Блог вчителя фізики та трудового навчання Мухачова Олександра Івановича: Фізика 11 клас

пРОЧИТАТЬ ОБЯЗАТЕЛЬНО и очень внимательно

Порядок работы:

1. Внимательно читаете теоретическую часть урока, просматриваете видеофрагменты, иллюстрации которые помогут вам лучше понять новую тему.

2. Делаете конспект в рабочую тетрадь в который записываете термины, определения, формулы.

3. Отвечаете на "запитання для уроку" устно. Если они требуют письменного ответа, то даёте его в рабочую тетрадь.

4. После задач вы можете увидеть надпись (Перейдіть за посиланням для перегляду розв’язку задачі), которая даёт возможность просмотреть решение задачи кликнув на ее номер.

5. При выполнении д/з обязательно работаете с учебником, и выполняете в рабочей тетради задачи, фото которых отправляете мне на электронную почту.

6. После некоторых тем есть тестовые задания которые обязательны к выполнению. Контрольные работы тоже обязательны для выполнения.

7. ПІСЛЯ ТЕСТІВ ТА ЗАВДАНЬ КОНТРОЛЬНИХ ТА САМОСТІЙНИХ РОБІТ ВИ МОЖЕТЕ ПОБАЧИТИ НАПИС "Заполните форму для ответа", ПЕРЕЙШОВШИ ЗА ЯКИМ ВИ МОЖЕТЕ ВПИСАТИ ВАРІАНТИ ВІДПОВІДЕЙ ТА ВІДРАЗУ ПОБАЧИТИ КІЛЬКІСТЬ НАБРАНИХ БАЛІВ. Фото тестов присылать не нужно.

8. ВАЖНО При выполнении тестов, самостоятельных и контрольных работ в форму заносить только цифру в единицах СИ (если не указано другого), без единиц измерения и с точностью указанной в условии задачи, иначе ответ будет засчитан как не правильный.

9. Семестровое оценивание будет выставлятся на основе выполненных работ указанных выше.

10. Отсутсвие вышеперечисленного будет караться неаттестацией.

РОЗВ’ЯЗКИ ДОМАШНІХ ЗАДАЧ, ПИСЬМОВИХ РОБІТ НАДСИЛАТИ НА ЕЛЕКТРОННУ СКРИНЬКУ MUHACHOV15081976@GMAIL.COM

ВАЖНО При выполнении тестов, самостоятельных и контрольных работ в форму заносить только цифру в единицах СИ (если не указано другого), без единиц измерения и с точностью указанной в условии задачи, иначе ответ будет засчитан как не правильный

Тема Оптична система ока людини. Вади зору.

16/03/2020

Міркуємо разом. Матінка – природа нагородила нас великим дарунком – оком, адже бачити світ – велике щастя. Зір дає людині можливість отримувати 90 % інформації. Великий вчений, мислитель, винахідник, митець Леонардо да Вінчі говорив наступне:

« Око є вікном людського тіла, через котре він споглядає на свою дорогу і насолоджується красою світу… Воно виміряло висоту та величину світил, воно відкрило стихії…, воно породило архітектуру, перспективу та божественний живопис. Воно рухає людей зі сходу на захід, воно винайшло мореплавство, відкрило вогонь і отримало те, що забирає у нього темряву.»

Захоплення перед відомим інструментом людського тіла – оком – продовжується і нині, адже орган зору людини - око - один із найдосконаліших і водночас найпростіших оптичних пристроїв.

Як влаштоване око?

Чому деякі люди погано бачать і як скоригувати їхній зір?

Як з особливостями людського зору пов’язане виробництво мультиплікаційних фільмів?

Спробуємо відповісти на ці та інші запитання.

Оптична система ока людини. Око людини — це природна оптична система. Око складається з кількох оптичних елементів, які разом призначені для створення зображення. Око має форму кулі діаметром приблизно 25 мм і зовні вкрите щільною непрозорою оболонкою — склерою. Передня частина склери переходить у прозору рогову оболонку — рогівку, що діє як збиральна лінза й забезпечує 75 % здатності ока заломлювати світло. Ізсередини склера вкрита судинною оболонкою, яка в передній частині ока переходить у райдужну оболонку — райдужку. У центрі райдужки є круглий отвір — зіниця. Зіниця звужується в разі збільшення освітленості й розширюється в разі її ослаблення.

Мал. Будова ока.

Здатність ока пристосовуватися до різної освітленості називають адаптацією. Лише кілька фотонів світла достатньо для роботи ока.

За зіницею розташований кришталик — збиральна лінза, яка завдяки скріпленим із нею м’язам може змінювати свою кривизну, а отже, оптичну силу. В утворенні зображення бере участь і склисте тіло — прозора драглиста маса, що заповнює простір між кришталиком і сітківкою.

Оптична сила ока складає порядку 70 дптр. Більше половини припадає на рогівку, 3-5 дптр мають разом рідина передньої камери і скловидне тіло, решта – кришталик.

Демонстрація. Будова ока ( модель оптичної системи ока).

Світло, яке потрапляє в око, заломлюється в рогівці, кришталику та склистому тілі. У результаті на сітківці — світлочутливій поверхні очного дна — утворюється дійсне, зменшене, обернене зображення предмета.

Мал. Утворення зображення в оці.

Демонстрація. Модель утворення зображення на сітківці ока (колба з водою закрита гумовою пробкою, збиральна лінза, свічка, сірники, штатив з муфтою та кільцем).

Якщо людина має гарний зір, вона бачить чіткими як далеко, так і близько розташовані предмети. Це відбувається тому, що в разі зміни відстані до предмета кришталик змінює кривизну, тобто змінює свою оптичну силу.

Здатність кришталика змінювати свою кривизну в разі зміни відстані до розглядуваного предмета називають акомодацією.

Дослідження. За допомогою флеш-анімації “Акомодація ока” виконайте спостереження за змінами кришталика ока при його акомодації.

Якщо людина дивиться на віддалені предмети, в її око потрапляють майже паралельні промені. У цьому випадку око найбільш розслаблене. Чим ближче розташований предмет, тим сильніше напружується око (м’язи ока збільшують кривизну кришталика).

Найменшу відстань, на якій око бачить предмет практично не втомлюючись, називають відстанню найкращого зору.

Для людини з нормальним зором відстань найкращого зору дорівнює приблизно 25 см. Саме на цій відстані така людина тримає книжку.

Найменша кутова відстань між сусідніми об'єктами, яку може розрізнити зір, відповідає куту в 1/ (хвилину) дуги або ~0,0170.. Для роздільного бачення двох точок необхідно, щоб між збудженими колбочками була мінімум одна не збуджена. Оскільки діаметр колбочок у місці найбільшої гостроти зору, у центральній ямці плями, дорівнює 3 мкм, то роздільне бачення можливе за умови, що зображення на сітківці не менше 5 мкм.

Легше розрізнити ті предмети, які видно під великим кутом зору, бо при збільшенні кута зору збільшується зображення на сітківці.

