პტოლემეოსის ექსპერიმენტები სინათლის გარდატეხაზე. სინათლის რეფრაქცია (მე-7 კლასი) – ცოდნის ჰიპერმარკეტის შენიღბვა და ნიღბის მოხსნა

საკითხი 3

გასართობ მეცნიერებათა აკადემიის ფიზიკის ვიდეო გაკვეთილზე, პროფესორი დანიილ ედისონოვიჩი აგრძელებს საუბარს სინათლის შესახებ, რომელიც დაიწყო პროგრამის წინა ეპიზოდში. ტელემაყურებელმა უკვე იცის რა არის სინათლის არეკვლა, მაგრამ რა არის სინათლის რეფრაქცია? ეს არის სინათლის გარდატეხა, რომელიც ხსნის ზოგიერთ უცნაურ ოპტიკურ ფენომენს, რომელსაც ჩვენ შეგვიძლია დავაკვირდეთ ყოველდღიურ ცხოვრებაში.

სინათლის გარდატეხის ფენომენი

რატომ ეჩვენებათ წყალში მდგომი ადამიანების ფეხები უფრო მოკლე, ვიდრე სინამდვილეში არიან და თუ მდინარის ფსკერს შეხედავთ, უფრო ახლოს ჩანს? ეს ყველაფერი სინათლის გარდატეხის ფენომენს ეხება. სინათლე ყოველთვის ცდილობს იმოძრაოს სწორ ხაზზე, უმოკლეს გზაზე. მაგრამ მზის სხივების ერთი ფიზიკური გარემოდან მეორე ნაწილში მოხვედრა მიმართულებას იცვლის. ამ შემთხვევაში საქმე გვაქვს სინათლის გარდატეხის ფენომენთან. ამიტომაც არის, რომ ჩაის ჭიქაში ჩაის კოვზი გატეხილი ჩანს - ჩაის კოვზის ნაწილის შუქი ჩვენს თვალში განსხვავებული კუთხით აღწევს, ვიდრე კოვზის ნაწილის შუქი, რომელიც სითხის ზედაპირზე მაღლა დგას. . სინათლის გარდატეხა ამ შემთხვევაში ხდება ჰაერისა და წყლის საზღვარზე. არეკვლისას სინათლის სხივი უმოკლეს გზას გადის, ხოლო გარდატეხისას ყველაზე სწრაფად მოძრაობს. სინათლის არეკვლისა და გარდატეხის კანონების გამოყენებით ადამიანებმა შექმნეს ბევრი რამ, რის გარეშეც ჩვენი დღევანდელი ცხოვრება წარმოუდგენელია. ტელესკოპები, პერისკოპები, მიკროსკოპები, გამადიდებელი სათვალეები, ამ ყველაფრის შექმნა შეუძლებელი იქნებოდა სინათლის გარდატეხისა და ასახვის კანონების ცოდნის გარეშე. გამადიდებელი შუშა გადიდებულია, რადგან მასში გავლის შემდეგ, სინათლის სხივები თვალში შედიან იმ კუთხით, რომელიც უფრო დიდია, ვიდრე თავად ობიექტიდან არეკლილი სხივები. ამისათვის ობიექტი უნდა განთავსდეს გამადიდებელ შუშასა და მის ოპტიკურ ფოკუსს შორის. ოპტიკური ფოკუსი; ეს არის წერტილი, სადაც თავდაპირველად პარალელური სხივები იკვეთება (ფოკუსირება) შემგროვებელ სისტემაში გავლის შემდეგ (ან სადაც მათი გაფართოებები იკვეთება, თუ სისტემა ფანტავს). ლინზას (როგორიცაა სათვალის ლინზას) აქვს ორი გვერდი, ამიტომ სინათლის სხივი ორჯერ ირღვევა - როდესაც ის შედის და გამოდის ლინზაში. ლინზის ზედაპირი შეიძლება იყოს მრუდი, ჩაზნექილი ან ბრტყელი, რაც ზუსტად განსაზღვრავს, თუ როგორ მოხდება მასში სინათლის გარდატეხის ფენომენი. თუ ლინზის ორივე მხარე ამოზნექილია, ეს არის კონვერგენტული ლინზა. ასეთ ლინზაში რეფრაქციული სინათლის სხივები კონცენტრირებულია ერთ წერტილში. ამას ეწოდება ლინზის მთავარი აქცენტი. ლინზას ჩაზნექილი გვერდებით ეწოდება განსხვავებულ ლინზებს. ერთი შეხედვით მას აკლია ფოკუსირება, რადგან მასში გამავალი სხივები მიმოფანტულია და გვერდებზე გადადის. მაგრამ თუ ამ სხივებს უკან მივმართავთ, მაშინ ისინი, ისევ ობიექტივის გავლით, შეიკრიბებიან იმ წერტილში, რომელიც იქნება ამ ლინზის ფოკუსი. ადამიანის თვალში არის ლინზა, რომელსაც ლინზა ჰქვია. ის შეიძლება შევადაროთ კინოპროექტორს, რომელიც ასახავს სურათს ეკრანზე - თვალის უკანა კედელზე (ბადურა). ასე რომ, გამოდის, რომ ტბა არის გიგანტური ლინზა, რომელიც იწვევს სინათლის რეფრაქციის ფენომენს. ამიტომაა, რომ მასში მდგარ მეთევზეებს ფეხები მოკლე ეჩვენებათ. ცისარტყელა ასევე ჩნდება ცაში ლინზების გამო. მათ როლს ასრულებს წყლის ან თოვლის ნაწილაკების პატარა წვეთები. ცისარტყელა წარმოიქმნება, როდესაც მზის შუქი ირღვევა და აირეკლება ატმოსფეროში მცურავი წყლის წვეთებით (წვიმა ან ნისლი). ეს წვეთები განსხვავებულად ახშობენ სხვადასხვა ფერის შუქს. შედეგად, თეთრი სინათლე იშლება სპექტრად (ხდება სინათლის დისპერსია). დამკვირვებელი, რომელიც დგას ზურგით სინათლის წყაროსკენ, ხედავს მრავალფეროვან ნათებას, რომელიც გამოდის კოსმოსიდან წრეებში (რკალი).

