων, εν μέρει ανακλάται και εν μέρει διαθλάται. • Η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης • Αιτία της διάθλασης: η αλλαγή της ταχύτητας του φωτός σε διαφορετικά μέσα. • Δείκτης διάθλασης n:

24. Όταν φωτεινή ακτίνα περνάει από αραιότερο σε πυκνότερο μέσο, η διαθλώμενη ακτίνα πλησιάζει την κάθετο. • Αντίστροφα, από πυκνότερο σε αραιότερο μέσο, η διαθλώμενη ακτίνα απομακρύνεται από την κάθετο. Όταν το φως περνάει αλλάζει μέσο: • η συχνότητά τουfδεν αλλάζει. • αλλάζει όμως το μήκος κύματός του λ. • Ισχύει:

25. Για το σπίτι • Μελέτη: σ. 18-19 • Ερωτήσεις: 4-7. • Προβλήματα: 2-5, 11.