Відео. Око. Вади зору. Окуляри. (Час показу 8:12 хв)

Інерція зору. Якщо швидко переміщувати в темряві бенгальський вогонь, то спостерігач побачить світні фігури, утворені «вогняним контуром». Під час швидкого обертання каруселі її різнокольорові лампи, зливаючись, виглядають для спостерігача як кільця. Очі людини весь час кліпають, при цьому ми не помічаємо, що в певний інтервал часу предмет, на який ми дивимося, стає невидимим. Усі описані явища пояснюються інерцією зору. Річ у тім, що після того як зображення предмета зникає із сітківки ока (предмет прибирають, припиняють освітлювати, затуляють непрозорим екраном тощо), зоровий образ, викликаний цим предметом, зберігається протягом 0,1 с.

Інерцію зору використовують в анімаційному кіно. Картинки на екрані дуже швидко (24 рази на секунду) змінюють одна одну; під час їх зміни екран не освітлюється, але глядач цього не помічає, а просто бачить низку картинок, що чергуються. Так на екрані створюється ілюзія руху.

На інерції зору також базується застосування стробоскопа. Стробоскоп являє собою джерело світла, що випромінює світлові спалахи через малі рівні інтервали часу. Під час фотографування об’єктів, що освітлені стробоскопом, отримують стробоскопічні фотографії.

Рис. Стробоскоп та стробоскопічні фотографії.

Вади зору та їх корекція.

Відео. Модель оптичної системи ока (Час показу 2:39 хв)

Розмір H зображення предмета на сітківці визначається кутом зору φ - кутом із вершиною в оптичному центрі ока, утвореним променями, напрямленими на крайні точки предмета.

Зазвичай кут зору, під яким людина розглядає предмет, є досить малим ( φ < 0 1, рад). Для таких кутів, як вам відомо з математики: φ≈sinφ≈tgφ . Саме тому ми визначаємо кут зору як відношення катетів.

Цікавинки про зір. Ви, мабуть, помічали, що, коли настають сутінки, яскраві кольори «тьмяніють» і світ стає «чорно-біло-сірим». Так що не випадково народилося прислів’я «уночі всі коти сірі»! Але як тільки зійде сонце, ранок знову радує нас яскравими барвами. Чому ж так відбувається? Річ у тім, що вже знайомі вам палички, які відрізняють темне від світлого, дуже чутливі до світла, а колбочки, що розрізняють колір, набагато менш чутливі. Тому за слабкого освітлення «працюють» переважно палички. Внаслідок цього ми й бачимо (у буквальному сенсі цього слова!) результат їхньої роботи — чорно-біло-сірий світ.

У сітківці ока людини є 3 види колбочок, максимум чутливості яких припадає на червону, зелену і синю ділянки видимого спектру, тобто відповідає трьом „основним“ кольорам. Криві їх спектральної чутливості частково перекриваються, що забезпечує розпізнавання тисяч кольорів і відтінків у спектральному діапазоні довжин світлових хвиль 400—700 нм. Дуже сильне світло подразнює всі 3 типи рецепторів і тому сприймається як випромінювання сліпучо-білого кольору.

Ісаак Ньютон свою здогадку про те, що ми бачимо навколишній світ через тиск світла на сітківку ока, перевірив наступним чином: вирізавши зі слонової кістки тонкий випуклий зонд, запустив його собі в око і натиснув ним на задню сторону очного яблука. Кольорові спалахи та круги , які виникли під час експеременту тільки підтвердили гіпотезу вченого.

Запитання до уроку.

Запитання 59.1. Назвіть елементи оптичної системи ока людини.

Запитання 59.2. За якої умови кришталик ока стає більш опуклим: коли око розглядає близький предмет чи далекий?

Запитання 59.3. На якій відстані від очей треба розмістити плоске дзеркало, щоб якнайкраще роздивитися своє обличчя без напруження очей? Який недолік зору має людина, яка без напруження розглядає своє обличчя в дзеркалі на відстані 15 см?

Запитання 59.4. Яку ваду зору виправляють окуляри зі збиральними лінзами? розсіювальними лінзами?

Запитання 59.5. Кришталик людського ока може змінювати свою кривизну. Для чого це потрібно?

Запитання 59.6. На якому “екрані” створює зображення наше око? Яке це зображення?

Запитання 59.7. Як змінюються фокусна відстань і оптична сила кришталика ока, коли людина переводить очі зі сторінки книжки на хмари за вікном?

Запитання 59.8. Які лінзи (збиральні чи розсіювальні) використовують в окулярах, призначених для короткозорих людей? Відповідь обґрунтуйте.

Запитання 59.9. Який дефект зору (короткозорість чи далекозорість) у людини, що користується окулярами зі збиральними лінзами? Відповідь обґрунтуйте.

Запитання 59.10. Ви знайшли окуляри. Запропонуйте спосіб, за допомогою якого можна визначити, короткозорість чи далекозорість в їхнього власника.

Запитання 59.11. Короткозора людина опинилася на безлюдному острові. Чи зуміє вона розпалити вогнище, використовуючи лінзи окулярів як запалювальні скельця? Відповідь обґрунтуйте.

Запитання 59.12. У воді людина бачить розмиті контури навколишніх предметів. Чи означає це, що під водою око стає дуже короткозорим або дуже далекозорим? Відповідь обґрунтуйте.

Домашнє завдання.

Підручник: § 28.

Задача 59.2. Скільки картинок потрібно намалювати художнику, щоб одержати мультиплікаційний фільм тривалістю 10 хв?

Задача 59.3. Лікар рекомендував Сергію носити окуляри з оптичною силою -1 дптр. Яку ваду зору він знайшов у Сергія? Яка фокусна відстань лінз прописаних окулярів?

Тема Розв’язування задач на оптичні системи

Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 61.2. (Перейдіть за посиланням для перегляду розв’язку задачі) Далекозора людина, читаючи текст, користується окулярами, оптична сила яких +2дптр. На якій відстані вона, не напружуючи очей, читатиме текст без окулярів? (В. 50 см)

Задача 61.3. (Перейдіть за посиланням для перегляду розв’язку задачі) Коли людина знімає окуляри, їй зручно читати, тримаючи книжку на відстані 40 см від очей. Яка оптична сила її окулярів? Відстань найкращого бачення для нормального ока становить 25 см. Відповідь запишіть у діоптріях.

Задача 61.4. (Перейдіть за посиланням для перегляду розв’язку задачі) Хлопчик стоїть на відстані 17 м від будівлі заввишки 6 м. Яка висота зображення цієї будівлі на сітківці ока? Вважайте, що око є тонкою лінзою з фокусною відстанню 17 мм. (В. 6 мм)

Запитання до уроку.

Запитання 61.1. Око крокодила акомодується не у разі зміни кривизни кришталика, а у разі його переміщення далі або ближче від сітківки. Куди рухається кришталик при наближенні крокодила до предмета?

Запитання 61.2. Чому із збільшенням зображення його освітленість зменшується?

Запитання 61.3. Який дефект зору “з’явиться” у риби, якщо її вийняти з води, - короткозорість чи далекозорість?