პროცესები, რომლებიც დაკავშირებულია სინათლესთან, ფიზიკის მნიშვნელოვანი კომპონენტია და ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ყველგან გარს გვიხვევს. ამ სიტუაციაში ყველაზე მნიშვნელოვანია სინათლის არეკვლისა და გარდატეხის კანონები, რომლებზეც დაფუძნებულია თანამედროვე ოპტიკა. სინათლის რეფრაქცია თანამედროვე მეცნიერების მნიშვნელოვანი ნაწილია.

დამახინჯების ეფექტი

ეს სტატია გეტყვით, რა არის სინათლის გარდატეხის ფენომენი, ასევე როგორ გამოიყურება გარდატეხის კანონი და რა მომდინარეობს მისგან.

ფიზიკური ფენომენის საფუძვლები

როდესაც სხივი ეცემა ზედაპირზე, რომელიც გამოყოფილია ორი გამჭვირვალე ნივთიერებით, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული ოპტიკური სიმკვრივე (მაგალითად, სხვადასხვა ჭიქები ან წყალში), სხივების ნაწილი აირეკლება, ნაწილი კი მეორე სტრუქტურაში შეაღწევს (მაგალითად, ისინი გამრავლდებიან წყალში ან ჭიქაში). ერთი საშუალოდან მეორეზე გადაადგილებისას სხივი ჩვეულებრივ იცვლის მიმართულებას. ეს არის სინათლის რეფრაქციის ფენომენი.
სინათლის არეკვლა და გარდატეხა განსაკუთრებით შესამჩნევია წყალში.

