Reflexia și Refracția Luminii

Reproducerea experimentală a situațiilor problemă la studierea reflexiei și refracție luminii

Se propun unele probleme din cadrul Opticii geometrice. Mai jos sunt și pozele din manual de Fizică pentru clasele a IX-a, unde reamintim ce numim fenomenele reflexiei și refracției, la fel și legile ce descriu aceste fenomene. În colaborare cu elevii mei Cocieru Nicoleta și Pulbere Dragoș.

1.52 (Fizică. Culegere de probleme pentru clasele 8-9. Autor: Mihai Marinciuc, Vladimir Gheţu, Mircea Miglei, Miron Potlog)

Sub ce unghi față de orizontală iese raza de lumină după reflexia pe cele două oglinzi O₁ și O₂? Vezi figura.

Figura problemei: raza de lumină cade pe oglinda O₁, înclinată la 50°, alături de oglinda O₂ înclinată la 80°

Conform legii reflexiei luminii determinăm mersul razei, în urma celor două reflexii. Unghiurile egale sunt marcate în figura de mai jos.

Aceeași figură, cu mersul razei după cele două reflexii și unghiurile egale marcate

Unghiul ce ne interesează îl determinăm scăzând cele două unghiuri cunoscute. Aici a fost de folos cunoașterea proprietăților unghiurilor formate de o secantă la două drepte paralele.

La fel problema dată a fost reprodusă și experimental obținând același răspuns, vezi mai jos.

Reproducerea experimentală cu două oglinzi și o rază laser, cu unghiurile de 50° și 80° marcate pe montaj

Reflexia luminii

1.92 (Fizică. Culegere de probleme pentru clasele 8-9. Autor: Mihai Marinciuc, Vladimir Gheţu, Mircea Miglei, Miron Potlog)

Construiți traseul razei AB reprezentată în figura de mai jos, dacă indecele de refrație al substanței din care este confecționată prisma este mai mare decât indecele de refracție la mediului din jurul ei.

Figura problemei: raza AB cade pe fața unei prisme triunghiulare de sticlă

Construim mersul razei prin prismă, ea suferă două refracții cum este indicat mai jos.

$Construcția mersului razei prin prismă, cu cele două refracții în punctele B și C și raza emergentă spre D$

Refracâia luminii

Această situație se reproduce fizic ușor, mai jos este un exemplu.

Fotografie a experimentului: fasciculul laser trecând printr-o prismă de sticlă

Pe masă se află o foaie de hârtie. Raza de lumină cade pe hârtie sub un unghi de 45⁰, formând pe ea un punct luminos. Cu cât se va mișca acest punct, dacă pe hârtie de pus o lamă (placă) de sticlă n = 1,5 cu grosimea h = 2 cm ?

Rezolvare: schema razei care traversează o placă de sticlă cu n = 1,5 și grosimea h = 2 cm, cu deplasarea d = BC = BD − CD

Continuarea rezolvării, cu deducerea expresiei CD = h·sin i·n₁/√(n₂² − sin²i·n₁²) și rezultatul CD = 1,07 cm

Concluzia problemei: d = h·(1 − sin i·n₁/√(n₂² − sin²i·n₁²)) = 0,93 cm, alături de fotografia reproducerii experimentale

14.81 (FIZICĂ. Culegere de probleme, cl. X-XII. Autori: Mihai MARINCIUC, Spiridon RUSU, Ion SCUTELNIC, Vladimir GHEȚU, Anatolie HOMENCO, Mircea MIGLEI)

Pe un bloc de sticlă cu grosimea de 3 cm se află o monedă de rază 9 mm. Pe verticala care trece prin centrul monedei, deasupra ei se află o sursă punctiformă de lumină. La ce înălțime se află sursa de lumină, dacă raza umbrei acesteia este de 2 ori mai mare decât cea a monedei.

Figura problemei umbrei monedei: sursa punctiformă S deasupra, raza monedei R₁ și raza umbrei R₂ = 2R₁

Rezolvarea problemei umbrei monedei, cu înălțimea sursei H = √(981/2,25 − 81) = 18,84 mm

14.68 (FIZICĂ. Culegere de probleme, cl. X-XII. Autori: Mihai MARINCIUC, Spiridon RUSU, Ion SCUTELNIC, Vladimir GHEȚU, Anatolie HOMENCO, Mircea MIGLEI)

Unghiul de incidență al unui flux de raze paralele de lumină pe o placă de sticlăeste de 45⁰. De câte ori lățimea acestui flux în placa de sticlă este mai mare decât în aer?

Rezolvare: schema fluxului de raze paralele care intră într-o placă de sticlă sub unghiul de 45°

Finalul rezolvării: raportul lățimilor fluxului d₂/d₁ = 1,25

Unele probleme pot fi reproduse pe platforme virtuale cum ar fi https://phet.colorado.edu/en/simulations/filter?subjects=physics&type=html,prototype

Ca exemplu

O rază de lumină trece din glicerină (n = 1,47) în apă (n =1,33). Determinați ughiul de refracție, dacă unghiul de incidență este egal cu 30⁰.

$Captură din simulatorul PhET: o rază de lumină trecând din glicerină în apă, cu raportorul gradat și indicii de refracție reglabili$

Poți exersa și singur de exemplu încearca

O rază de lumină cade pe suprafața apei n = 1,33 sub unghiul i_₁__ = 40⁰_. Sub ce unghi el trebuie să cadă față pe suprafața sticlei n = 1,5, pentru ca unghiul de refracție să rămână același?

Pagină de manual cu definițiile unghiului de incidență și ale unghiului de reflexie și cu legile reflexiei luminii

$Pagină de manual cu definiția refracției luminii și legile refracției, inclusiv relația sin i / sin r = n₂₁$

Reflexia și Refracția Luminii

Reproducerea experimentală a situațiilor problemă la studierea reflexiei și refracție luminii

Rezolvarea problemelor. Formula lentilei

Rezolvarea problemelor Nr_4. Bazele teoretice abordării generale la rezolvarea problemei arbitrare la fizică

Rezolvarea problemelor Nr_3. Introducere

Reflexia și Refracția Luminii

Reproducerea experimentală a situațiilor problemă la studierea reflexiei și refracție luminii

Citește în continuare

Rezolvarea problemelor. Formula lentilei

Rezolvarea problemelor Nr_4. Bazele teoretice abordării generale la rezolvarea problemei arbitrare la fizică

Rezolvarea problemelor Nr_3. Introducere