Запитання 61.4. Маленький предмет можна добре розглянути з малої (менше 10 см) відстані крізь маленький (діаметром від 0,5 мм до 1 мм) отвір у аркуші картону або чорного паперу. Який принцип дії такого простого оптичного приладу?

Запитання 61.5. Око крокодила акомодується не у разі зміни кривизни кришталика, а у разі його переміщення далі або ближче від сітківки. Куди рухається кришталик при наближенні крокодила до предмета?

Запитання 61.6. Чому із збільшенням зображення його освітленість зменшується?

Запитання 61.7. Як залежить розмір зображення предмета від відстані між предметом і отвором камери-обскура.

Запитання 61.8. Як впливає розмір отвору камери-обскура на якість одержуваного зображення?

Запитання 61.9. З трьох щільно складених лінз утворили плоскопаралельну пластинку. Оптичні сили першої та другої лінзи відповідно дорівнюють 2 дптр та -5 дптр. Яка оптична сила третьої лінзи?

Домашнє завдання.

Підручник: § 28 - повторити.

Задача 61.7. Визначити фокусну відстань і оптичну силу окулярів, що виправляють недоліки далекозорого ока, для якого відстань найкращого зору 50 см.

Контрольна робота з теми:«Геометрична оптика»

17/03/2020

При решении задач производить округления до сотых по правилам округления
ВАЖНО При выполнении тестов, самостоятельных и контрольных работ в форму заносить только цифру в единицах СИ (если не указано другого), без единиц измерения и с точностью указанной в условии задачи, иначе ответ будет засчитан как не правильный

Для оценивания работы заполните форму

1. Відбивання світла від дуже гладеньких поверхонь називається:

а) Дзеркальним відбиванням; б) Розсіяним відбиванням;

в) Світлове відбивання; г) Поверхневе відбивання.

2. Здатність кришталика змінювати свою кривизну в разі зміни відстані до розглядуваного предмета називають:

а) Адаптацією; б )Акомодацією; в) Інерцією; г) Оптимізацією.

3. Зображення предмета в плоскому дзеркалі:

а) дійсне, реальне; б) уявне, реальне; в) зменшене уявне; г) збільшене уявне.

4. Зелене скло, через яке дивляться на Сонце…

а) відбиває всі промені, крім зеленого; б) відбиває тільки зелені промені;

в) поглинає тільки зелені промені; г) поглинає всі промені, крім зеленого.

5. Кут падіння променя на соняшникову олію 60°, а кут заломлення 36°. Знайти показник заломлення олії. (Розвязати задачу та відповідь занести до форми)

6. Знайдіть показник заломлення середовища, якщо світло в ньому поширюється зі швидкістю 240 000 000 м/с.(Розвязати задачу та відповідь занести до форми)

7. На поверхню деякої рідини із повітря падає промінь світла під кутом 30^о до поверхні. Визначте кут відбивання світла . (Розвязати задачу та відповідь занести до форми)

8. Яка фокусна відстань збиральної лінзи з оптичною силою 5 дптр? (Розвязати задачу та відповідь занести до форми)

Тема Дисперсія світла. Спектроскоп.

19/03/2020

Дивовижний світ кольорів. Із людських органів чуття найбільше інформації про довкілля дає нам зір. Людина бачить електромагнітні хвилі у видимому діапазоні - так зване біле світло.

Сонце все освітлює одним і тим же світлом, але довкола нас світ різнокольоровий. Зелене листя дерев, золотавий відтінок стиглої пшениці, веселка над різнобарв’ям луків, неосяжна блакить літнього неба у погожу днину...

З давніх-давен людям була відома гра кольорів у гранованих алмазах і скляних призмах. На Сході, зокрема в Китаї, прикраси у вигляді таких призм, що давали райдужні відблиски, належали до найулюбленіших. А взимку різнокольоровими вогнями блищали крижинки.

Питання про різноманітну забарвленість тіл цікавило багатьох дослідників. Деякі з них вважали, що колір - це властивість самого тіла. Існувала також думка про утворення різних кольорів як суміші світла й темряви. Але протягом тривалого часу в поясненні цього питання панувала невизначеність. Лише експериментальні дослідження Ньютона дозволили встановити зв’язок між чудовими барвами веселки та кольорами тіл.

У лютому 1672 року на засіданні королівського наукового товариства Ісаак Ньютон виступив із повідомленням на тему “Нова теорія світла і кольорів”. У цьому повідомленні він стверджував, що “найбільш дивовижна та чудова суміш кольорів - біле світло”. Причиною є те, що природне світло складається з суміші кольорів.

Досліди Ньютона. Дисперсія світла. Якщо пучок світла пропустити через тригранну призму, на екрані побачимо різнокольорову смужку - спектр.

Спектр - це кольорова картинка, яка складається з семи кольорів, розташованих у строго визначеному порядку.

Проходячи через призму, складові білого світла заломлюються по-різному.

Найбільше заломлюється фіолетове світло, найменше - червоне. Це виникає внаслідок того, що в даному середовищі світлові промені різних кольорів поширюються з різними швидкостями. Пучки світла, що мають меншу швидкість поширення, заломлюються більше.

Демонстрація. Заломлення світла на призмі.

Явище розкладання білого світла на кольори при його проходженні через межу поділу середовищ називають дисперсією.

У видимій частині спектра розрізняють сім основних кольорів: червоний, оранжевий, жовтий, зелений, блакитний, синій, фіолетовий. Для кращого запам’ятовування порядку розташування кольорів у спектрі можна використати приказку:

Відео. Розклад білого світла в спектр.

Досліди Ньютона полягали у розкладанні білого світла у спектр за допомогою призми. Очевидно, що, якщо скласти всі кольори одержаного спектру, світло буде білим.

Це легко перевірити за допомогою “диска Ньютона” (круг, на якому нанесено кольори спектру). Якщо обертати його з певною швидкістю, ми побачимо, що диск має білий колір.

Демонстрація. Синтез кольорів за допомогою диска Ньютона.

Чому ми бачимо світ кольоровим? Різнобарвність і краса навколишнього світу зумовлені відбиванням чи поглинанням світлових променів різних кольорів, що входять до складу білого світла.

Ви вже знаєте, що біле світло є складеним, тобто є сумішшю всіх кольорів веселки. Якщо вилучити з цього набору деякі кольори, то залишена частина спектра сприйматиметься оком як така, що має деякий колір.

Нехай біле (наприклад, сонячне) світло падає на предмет, що поглинає «червоні» промені, а всі інші — відбиває. Якого ж кольору буде світло, відбите від цього предмета?

У ньому не вистачатиме червоної частини спектра, і тому він сприйматиметься оком як зеленуватий.

Зеленого кольору листю рослин надає хлорофіл — хімічна сполука, що «відповідає» за фотосинтез (перетворення сонячної енергії в хімічну енергію органічних речовин).

Хлорофіл поглинає переважно червоні й сині промені. У результаті відбитий від листка рослини «залишок» сонячного спектра набуває зеленого забарвлення.