დამახინჯების ეფექტი წყალში

წყალში ნივთებს რომ ვუყურებ, ისინი დამახინჯებულები ჩანან. ეს განსაკუთრებით შესამჩნევია ჰაერისა და წყლის საზღვარზე. ვიზუალურად, წყალქვეშა ობიექტები ოდნავ გადახრილი ჩანს. აღწერილი ფიზიკური ფენომენი არის ზუსტად ის მიზეზი, რის გამოც ყველა ობიექტი წყალში დამახინჯებული ჩანს. როდესაც სხივები მინაზე მოხვდება, ეს ეფექტი ნაკლებად შესამჩნევია.
სინათლის რეფრაქცია არის ფიზიკური ფენომენი, რომელიც ხასიათდება მზის სხივის მოძრაობის მიმართულების ცვლილებით იმ მომენტში, როდესაც ის ერთი საშუალოდან (სტრუქტურიდან) მეორეზე გადადის.
ამ პროცესის გაგების გასაუმჯობესებლად განვიხილოთ ჰაერიდან წყალში სხივის მოხვედრის მაგალითი (მსგავსად მინის შემთხვევაში). ინტერფეისის გასწვრივ პერპენდიკულარული ხაზის დახაზვით, შესაძლებელია სინათლის სხივის გარდატეხის და დაბრუნების კუთხის გაზომვა. ეს ინდექსი (გატეხვის კუთხე) შეიცვლება, როდესაც ნაკადი შეაღწევს წყალს (მინის შიგნით).
Შენიშვნა! ეს პარამეტრი გაგებულია, როგორც კუთხე, რომელიც წარმოიქმნება ორი ნივთიერების გამოყოფის პერპენდიკულურით, როდესაც სხივი შეაღწევს პირველი სტრუქტურიდან მეორეში.

სხივის გადასასვლელი

იგივე მაჩვენებელი დამახასიათებელია სხვა გარემოებისთვის. დადგენილია, რომ ეს მაჩვენებელი დამოკიდებულია ნივთიერების სიმკვრივეზე. თუ სხივი ნაკლებად მკვრივი სტრუქტურიდან ეცემა, მაშინ შექმნილი დამახინჯების კუთხე უფრო დიდი იქნება. და თუ პირიქითაა, მაშინ ნაკლებია.
ამავდროულად, კლების ფერდობის ცვლილება ამ მაჩვენებელზეც აისახება. მაგრამ მათ შორის ურთიერთობა არ რჩება მუდმივი. ამავდროულად, მათი სინუსების თანაფარდობა დარჩება მუდმივი მნიშვნელობა, რაც აისახება შემდეგი ფორმულით: sinα / sinγ = n, სადაც:

• n არის მუდმივი მნიშვნელობა, რომელიც აღწერილია თითოეული კონკრეტული ნივთიერებისთვის (ჰაერი, მინა, წყალი და ა.შ.). ამიტომ, რა იქნება ეს მნიშვნელობა, შეიძლება განისაზღვროს სპეციალური ცხრილების გამოყენებით;
• α – დაცემის კუთხე;
• γ – გარდატეხის კუთხე.

ამ ფიზიკური ფენომენის დასადგენად შეიქმნა გარდატეხის კანონი.

ფიზიკური კანონი

სინათლის ნაკადების გარდატეხის კანონი საშუალებას გვაძლევს განვსაზღვროთ გამჭვირვალე ნივთიერებების მახასიათებლები. თავად კანონი შედგება ორი დებულებისგან:

• Პირველი ნაწილი. სხივი (შემთხვევა, მოდიფიცირებული) და პერპენდიკულარი, რომელიც აღდგენილია ზღვარზე დაცემის წერტილში, მაგალითად, ჰაერისა და წყლის (მინა და ა.შ.) ერთ სიბრტყეში განთავსდება;
• მეორე ნაწილი. დაცემის კუთხის სინუსის შეფარდება საზღვრის გადაკვეთისას წარმოქმნილი იმავე კუთხის სინუსთან იქნება მუდმივი მნიშვნელობა.

კანონის აღწერა

ამ შემთხვევაში, იმ მომენტში, როდესაც სხივი გამოდის მეორე სტრუქტურიდან პირველში (მაგალითად, როდესაც სინათლის ნაკადი გადის ჰაერიდან, მინის გავლით და ისევ ჰაერში), ასევე მოხდება დამახინჯების ეფექტი.

