Главная/Лаборатория/Преломление света
лабораторная № 5 · оптика · 8–11 класс

Преломление света

Почему ложка в стакане «ломается», а бриллиант так сверкает? Поворачивай лазер, меняй среды и поймай момент, когда свет перестаёт выходить наружу.

Параметры

Верхняя среда (n₁)
Нижняя среда (n₂)
Цвет лазера

Лазер можно поворачивать мышью или пальцем прямо на рисунке.

Показания

угол падения α—
угол преломления γ—
критический угол—
отражается—

Измерения: закон преломления

показатель преломления n₂ по графикунужно ≥ 2 точки

Таблица измерений

№α, °γ, °sin α / sin γ

При смене пары сред начинается новая серия измерений.

Ход работы

Цель: проверить закон преломления n₁ sin α = n₂ sin γ и найти критический угол.

  1. Воздух → вода. Для углов 20°, 30°, 40°, 50°, 60° нажимай «Записать измерение». Получается ли sin α / sin γ ≈ 1,33?
  2. Нажми «Поменять среды местами» (вода → воздух). Увеличивай угол α. Что происходит с преломлённым лучом?
  3. Найди угол, при котором преломлённый луч исчезает. Сравни с «критическим углом» в показаниях.
  4. Повтори для стекла и алмаза. У какого вещества критический угол меньше?
  5. Посмотри на «отражается, %». Как он меняется с ростом угла?
  6. Выбери «✎ своя» среда, задай любое n и попроси соседа найти его по графику — без подглядывания в ползунок.
  7. Смени цвет лазера при одном и том же угле. Изменился ли угол преломления? Так возникает радуга (дисперсия).
  8. Нажми «📄 Отчёт» — таблица, график и найденный показатель преломления попадут в отчёт.

Вывод: при переходе в оптически менее плотную среду есть критический угол sin α₀ = n₂/n₁. При больших углах весь свет отражается — так работают оптоволокно и блеск бриллиантов.

Вопросы для самопроверки

Луч переходит из воздуха в воду. Угол преломления больше или меньше угла падения?

Меньше: вода оптически плотнее (n₂ > n₁), луч прижимается к нормали.

Может ли быть полное внутреннее отражение при переходе из воздуха в стекло?

Нет. Оно возможно только при переходе в среду с меньшим показателем преломления.

Почему алмаз сверкает сильнее стекла?

У алмаза огромный показатель преломления (2,42) и маленький критический угол (~24°), поэтому свет многократно отражается внутри камня и выходит в основном через верхние грани.

Чему равен угол преломления при α = 0?

Тоже нулю: луч, падающий перпендикулярно границе, проходит не преломляясь.

Поставь «алмаз → воздух» и медленно увеличивай угол. Поймай момент, когда луч перестаёт выходить наружу!