А ось пелюстки червоної троянди, навпаки, дуже «охоче» відбивають саме «червоні» промені, а промені решти спектра поглинають. Саме тому троянда й червона!

Непрозорі тіла, що поглинають світлові промені всіх кольорів - є чорними, ті що відбивають промені всіх кольорів - є білими. Непрозорі тіла зафарбовуються у той колір, промені світла якого вони відбивають.

Дуже часто виникає питання: чому деякі тіла є прозорими? Чи поглинають вони світло, що падає на них? Звісно, поглинають, але в малій кількості і при цьому світло всіх кольорів однаковою мірою. Таким чином, у світлі, що пройшло через прозорий предмет, не порушується кількісне співвідношення між різними кольорами.

Якщо прозоре тіло поглинає світло різних кольорів неоднаково, то воно має відповідне забарвлення. На цьому грунтується виготовлення світлофільтрів. Наприклад, червоний світлофільтр виготовляють зі скла, що не поглинає червоних променів світла, зелений світлофільтр - не поглинає зелених променів...

Демонстрація. Спостереження кольорових предметів через світлофільтр.

На білому аркуші паперу написали слова жовтим, зеленим, синім та червоним кольором. Для експерименту взяли жовте та червоне скельця. Коли скельця поклали на зелені та сині літери, то крізь скло здавалося, що літери чорні. Якого кольору стануть жовті та червоні літери, якщо на них покласти відповідно жовте та червоне скельце? Відповідь обґрунтуйте.

Якщо із спектра диску Ньютона прибрати один із кольорів, то решта дадуть колір, що має назву доповняльного.

Кольори світлових променів, які під час накладання утворюють біле світло, називають доповняльними.

Наше око не здатне відрізняти, чи окремий це колір, чи отриманий у результаті змішування. Чистий спектральний колір і доповняльний лежать на кольоровому крузі один навпроти іншого.

На малюнку показані спектральні кольорові пари, які при складанні дають білий колір.

Так, доповняльними один до одного є червоний і зелений кольори, жовтий і фіолетовий, а також синій і жовтогарячий. Знати доповняльні кольори важливо для художників і дизайнерів: завдяки використанню таких кольорів можна створити збалансовану, комфортну для ока комбінацію кольорів.

Особливе значення для кольорового зору має складання червоного, зеленого і синього кольорів. При їх складанні отримується біле світло. На цьому засновані кольорове кіно, кольорова фотографія, кольоровий друк, кольорове телебачення.

Нанесіть обережно на екран телевізора крапельку води: вона відіграватиме роль маленької, але досить сильної лінзи. Крізь цю лінзу ви ясно побачите, що будь-яке кольорове зображення складається зі світних точок усього трьох кольорів — червоних, зелених і синіх, тобто саме тих, до яких найчутливіші колбочки сітківки ока.

Наприклад, там, де на екрані білий колір, ці три точки матимуть приблизно однакову яскравість. А там, де на екрані видно жовтий колір, ви не побачите жовтих точок: ви побачите тільки червоні й зелені точки — що узгоджується з розказаним вище про те, як око розрізняє кольори.

Те, що для отримання кольорового зображення в телевізорі обрано саме ті кольори, до яких чутливі різні типи колбочок сітківки ока, не випадковий збіг, а результат успішної співпраці фізиків і біологів.

Оптичні явища в атмосфері. До оптичних явищ, зумовлених розсіюванням світла в атмосфері, належить веселка - кольорова смуга у вигляді дуги, що спостерігається на фоні дощових хмар або дощу, коли дощова хмара знаходиться попереду спостерігача, а сонце - позаду. Веселка знаходиться на відстані 1-2 км від спостерігача, її можна побачити на відстані 2-3 м на фоні водяних краплин фонтанів. Часто виникає побічна веселка, концентрична до першої, з оберненим розміщенням кольорів.

Першу ґрунтовну відповідь на питання “Як утворюється веселка?” дав французький учений Р. Декарт у 1637 році. Згідно з його вченням, веселка утворюється внаслідок заломлення сонячних променів на поверхні кулеподібної водяної краплі, їх відбивання від задньої поверхні краплі і повторного заломлення при виході з краплі.

Чи замислювалися ви над тим, чому в ясний сонячний день небо має блакитний колір? Це явище відіграє у природі значну роль і пов’язане з розсіюванням сонячного світла в атмосфері Землі. Не всі кольори, що утворюють біле світло, розсіюються однаково. Виявляється, що найкраще в чистому повітрі розсіюються блакитні промені. Саме тому небо має блакитний колір. За наявності в атмосфері крапель води та частинок пилу розсіювання всіх семи кольорів спектру відбувається рівномірніше, і колір неба стає менш блакитним, а саме - білястим.

Процес розсіювання світла полягає в тому, що напрямок поширення світлових променів стає відмінним від напрямку поширення променів, що падають на це середовище.

Ви, мабуть звертали увагу на те, що під час заходу Сонце має золотисто-жовтуватий, а іноді червоний колір. Це відбувається внаслідок того, що під час заходу Сонце знаходиться біля горизонту. Відповідно промені світла проходять крізь атмосферу більший шлях порівняно з тим, коли Сонце знаходиться в зеніті (над головою).

Коли повітря атмосфери чисте,то колір Сонця під час його заходу здається нам золотисто-жовтим (тоді говорять, що наступного дня буде гарна погода).

Коли в атмосфері містяться частинки пилу, крапельки води (туман), то під час заходу Сонця найменше розсіюються червоні промені. І, тому, колір Сонця здається нам червоно-рожевим (тоді говорять, що наступного дня буде погана погода).

Така властивість червоних променів, найменше розсіюватися, використовується у випадках, коли потрібно попередити про небезпеку. Наприклад, червоний колір світлофора забороняє проїзд автомобілів і прохід пішоходів. Такий колір видно здалеку, навіть у тумані.

Забарвлюються в червоно-рожевий колір і хмари - таким є походження ранкової та вечірньої заграв.

Досить часто можна спостерігати красиве оптичне явище - гало. Гало виникають внаслідок заломлення та відбивання світла у кристаликах льоду перистих хмар. Найбільш поширена форма гало - це райдужні кільця навколо Сонця або Місяця. Досвідчений спостерігач може бачити гало до 200 разів на рік (в Україні гало можна спостерігати 70-120 разів на рік, але переважно у вигляді малопомітного явища). Яскраве і помітне гало з’являється 10-20 разів на рік. Поява гало часто свідчить про зміни в погоді - похолодання, прихід вологих атмосферних фронтів.

Рідкісне атмосферне явище ще відоме як «вогняна веселка» виникає при ламанні горизонтальних сонячних променів сонця що сходить або заходить через горизонтально розташовані кристалики льоду хмар . У результаті виходить свого роду стіна, пофарбована в різні кольори веселки. Фото зроблено в небі Вашингтона в 2006 році.