მნიშვნელოვანი პარამეტრი სხვადასხვა ობიექტებისთვის

ამ სიტუაციაში მთავარი მაჩვენებელია დაცემის კუთხის სინუსის თანაფარდობა მსგავს პარამეტრთან, მაგრამ დამახინჯებისთვის. როგორც ზემოთ აღწერილი კანონიდან ჩანს, ეს მაჩვენებელი მუდმივი მნიშვნელობაა.
უფრო მეტიც, როდესაც დაცემის ფერდობის მნიშვნელობა იცვლება, იგივე სიტუაცია იქნება დამახასიათებელი მსგავსი ინდიკატორისთვის. ამ პარამეტრს დიდი მნიშვნელობა აქვს, რადგან გამჭვირვალე ნივთიერებების განუყოფელი მახასიათებელია.

ინდიკატორები სხვადასხვა ობიექტებისთვის

ამ პარამეტრის წყალობით, საკმაოდ ეფექტურად შეგიძლიათ განასხვავოთ მინის ტიპები, ასევე სხვადასხვა ძვირფასი ქვები. ასევე მნიშვნელოვანია სხვადასხვა გარემოში სინათლის სიჩქარის განსაზღვრისათვის.

Შენიშვნა! სინათლის ნაკადის ყველაზე მაღალი სიჩქარე ვაკუუმშია.

ერთი ნივთიერებიდან მეორეზე გადასვლისას მისი სიჩქარე იკლებს. მაგალითად, ალმასში, რომელსაც აქვს ყველაზე მაღალი რეფრაქციული ინდექსი, ფოტონის გავრცელების სიჩქარე ჰაერზე 2,42-ჯერ მეტი იქნება. წყალში ისინი 1,33-ჯერ ნელა გავრცელდებიან. სხვადასხვა ტიპის მინისთვის ეს პარამეტრი 1.4-დან 2.2-მდე მერყეობს.

Შენიშვნა! ზოგიერთ სათვალეს აქვს რეფრაქციული ინდექსი 2.2, რაც ძალიან ახლოს არის ბრილიანტთან (2.4). ამიტომ, ყოველთვის არ არის შესაძლებელი შუშის ნაჭერის გარჩევა ნამდვილი ბრილიანტისგან.

ნივთიერებების ოპტიკური სიმკვრივე

სინათლეს შეუძლია შეაღწიოს სხვადასხვა ნივთიერებების მეშვეობით, რომლებიც ხასიათდება სხვადასხვა ოპტიკური სიმკვრივით. როგორც ადრე ვთქვით, ამ კანონის გამოყენებით შეგიძლიათ განსაზღვროთ საშუალო (სტრუქტურის) დამახასიათებელი სიმკვრივე. რაც უფრო მკვრივია ის, მით უფრო ნელია სინათლის გავრცელების სიჩქარე მასში. მაგალითად, მინა ან წყალი ოპტიკურად უფრო მკვრივი იქნება ვიდრე ჰაერი.
გარდა იმისა, რომ ეს პარამეტრი მუდმივი მნიშვნელობაა, ის ასევე ასახავს სინათლის სიჩქარის თანაფარდობას ორ ნივთიერებაში. ფიზიკური მნიშვნელობა შეიძლება გამოისახოს შემდეგი ფორმულის სახით:

ეს მაჩვენებელი გვიჩვენებს, თუ როგორ იცვლება ფოტონების გავრცელების სიჩქარე ერთი ნივთიერებიდან მეორეზე გადასვლისას.

კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მაჩვენებელი

როდესაც სინათლის ნაკადი მოძრაობს გამჭვირვალე ობიექტებში, შესაძლებელია მისი პოლარიზაცია. იგი შეინიშნება დიელექტრიკული იზოტროპული მედიიდან სინათლის ნაკადის გავლისას. პოლარიზაცია ხდება მაშინ, როდესაც ფოტონები გადიან მინაში.

