TwiddleLab / Физика / Свет и зрение

Преломление: свет изгибается

Урок 3 из 10 · 7 мин · Бесплатно, без аккаунта

Что ты узнаешь

• Преломление: свет меняет направление, когда переходит в вещество, где его скорость другая.
• В более медленное вещество (из воздуха в воду или стекло) он отклоняется к нормали; наружу, в более быстрое, от неё. Если прямо, изгиба нет.
• Показатель преломления n = c / v говорит, во сколько раз свет медленнее: вода 1,33, стекло около 1,5, алмаз 2,42.

Начать урок

Как идёт урок

1. Соломинка в воде кажется сломанной. Обманывает свет или мозг?

   Начнём с рыбы. Куда целиться острогой?

2. Свети лазером в воду под разными углами.

   Крути ручку, чтобы луч попал на монету. Следи за двумя углами.

3. Почему он изгибается? Направь игрушечную машинку на песок.

   На песке колёса едут вдвое медленнее. Попробуй прямо, потом под углом.

4. Преломление и показатель преломления.

   Преломление: свет меняет направление там, где меняется его скорость, на границе двух веществ.

   Показатель преломления n = c / v: скорость света в вакууме ÷ скорость в веществе. Воздух 1,00, вода 1,33, стекло около 1,5, алмаз 2,42.

   В вещество с большим n (медленнее) луч отклоняется к нормали. В вещество с меньшим n (быстрее) от неё. Вдоль нормали изгиба нет.

   Упрощение: на каждой поверхности немного света ещё и отражается. Это слабое отражение мы почти везде скрываем. Точное правило это закон Снеллиуса, n1 sin i = n2 sin r (в практике).

5. Заполни блок нужным веществом для каждой мишени.

   Перетащи вещество в блок или нажми на него, а потом на блок.

6. Игра: рыбалка с острогой. Один бросок на рыбу.

   Острога летит прямо и не изгибается. А свет от рыбы изгибается.

7. Код: видеоигры рисуют свет, прослеживая лучи.

   Эта программа отправляет три луча в стекло. Пройди её по шагам.

8. Лампа под водой. Нарисуй, куда пойдёт её луч в воздухе.

   Луч встречает поверхность под 38° к нормали. Выходя из воды (n = 1.33) в воздух (n = 1.00), свет ускоряется, поэтому угол растёт: 1.33 × sin 38° = sin r даёт r ≈ 54°.

9. Твоя рыбалка. Какой бросок был лучшим?

Предыдущий урок: Зеркала: угол падения равен углу отражения · Следующий урок: Полное внутреннее отражение: свет в трубке · Часть курса: Свет и зрение

Уроки интерактивные и работают на JavaScript. Включи его, чтобы играть.