До оптичних явищ належить також мерехтіння зірок. Воно зумовлене змінами густини атмосфери землі. Зміни густини атмосфери Землі викликають зміни її показника заломлення. Світлові промені, що поширюються від зірок до Землі, проходять крізь атмосферу. Оскільки зміни показника заломлення в атмосфері мають випадковий характер, то спостерігається мерехтіння зірок унаслідок випадкової зміни поширення світла.

3. Запитання до уроку.

Запитання 65.1. Яке явище називають дисперсією світла?

Запитання 65.2. Назви основні кольорові складові білого світла.

Запитання 65.3. Що таке спектр?

Запитання 65.4. Де у природі можна спостерігати розкладання білого світла на кольорові складові?

Запитання 65.5. З якими оптичними явищами пов’язане утворення веселки.

Запитання 65.6. До світла якого кольору — зеленого чи червоного — чутливість ока є вищою?

Запитання 65.7. Чому небо у ясний сонячний день здається блакитним?

Запитання 65.8. Чому диск вранішнього та вечірнього Сонця здається червонуватим?

Запитання 65.9. У той час як туман здається білуватим, Сонце крізь туман видно у вигляді червоного диска. Поясніть це явище.

Запитання 65.10. У 1883 р. на острові Кракатау сталося виверження вулкана, що зруйнувало острів і викинуло в атмосферу величезну кількість дрібного попелу. Поясніть, чому протягом декількох років після виверження на великих відстанях від острова спостерігалися інтенсивні червоні заграви?

Запитання 65.11. У романі Жуля Верна “Зелений промінь” героїня мандрувала з метою побачити останній промінь сонячного світла. Він не червоного кольору, як ми звикли часто бачити перед заходом Сонця, а зеленого. Як пояснити це явище? (Підказка: атмосфера Землі для нашого зору є величезною повітряною призмою, повернутою основою вниз).

4. Домашнє завдання.

Підручник: §13.

5. Перевір себе.

тест к теме Дисперсія світла. Спектроскоп
ВАЖНО При выполнении тестов, самостоятельных и контрольных работ в форму заносить только цифру в единицах СИ (если не указано другого), без единиц измерения и с точностью указанной в условии задачи, иначе ответ будет засчитан как не правильный

При решении задач производить округления до сотых по правилам округления

Для оценивания работы заполните форму

Запитання .1.Т. Яке світло зазнає найбільшого відхилення внаслідок проходження через скляну призму?

А. Червоне;

Б. Жовте;

В. Фіолетове;

Г. Зелене;

Д. Блакитне.

Запитання .2.Т. На рисунку схематично показано розкладання білого світла скляною призмою. Визначте можливі кольори показаних на рисунку ділянок спектра.

А. 1-жовтий, 2-червоний, 3-зелений;

Б. 1-червоний, 2-синій, 3-жовтий;

В. 1-червоний, 2-зелений, 3-фіолетовий;

Г. 1-фіолетовий, 2-жовтий, 3-червоний.

Запитання .3.Т. Укажіть правильне твердження. При переході світлового променя з води у скло

А. кут падіння більший за кут заломлення

Б. кут падіння менший за кут заломлення

В. кут падіння дорівнює куту заломлення

Г. для червоного світла кут падіння більший за кут заломлення, а для фіолетового світла - навпаки

6. Для допитливих.

Інформаційна сторінка. Барви води. Зелений промінь. Чому вода у відкритому морі так часто буває синьою, ближче до узбережжя - блакитною, а біля берега - прозорою, і чому деякі ділянки моря забарвлені у зелений колір? Зелений промінь — рідкісне оптичне явище: спалах зеленого світла в момент зникнення сонячного диска за горизонтом (зазвичай морським) або появи його з-за обрію. Триває кілька секунд.

Відео. Спектрометр із смартфона своїми руками.

Інтерференція світла.

30/03/2020

Інтерференція світла. Вперше явище інтерференції було незалежно виявлено Робертом Бойлем (1627—1691) і Робертом Гуком (1635—1703). Вони спостерігали виникнення різнобарвного забарвлення тонких плівок (інтерференційних смуг), подібних масляним або бензиновим плямам на поверхні води.

а)

б)

в)

Мал. Інтерференція білого світла(а) в бензиновій плямі на поверхні води, (б) в мильній плівці, в) в оксидній плівці.

У 1801 році Томас Юнг (1773-1829 рр..), ввівши «Принцип суперпозиції», першим пояснив явище інтерференції світла та ввів термін «інтерференція» (1803 р).

Освітимо поверхню двома пучками світла, які поширюються від одного джерела і накладаються один на одний. Такі хвилі матимуть однакову частоту та сталу різницю фаз.

Хвилі називаються когерентними, якщо вони мають однакову частоту і в точках накладання – сталу різницю фаз.

Інтерференція хвиль — явище накладання двох або більше когерентних світлових хвиль в результаті чого в одних місцях спостерігається підсилення результуючої хвилі (інтерференційний максимум), а в інших місцях послаблення (інтерференційний мінімум).

В 1802 році Т. Юнг виконав демонстраційний експеримент зі спостереження інтерференції світла, отримавши інтерференцію від двох щілинних джерел світла; пізніше цей дослід став класичним.

Мал. Інтерференція світла від двох щілинних джерел.

Умова інтерференційного максимуму (підсилення) коливань:

, де

Умова інтерференційного мінімуму (послаблення) коливань:

, де

Число

визначає порядок максимуму чи мінімуму в інтерференційній картині. Для білого світла

— порядок спектра.

Відео. Інтерференція світла від двох щілинних джерел світла
Відео. Дослід Юнга

Спостереження інтерференції світла.

Мал. а) Інтерференція світла в біпризмі Френеля; б) Інтерференція світла від двох щілин різного розміру.

Якщо тонку плівку однакової товщини освітлювати монохроматичним світлом, то при розгляданні під різними кутами зору її поверхня буде здаватися то темною, то забарвленою в той самий колір, що і колір світла, яке падає.

Монохроматичне світло - видиме електромагнітне проміння однієї певної й строго постійної частоти. Походження терміна пов'язане з тим, що зміна частоти світлових променів сприймається людиною як зміна їх кольору.

У природному світлі колір плівки буде змінюватися при зміні кута падіння світла на її поверхню.

Мал. Інтерференція в тонкій плівці однакової товщини.

Якщо товщина плівки змінюється (клин), то у монохроматичному світлі на поверхні плівки утворяться темні і світлі смуги. У природному світлі інтерференційні максимуми будуть кольоровими.

Мал. Інтерференція на клину.

Візьмемо плоску скляну пластинку і покладемо на неї плоско-опуклу лінзу великого радіуса кривизни. Спрямуємо на лінзу широкий пучок світла. Навколо точки стикання лінзи і пластинки побачимо концентричні світлі і темні кільця.

а)

б)

в)

Мал. а) Утворення кілець Ньютона ; б) Кільця Ньютона в білому світлі; в) Кільця Ньютона при освітленні монохроматичним світлом різних довжин хвиль.

У фізиці їх називають кільцями Ньютона, на честь ученого, який вперше спостерігав і описав їх.

Мал. Кільця Ньютона.