პოლარიზაციის ეფექტი

ნაწილობრივი პოლარიზაცია შეინიშნება, როდესაც სინათლის ნაკადის დაცემის კუთხე ორი დიელექტრიკის საზღვარზე განსხვავდება ნულიდან. პოლარიზაციის ხარისხი დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა იყო დაცემის კუთხეები (ბრუსტერის კანონი).

სრული შიდა ასახვა

ჩვენი მოკლე ექსკურსიის დასასრულს, ჯერ კიდევ აუცილებელია ასეთი ეფექტის სრული შიდა ასახვა.

სრული ჩვენების ფენომენი

იმისათვის, რომ ეს ეფექტი გამოჩნდეს, საჭიროა გაიზარდოს სინათლის ნაკადის დაცემის კუთხე მისი გადასვლის მომენტში ნივთიერებებს შორის ინტერფეისზე უფრო მკვრივიდან ნაკლებად მკვრივ გარემოზე. იმ სიტუაციაში, როდესაც ეს პარამეტრი აღემატება გარკვეულ შეზღუდულ მნიშვნელობას, მაშინ ამ მონაკვეთის საზღვარზე მომხდარი ფოტონები მთლიანად აისახება. სინამდვილეში, ეს იქნება ჩვენი სასურველი ფენომენი. მის გარეშე შეუძლებელი იყო ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სისტემის დამზადება.

დასკვნა

სინათლის ნაკადის ქცევის პრაქტიკულმა გამოყენებამ ბევრი რამ მისცა, შექმნა სხვადასხვა ტექნიკური მოწყობილობა ჩვენი ცხოვრების გასაუმჯობესებლად. ამავდროულად, სინათლეს ჯერ არ გამოუვლენია კაცობრიობისთვის მთელი თავისი შესაძლებლობები და მისი პრაქტიკული პოტენციალი ჯერ ბოლომდე არ არის რეალიზებული.

როგორ გააკეთოთ ქაღალდის ნათურა საკუთარი ხელით
როგორ შევამოწმოთ LED ზოლის მუშაობა

1. ვატარებთ ცდებს სინათლის გარდატეხაზე

ჩავატაროთ ასეთი ექსპერიმენტი. მოდით მივმართოთ სინათლის ვიწრო სხივი წყლის ზედაპირზე ფართო ჭურჭელში ზედაპირის გარკვეული კუთხით. შევნიშნავთ, რომ დაცემის წერტილებში სხივები არა მხოლოდ აირეკლება წყლის ზედაპირიდან, არამედ ნაწილობრივ წყალშიც გადადის და მიმართულებას იცვლის (სურ. 3.33).

• სინათლის გავრცელების მიმართულების ცვლილებას, როდესაც ის გადის ორ მედიას შორის ინტერფეისში, ეწოდება სინათლის რეფრაქცია.

სინათლის გარდატეხის შესახებ პირველი ნახსენები გვხვდება ძველი ბერძენი ფილოსოფოსის არისტოტელეს ნაშრომებში, რომელიც ფიქრობდა: რატომ ჩნდება ჯოხი წყალში გატეხილი? და ერთ-ერთ ძველ ბერძნულ ტრაქტატში აღწერილია შემდეგი ექსპერიმენტი: „უნდა დადგე ისე, რომ ჭურჭლის ფსკერზე მოთავსებული ბრტყელი რგოლი მის კიდეს მიღმა იყოს დამალული. შემდეგ თვალების პოზიციის შეცვლის გარეშე ჩაასხით წყალი ჭურჭელში.

ბრინჯი. 3.33 ექსპერიმენტის სქემა სინათლის გარდატეხის საჩვენებლად. ჰაერიდან წყალში გადასვლისას, სინათლის სხივი იცვლის მიმართულებას, გადადის პერპენდიკულარულისკენ, რომელიც დადგენილია სხივის დაცემის წერტილში.