Картина, що спостерігається, є проявом явища інтерференції в системі лінза—пластинка. Якщо пучок світла падає на плоску поверхню лінзи, то він частково проходить крізь неї, відбивається від нижньої поверхні лінзи та поверхні скляної пластинки. Внаслідок цього утворюються два когерентні пучки, які утворюють стійку інтерференційну картину. Якщо пучок широкий і охоплює всю плоску поверхню лінзи, то в ній спостерігатимуться темні і світлі концентричні кільця. Пригадавши умови утворення інтерференційної картини, можна дійти висновку, що темні смуги охоплюють усі точки простору між лінзою і пластинкою, в яких різниця ходу між відбитими пучками дорівнює непарній кількості півхвиль. Відповідно для світлих смуг різниця ходу відбитих пучків дорівнює парній кількості півхвиль.

Радіуси кілець Ньютона для хвиль різної довжини будуть різними. Це добре видно з фотографії кілець для зеленого і червоного світла. Знаючи радіус кривизни лінзи, за розмірами кілець Ньютона можна визначити довжину хвилі падаючого світла.

Кільця Ньютона спостерігатимугься і тоді, коли світло проходить крізь лінзу і пластинку. Проте в цьому разі темні і світлі кільця поміняються місцями.

Демонстрація. Спостереження інтерференції. (Кільця Ньютона, оксидна плівка, мильні бульбашки).

Ідею кілець Ньютона застосовують для високоточного контролю якості оброблюваних поверхонь. Для цього на контрольовану поверхню кладуть плоску пластинку, якість якої відома. Якщо пластинку освітлювати монохроматичним світлом, то в тих місцях, де поверхні не стикаються, з'являться інтерференційні смуги, форма яких відповідатиме формі нерівностей досліджуваної поверхні. Розміри цих нерівностей можна визначити з точністю до півдовжини хвилі використаного світла.

Запитання до уроку.

Запитання 62.1. Яке світло називають монохроматичним?

Запитання 62.2. Що таке інтерференція світла?

Запитання 62.3. Які хвилі називають когерентними?

Запитання 62.4. Назвіть умови інтерференційних максимумів та мінімумів.

Запитання 62.5. Як утворюється інтерференційна картина в тонких плівках?

Запитання 62.6. Як утворюються кільця Ньютона?

Домашнє завдання.

Підручник: §.

Перевір себе.

Запитання .1.Т. Забарвлення мильної бульбашки переважно залежить від

А. кольору мила, розчиненого у воді.

Б. температури повітря, яким заповнена бульбашка.

В. товщини мильної плівки.

Г. діаметра мильної бульбашки.

Тема Розв'язування задач на дисперсію та інтерференцію світла.

31/03/2020

Домашнє завдання.

Підручник: параграфи 57-60 - повторити.

Задача 67.6. Довжина світлової хвилі у воді (n=1,33) дорівнює 440 нм. Якою є довжина цієї хвилі у повітрі?

Задача 67.7. Знайдіть довжину світлової хвилі, якщо в дифракційному спектрі максимум 2 порядку спостерігається за умови, що оптична різниця ходу становить 1,15 мкм.

Тема Дифракція, поляризація та дисперсія світла.

02/04/2020

Дифракція світла. Дифракція була відкрита Франческо Грімальді в кінці XVII ст. Усі досліди, які підтверджують прямолінійність поширення світла, проводять з об'єктами, розміри яких великі порівняно з довжиною хвилі. Якщо пучок світла спрямувати крізь отвір діаметром у декілька сантиметрів, то на екрані спостерігатиметься чітка світла пляма. Розмістимо на шляху поширення світла великий порівняно з довжиною хвилі диск.

Мал. а) На малій відстані дифракція не помітна; б) На великій відстані помітні дифракційні ефекти.

За екраном утвориться чітка тінь. У міру поступового зменшення розмірів диска до декількох десятих часток міліметра помітимо зміну картини на екрані спостереження. Зображення диска стане дуже розмитим й істотно різнитиметься від його геометричної тіні. Світло проникатиме в геометричну тінь. За дифракції в центрі світлої плями від отвору може бути темна пляма, а на тіні від диска — світла.

У результаті проходження світла через щілину її краї стануть джерелами вторинних когерентних хвиль, які, поширюючись, потраплять у геометричну тінь. Оскільки дані хвилі когерентні, на екрані відобразиться інтерференційна картина.

Дифракція світла - явище огинання світловими хвилями перешкод та проникнення світла в область геометричної тіні.

Демонстрація. Спостереження дифракції світла: дифракційна решітка.

Чітку дифракційну картину можна спостерігати також тоді, коли розміри отвору чи екрана порівняно великі, але екран спостереження розміщений дуже далеко. Дифракція властива всім без винятку хвильовим процесам. Якщо перед антеною випромінювача радіохвиль розмістити екран, то він не дасть чіткої тіні. Приймач, розміщений за екраном у його геометричній тіні, виявить електромагнітну хвилю.

а)

б)

Мал. а) Дифракція світла від отвору; б) Дифракція світла від голки та щілин різних розмірів.

Явище дифракції світла наглядно підтверджує теорію корпускулярно-хвильової природи світла. Дифракція спостерігається і для звуку, і для свіла, і для будь-яких інших хвильових процесів. Спостерігати дифракцію світла важко, оскільки хвилі відхиляються від перешкод на помітні кути лише за умови, що розміри перешкод приблизно дорівнюють довжині хвилі світла, а вона дуже мала.

Уперше, відкривши інтерференцію, Юнг виконав дослід з дифракції світла, за допомогою якого були вивчені довжини хвиль, що відповідають світловим променям різного кольору. Вивчення дифракції отримало своє завершення в працях Огюстена Френеля, який і побудував теорію дифракції, що в принципі дозволяє розраховувати дифракційну картину, яка виникає внаслідок огинання світлом будь-яких перешкод.

Мал. Дифракція білого світла.

Принцип Гюйгенса-Френеля. Причину дифракції можна пояснити на основі принципу Гюйгенса. Кожна точка хвильової поверхні є джерелом вторинної хвилі. Нове положення хвильової поверхні у дану мить є геометричною обвідною вторинних хвиль. Вторинні хвилі когерентні.

Виходячи з того, що чим більша кількість щілин, тим чіткішою є інтерференційна картина, на практиці використовують дифракційну решітку — послідовність однакових за шириною щілин, розташованих на однаковій відстані одна від одної.

Дифракційна решітка - оптичний прилад, що являє собою велику кількість щілин, розділених непрозорими проміжками.

Період решітки

- це відстань між сусідніми щілинами:

, де

- ширина щілини,

- ширина непрозорого проміжку.

, де

- довжина решітки,

- кількість щілин.

Умова дифракційного максимуму: добуток періоду решітки на синус кута відхилення променя дорівнює добутку довжини хвилі і цілого числа, яке характеризує порядок максимуму:

де

- порядок максимуму,

- кут між напрямом променів, що створюють даний максимум, і перпендикуляром до поверхні дифракційної решітки.

Умова дифракційного мінімуму:

Застосування дифракції: визначення хімічного складу речовини, встановлення швидкості обертання, хімічного складу й температури зірок в астрономії.

Мал. На основний колір перлини (колір перламутру), накладаються оптичні ефекти, викликані дифракцією і інтерференцією.

Мал. Промені призахідного сонця під прямим кутом «натикаються» на крапельки води хмар. У результаті дифракції (огинання сонячними променями крапельок води) і інтерференції сонячних променів (розкладання сонячних променів на спектри), як в Photoshop, фігура хмари заливається градієнтною заливкою.

Запитання до уроку.

Запитання 41.1. Що таке оптична анізотропія?

Запитання 41.2. Яке світло вважається поляризованим? Наведіть приклад природного поляризатора.

Запитання 41.3. Що таке дифракція світла? Які особливості спостереження дифракції світла?

Запитання 41.4. Сформулюйте принцип Гюйгенса-Френеля.

Запитання 41.5. Що таке дифракційна решітка?

Запитання 41.6. Що таке період дифракційної решітки? Сформулюйте умову дифракційного максимуму.

Запитання 41.7. Де застосовують дифракцію?

Запитання 41.8. Що таке дисперсія світла? Наведіть приклади дисперсії світла в природі.

Запитання 41.9. Знайдіть зайве слово. Відповідь обгрунтуйте.

Домашнє завдання.

Підручник: параграфи 58-59.

Перевір себе.
тест к теме Дифракція, поляризація та дисперсія світла.

При решении задач производить округления до сотых по правилам округления

Для оценивания работы заполните форму

Запитання 1.Т. Укажіть, яке з названих нижче явищ, характерних для електромагнітних хвиль, не є загальною властивістю хвиль будь-якої природи.

А. Поляризація;

Б. Заломлення;

В. Дифракція;

Г. Інтерференція.

Запитання 2.Т. Укажіть параметри електромагнітної хвилі, які змінюються під час переходу хвилі з повітря в скло.

А. швидкість та довжина;

Б. частота та швидкість;

В. довжина і частота;

Г. амплітуда і частота.

Запитання 3.Т. Явище дифракції світла відбувається…

А. ...тільки на малих круглих отворах.

Б. … тільки на великих отворах.

В. ...тільки на вузьких щілинах.

Г. ...на межі будь-яких отворів і екранів.

Запитання 4.Т. Під час освітлення мильної плівки білим світлом спостерігаються різнокольорові смуги. Яке фізичне явище зумовлює появу цих смуг?

А. Явище дифракції.

Б. Явище інтерференції.

В. Явище дисперсії.

Г. Явище поляризації.

Запитання 5.Т. Виберіть правильне твердження щодо світлових хвиль.

А. світлові хвилі розповсюджуються тільки в речовині.

Б. після відбивання швидкість світлових хвиль зменшується.

В. при переході світлових хвиль з повітря у воду може спостерігатися повне відбивання.

Г. при переході світлових хвиль зі скла в повітря частота хвиль не змінюється.

Запитання 6.Т. Яке явище безпосередньо пов’язане з поперечністю світлових хвиль?

А. дисперсія

Б. інтерференція

В. дифракція

Г. поляризація

Розв'язування задач

на дифракцію світла.

Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 69.2. (Перейдіть за посиланням для перегляду розв’язку задачі) Біле світло нормально падає на дифракційну гратку. При цьому спектри третього та четвертого порядків частково перетинаються. На яку довжину хвилі в спектрі третього порядку накладається хвиля з довжиною 420 нм спектра четвертого порядку? Вважайте, що

Задача 69.3. (Перейдіть за посиланням для перегляду розв’язку задачі) Пучок паралельних променів світла падає перпендикулярно до поверхні дифракційної решітки. Період решітки d значно перевищує довжину хвилі λ. Паралельно площині решітки на відстані L від неї розташований екран. Визначте положення максимумів дифракційної картини (відстань від центрального максимуму до максимуму k-го порядку, де k — 1, 2, 3...) на екрані.

Задача 69.4. (Перейдіть за посиланням для перегляду розв’язку задачі) На аркуші паперу накреслили 200 паралельних ліній завтовшки по 0,3 мм з проміжками між ними по 0,7 мм. Аркуш сфотографували та надрукували на прозорій плівці його зображення, зменшене в 50 разів. Визначте період отриманої дифракційної гратки.

Домашнє завдання.

Підручник: параграфи 57-60 - повторити.

Задача 69.8. На дифракційну гратку з періодом 0,01 мм падає світло з довжиною хвилі 671 нм. Скільки інтерференційних смуг буде на екрані?

Тема Формула Планка. Квантові властивості світла

Розв'язування задач

на квантові властивості світла

06/04/2020

Квантові властивості світла.

Фотон - елементарна частинка, квант електромагнітного випромінювання.

Гіпотеза Планка: світло випромінюється атомами не безперервно, а окремими порціями енергії, які називають квантами світла. Енергія кванта прямо пропорційна частоті світла.

Гіпотеза Ейнштейна: світло поглинається речовиною окремими квантами і випромінюється у вигляді потоку окремих частинок - фотонів.

Мал. Звичайна лампа розжарювання в 100 Вт випромінює в секунду до

фотонів.

Інтенсивність світла визначається кількістю фотонів, що падають за одиницю часу на одиницю площі поверхні. По суті інтенсивність світла - це потужність джерела світла, що припадає на одиницю площі:

(розмірність - Вт/м2), де

;

- енергія фотона.

Властивості фотона:

Фотон електрично нейтральний.

Фотон у вакуумі рухається зі швидкістю світла:

м/с.

Під час поглинання світла речовиною фотони повністю віддають свою енергію частинкам речовини. Енергія фотона дорівнює:

, де

Дж

еВ

с - стала Планка. (Якщо врахувати, що

, тоді

, а

Релятивістська маса фотона дорівнює:

. Маса спокою фотона дорівнює 0;

Фотон має імпульс та створює тиск на поверхні, які освітлюються.

З електромагнітної теорії світла Максвелла випливає, що електромагнітній хвилі крім енергії властивий ще й імпульс. Якщо пучок світла падає перпендикулярно до поверхні, то імпульс:

. У разі падіння світлового променя на поверхню під кутом імпульс:

, де

- кут падіння променя на поверхню.

Світлові хвилі, що падають на будь-яке тіло, передаючи йому свій імпульс, мають чинити на нього й тиск. Відповідно до квантової теорії тиск світла зумовлений зміною імпульсів фотонів при їх взаємодії з поверхнею. У разі повного поглинання світла тілом світлові хвилі просто віддають йому свій імпульс (наприклад, при падінні на абсолютно чорні поверхні):

. При повному відбиванні світла від тіла, як у випадку пружного удару кулі, світлові хвилі надають тілу подвійного імпульсу (наприклад, при взаємодії із дзеркальними поверхнями):

Експериментально існування світлового тиску вперше встановив 1900 р. російський фізик П. М. Лебедев (1866—1912). Для вимірювання світлового тиску він спрямував інтенсивний світловий потік на легкі металеві пластинки, підвішені на тонкій нитці в балоні, з якого було викачано повітря. Пластинки лівого ряду підвісу були чорними, а пластинки правого — блискучими. Тому тиск світла на пластинки лівого ряду був меншим, ніж на пластинки правого ряду. Внаслідок цього під впливом падаючого світла підвіс повертався на певний кут, за значенням якого можна було визначити силу закручування і, отже, світловий тиск.