2. დაცემის კუთხესა და გარდატეხის კუთხეს შორის არსებობს შემდეგი მიმართებები:

ა) თუ დაცემის კუთხე იზრდება, გარდატეხის კუთხეც იზრდება;

ბ) თუ სინათლის სხივი უფრო დაბალი ოპტიკური სიმკვრივის მქონე გარემოდან გადადის უფრო მაღალი ოპტიკური სიმკვრივის გარემოზე, მაშინ გარდატეხის კუთხე ნაკლები იქნება დაცემის კუთხეზე;

გ) თუ სინათლის სხივი უფრო მაღალი ოპტიკური სიმკვრივის გარემოდან გადადის უფრო დაბალი ოპტიკური სიმკვრივის გარემოზე, მაშინ გარდატეხის კუთხე უფრო დიდი იქნება, ვიდრე დაცემის კუთხე.

(აღსანიშნავია, რომ საშუალო სკოლაში ტრიგონომეტრიის კურსის გავლის შემდეგ უფრო გაეცნობით სინათლის რეფრაქციას და გაიგებთ კანონების დონეზე).

4. ზოგიერთ ოპტიკურ მოვლენას სინათლის გარდატეხით ავხსნით

როდესაც ჩვენ, წყალსაცავის ნაპირზე ვდგავართ, ვცდილობთ მისი სიღრმე თვალით განვსაზღვროთ, ის ყოველთვის უფრო პატარა გვეჩვენება, ვიდრე სინამდვილეშია. ეს ფენომენი აიხსნება სინათლის გარდატეხით (სურ. 3.37).

ბრინჯი. 3. 39. ოპტიკური მოწყობილობები, რომელთა მოქმედება ეფუძნება სინათლის გარდატეხის ფენომენს

• ტესტის კითხვები

1. რა ფენომენს ვაკვირდებით, როდესაც სინათლე გადის ორ მედიას შორის ინტერფეისში?

მანდელშტამი სწავლობდა ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელებას, ძირითადად ხილულ შუქს. მან აღმოაჩინა მრავალი ეფექტი, რომელთაგან ზოგიერთი ახლა მის სახელს ატარებს (რამანის გაფანტვა, მანდელშტამ-ბრილუინის ეფექტი და ა.შ.).

პტოლემეოსის ექსპერიმენტები სინათლის გარდატეხაზე

ბერძენი ასტრონომი კლავდიუს პტოლემე (დაახლოებით ახ. წ. 130) არის შესანიშნავი წიგნის ავტორი, რომელიც ასტრონომიის პირველადი სახელმძღვანელო იყო თითქმის 15 საუკუნის განმავლობაში. ამასთან, ასტრონომიული სახელმძღვანელოს გარდა, პტოლემემ ასევე დაწერა წიგნი "ოპტიკა", რომელშიც მან გამოავლინა ხედვის თეორია, ბრტყელი და სფერული სარკეების თეორია და აღწერა სინათლის გარდატეხის ფენომენის შესწავლა.
პტოლემეოსი ვარსკვლავებზე დაკვირვებისას სინათლის გარდატეხის ფენომენს წააწყდა. მან შენიშნა, რომ სინათლის სხივი, რომელიც ერთი მედიიდან მეორეზე გადადის, „ირღვევა“. მაშასადამე, ვარსკვლავური სხივი, რომელიც გადის დედამიწის ატმოსფეროში, აღწევს დედამიწის ზედაპირს არა სწორი ხაზით, არამედ გატეხილი ხაზის გასწვრივ, ანუ ხდება რეფრაქცია (შუქის გარდატეხა). სხივის გამრუდება ხდება იმის გამო, რომ ჰაერის სიმკვრივე იცვლება სიმაღლესთან ერთად.
გარდატეხის კანონის შესასწავლად პტოლემემ ჩაატარა შემდეგი ექსპერიმენტი. აიღო წრე და დააფიქსირა მასზე ორი მოძრავი სახაზავი ლ 1და ლ 2(იხილეთ სურათი). მმართველებს შეეძლოთ წრის ცენტრის გარშემო ბრუნვა საერთო ღერძზე O.
პტოლემემ ეს წრე წყალში ჩაეფლო AB დიამეტრამდე და, ქვედა მმართველის შემობრუნებით, უზრუნველყო, რომ მმართველები თვალისთვის ერთსა და იმავე სწორ ხაზზე დადგნენ (თუ ზედა სახაზავის გასწვრივ შეხედავთ). ამის შემდეგ მან წრე ამოიღო წყლიდან და შეადარა α და გარდატეხის β კუთხეები. მან გაზომა კუთხეები 0,5° სიზუსტით. პტოლემეოს მიერ მიღებული რიცხვები წარმოდგენილია ცხრილში.

პტოლემემ ვერ იპოვა "ფორმულა" ამ ორი რიგის რიცხვების ურთიერთობისთვის. თუმცა, თუ ამ კუთხეების სინუსებს განვსაზღვრავთ, გამოდის, რომ სინუსების თანაფარდობა გამოიხატება თითქმის იგივე რიცხვით, თუნდაც კუთხეების ისეთი უხეში გაზომვით, რასაც მიმართა პტოლემე.

III.მშვიდ ატმოსფეროში სინათლის გარდატეხის გამო, ცაში ვარსკვლავების აშკარა პოზიცია ჰორიზონტთან შედარებით...

ვარიანტი 1. აღჭურვილობა:გეომეტრიული ოპტიკის კანონების შემსწავლელი მოწყობილობა, გამსწორებელი VS-24 ან VS 4-12, მოწყობილობის ნაწილებისგან დამზადებული ბრტყელი სარკე.

გეომეტრიული ოპტიკური მოწყობილობის მუშაობისთვის მომზადებისას, დაარეგულირეთ ეკრანის განათება. ამისათვის გაათავისუფლეთ ბურთის სახსარი და დაატრიალეთ ან გადააადგილეთ ილუმინატორი, სანამ სინათლის შუა ზოლი არ გაივლის მთელ ეკრანს (მისი დიამეტრის გასწვრივ). ილუმინატორი ფიქსირდება ამ მდგომარეობაში. თუ ამავდროულად სინათლის ზოლი ბუნდოვანია და არა მკვეთრი, მაშინ ელექტრული კარტრიჯის დამამაგრებელი ხრახნის გათავისუფლებით ილუმინატორში, დაატრიალეთ, ჩამოწიეთ ან აწიეთ ელექტრო კარტრიჯი, სანამ ეკრანზე ნათელი ზოლი არ მიიღება. თუ სინათლის გვერდითი ზოლები არ აღწევს ეკრანის კიდეს, მაშინ უნდა შეიცვალოს ილუმინატორის დახრილობა. კორექტირების შემდეგ, ყველა ხრახნი საიმედოდ არის დამაგრებული.

ინსტალაცია აწყობილია ნახაზი 278-ის მიხედვით. დამჭერის გამოყენებით დამონტაჟებულია ბრტყელი სარკე ოპტიკური ნაწილების ნაკრებიდან ისე, რომ მისი ამრეკლავი ზედაპირი ემთხვევა ჰორიზონტალურ ღერძს. დარჩა მხოლოდ ერთი შუა სხივი. ისინი ცვლიან დაცემის კუთხეს 0-დან 90°-მდე, აღნიშნავენ არეკვლის კუთხეს, ადარებენ ამ კუთხეებს და აკეთებენ დასკვნას.

ექსპერიმენტი მეორდება, აჩვენებს სინათლის სხივების შექცევადობის თვისებებს, რისთვისაც ილუმინატორი გადადის დისკის ერთი ნაწილიდან მეორეზე. (გეომეტრიულ ოპტიკაში ექსპერიმენტების დემონსტრირებისას ოთახი უნდა იყოს ჩაბნელებული.)

ბრინჯი. 278 ნახ. 280

ექსპერიმენტი 2. სინათლის რეფრაქციები

ვარიანტი 1. აღჭურვილობა:

ეკრანზე მოთავსებულია გამჭვირვალე ნახევარცილინდრი, რომლის მქრქალი მხარე ეკრანისკენ არის მიმართული და ბრტყელი ამოჭრილია ისე, რომ ემთხვევა ჰორიზონტალურ ღერძს. ნახევარცილინდრის ცენტრი გასწორებულია ეკრანის ცენტრთან ნახევარცილინდრის მქრქალი ზედაპირის ნიშნების გამოყენებით (სურ. 280).