Демонстрація. Дослід Лебедєва (радіометр Крукса, настільна лампа).

Теоретичне пояснення досліду П. М. Лебедєва з визначення тиску світла можна дістати також, виходячи з корпускулярних уявлень про природу світла.

Числове значення світлового тиску дуже мале. Так, тиск сонячного проміння, що падає перпендикулярно на чорну поверхню, становить близько 4,7 ∙ 10-6 Па. Нині за допомогою оптичних квантових генераторів можна дістати практично досить великі світлові тиски. Наприклад, вихідна потужність квантового генератора на рожевому рубіні за час короткого спалаху досягає 10 000 Вт у пучку з поперечним перерізом, меншим ніж 1 см2. Хоча спалах випромінювання і короткий, його потужність у тисячу разів більша за ту, яку можна дістати фокусуванням сонячного світла.

Відкриття світлового тиску доводило, що світловий потік має не тільки енергію, а й масу і, отже, становить нерозривну єдність матерії і руху.

Ще з часів Й. Кеплера за допомогою уявлень про світловий тиск пояснювали форми хвостів комет.

Вимірювання тиску світла. Розглянемо дію електромагнітної (світлової) хвилі на поверхню тіла. Для спрощення вважатимемо, що світлові промені перпендикулярні до поверхні. Дія електричного поля хвилі виявляється у тому, що в тілі виникають струми, паралельні поверхні. Взаємодія цих струмів із магнітним полем світлової хвилі призведе до виникнення сили, що діє на поверхню тіла в напрямку руху фронту хвилі, тобто перпендикулярно до поверхні.

Для здійснення експерименту треба було врахувати та максимально послабити побічні ефекти. До таких ефектів насамперед належить радіометричний ефект і конвекційні потоки. Радіометричний ефект зумовлений рухом молекул. При освітленні пластинки нагріватимуться неоднаково. З того боку, де на пластинку падатиме світло, вона нагріватиметься більше, ніж з протилежного. Тому молекули, вдаряючись об освітлену поверхню, будуть відскакувати від неї з більшою енергією і надаватимуть їй більшого імпульсу, ніж молекули, що падають на протилежний, неосвітлений бік пластинки. Тому тиск буде більший з того боку, де пластинка тепліша, оскільки там і газ нагрітий сильніше (з освітленого боку). Цей ефект пропорційний товщині пластинки і для товстих пластинок значно більший за світловий тиск. П. М. Лебедев, застосовуючи пластинки різної товщини, виключив радіометричний ефект і дістав надійні результати.

Виходячи з таких міркувань, П. М. Лебедев отримав формулу для визначення світлового тиску:

, де

— густина енергії електромагнітного поля на дану поверхню;

— коефіцієнт відбивання. Значення коефіцієнта відбивання

змінюється від 1 - при повному (дзеркальному) відбиванні, до 0 - при повному поглинанні світла поверхнею.

У 1908 р. П. М. Лебедєв здійснив ще більш точні досліди і встановив та виміряв світловий тиск на гази. Ці досліди підтвердили справедливість гіпотези Ф. О. Бредихіна про утворення кометних хвостів внаслідок світлового тиску на частинки, що їх утворюють. Ці сили відштовхування зумовлені тиском на частинки з боку сонячних променів.

Значення дослідів П. М. Лебедєва дуже велике і не вичерпується просто підтвердженням електромагнітної теорії світла. В цих дослідах встановлено наявність механічного імпульсу світла, що є істотним для розв’язання питання про інертну масу світла та більш загальної проблеми пропорційності маси і енергії.

Результати дослідів П. М. Лебедєва спростували думку, яка панувала в XIX ст., про те, що світлу не властива маса, а це породжувало твердження про нематеріальність світла.

Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 71.1. (Перейдіть за посиланням для перегляду розв’язку задачі) У якому з названих нижче діапазонів електромагнітних випромінювань енергія фотонів має найменше значення?

А. Рентгенівське випромінювання.

Б. Ультрафіолетове випромінювання.

В. Видиме світло.

Г. Інфрачервоне випромінювання.

Задача 45.3.Д. (Перейдіть за посиланням для перегляду розв’язку задачі) Визначте швидкість (у км/с) руху електрона, за якої його імпульс дорівнює імпульсу фотона з довжиною хвилі 0,66 мкм. Уважайте, що стала Планка дорівнює

Дж⋅ с, маса електрона —

кг. Відповідь округліть до десятих.

Задача 45.4.Д. (Перейдіть за посиланням для перегляду розв’язку задачі) Червона межа фотоефекту для деякого металу, що є катодом фотоелемента, дорівнює λч. Виведіть формулу для обчислення запірної (затримуючої) напруги Uз, яку треба прикласти до фотоелемента, щоб затримати електрони, які вилітають з металу під час опромінення його світлом із довжиною хвилі λ(λ<λч). c — швидкість світла у вакуумі, h — стала Планка, e — заряд електрона.

Задача 45.6.Д. (Перейдіть за посиланням для перегляду розв’язку задачі) Визначте співвідношення між енергіями E1 і E2 фотонів, що їх випускають два джерела світла: перше — з довжиною хвилі 720 нм, друге — з довжиною хвилі 480 нм.

Запитання до уроку.

Запитання 71.1. Які два вчення про природу світла існують у фізиці?

Запитання 71.2. У чому суть гіпотези Планка? Охарактеризуйте фотон як елементарну частинку.

Запитання 71.3. Чому енергія фотоелектронів визначається тільки частотою світла?

Запитання 71.4. Світло нормально падає на поверхню твердого тіла. Порівняйте тиск світла в трьох випадках: поверхня дзеркальна; поверхня чорна; поверхня біла. Відповідь обґрунтуйте.

Запитання 71.5. Як пов’язані температура тіла, довжина світлової хвилі та енергія, яку випромінює тіло?

Запитання 71.6. Якщо подивитися на зоряне небо, можна помітити, що зорі мають різні відтінки блакитного, жовтого, червоного тощо. Поверхні яких зір мають більшу температуру? Відповідь обгрунтуйте. (Скористайтесь графіком на рис. 33.1. підручника)

Запитання 71.7. Які властивості фотонів суперечать вашим уявленням про навколишній світ?

Домашнє завдання.

Підручник: §33 (ст.187-190).

Задача 45.9. Якою є енергія одного кванта електромагнітного випромінювання з частотою

Гц. (39,78∙10-20 Дж)

Задача 45.10. На поверхню металу падають фотони з енергією 3,5 еВ. Якою є максимальна кінетична енергія вибитих з поверхні електронів, якщо робота виходу електронів з металу дорівнює 1,5 еВ? (2 еВ)