ექსპერიმენტის დემონსტრირებისას გამოიყენეთ შუა სხივი. სხივი მიმართულია სიბრტყის პერპენდიკულარული ნახევარცილინდრის ცენტრში (სხივი გადის მიმართულების შეცვლის გარეშე). გადააქციეთ ჩავარდნილი სხივი პერპენდიკულარიდან და შენიშნეთ, რომ გარდატეხილი სხივი გამოდის ნახევარცილინდრიდან სხვა კუთხით. დაცემის და გარდატეხის კუთხეები შედარებულია და გამოტანილია დასკვნა.

გაიმეორეთ ექსპერიმენტი დაცემის სხვადასხვა კუთხით. (ექსპერიმენტის დროს ყურადღება უნდა მიაქციოთ სინათლის სხივის ბიფურკაციას ორ მედიას შორის ინტერფეისზე.)

ექსპერიმენტი 3. სინათლის მთლიანი არეკვლის ფენომენი

ვარიანტი 1. აღჭურვილობა:გეომეტრიული ოპტიკის კანონების შემსწავლელი მოწყობილობა, რექტფიკატორი VS-24 ან VS 4-12, ნახევარცილინდრი ოპტიკური ნაწილების ნაკრებიდან.

წინა ექსპერიმენტში დაცემის და გარდატეხის კუთხეების თანაფარდობაზე მიქცევის შემდეგ (ნახ. 280), შეიცვალა ნახევარცილინდრის პოზიცია. მისი ამოზნექილი მხარე დამონტაჟებულია ილუმინატორისკენ (ბრტყელი ჭრილი ემთხვევა ჰორიზონტალურ ღერძს). დაცემის კუთხეები იცვლება გარდატეხის კუთხეებთან შედარებით და კეთდება დასკვნა.

დაცემის და გარდატეხის კუთხეების თანაფარდობა შედარებულია მედიის ოპტიკური სიმკვრივის თანაფარდობის მიხედვით (ამ და წინა ექსპერიმენტების შედეგები). აკეთებენ დასკვნას.

დარწმუნდით, რომ დაცემის კუთხის მატებასთან ერთად იზრდება არეკლილი სხივის სიკაშკაშე, ხოლო გარდატეხილი სხივის სიკაშკაშე მცირდება. გაზარდეთ დაცემის კუთხე მანამ, სანამ რეფრაქციული სხივი არ გაქრება. დაცემის კუთხის შემდგომი გაზრდით, მხოლოდ არეკლილი სხივი შეინიშნება. შეინიშნება სინათლის მთლიანი არეკვლის ფენომენი.

Კითხვა.რა არის მთლიანი ასახვის შემზღუდველი კუთხე? (გაეცით თქვენი პასუხი ერთ მნიშვნელოვან ფიგურას.)

ვარიანტი 2. აღჭურვილობა:საპროექციო მოწყობილობა, აკვარიუმი.

ინსტალაცია აწყობილია სურათი 281-ის მიხედვით. 7-8 სმ სისქის წყლის ფენას ასხამენ შუშის აბაზანაში (აკვარიუმში) და აფერადებენ ფიჭვის კონცენტრატს. საპროექციო აპარატის კონდენსატორის წინ დამონტაჟებულია ჰორიზონტალური ჭრილი, ხოლო ლინზის ჩარჩოზე მოთავსებულია ბრტყელი სარკე. სინათლის სხივი მიმართულია შუშის აბაზანის გვერდით კედელზე. შეინიშნება წყალში სინათლის სხივის გარდატეხა, წყლის ზედაპირიდან მთლიანი არეკვლა და რეფრაქცია, როდესაც სხივი აბანოდან გამოდის. დაცემის კუთხის შეცვლით, შეგიძლიათ დააკვირდეთ სინათლის სხივის მრავალჯერადი ანარეკლს წყლის ზედაპირიდან და აბაზანის ფსკერიდან.