Закони за отражение и пречупване. Закон на Снелиус
Когато светлината достигне границата между две среди, тя частично се отразява и частично преминава, като сменя посоката си (пречупва се). Според закона за отражението ъгълът на отражение е равен на ъгъла на падане, а двата лъча и перпендикулярът към повърхността лежат в една равнина. Пречупването се описва от закона на Снелиус: n1·sin α = n2·sin β. Ъглите винаги се мерят спрямо перпендикуляра (нормалата), а не спрямо повърхността.
Какво да запомним
- Закон за отражението: ъгълът на отражение е равен на ъгъла на падане.
- Закон на Снелиус: n1·sin α = n2·sin β.
- При преход в оптически по-плътна среда лъчът се приближава към перпендикуляра.
- Лъч, падащ перпендикулярно на границата, не сменя посоката си.
- Образът в плоско огледало е въображаем, прав, равен по големина и на същото разстояние зад огледалото.
Пример
Лъч пада от въздух върху стъкло (n = 1,5) под ъгъл 30°. Тогава sin β = 0,5/1,5 ≈ 0,33 и ъгълът на пречупване е около 19,5°.
Проверете се: 20 въпроса
Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.
Какво гласи законът за отражението?
- Ъгълът на отражение е два пъти по-голям от ъгъла на падане
- Отразеният лъч винаги е перпендикулярен на огледалото
- Ъгълът на отражение е равен на ъгъла на падане
- Ъгълът на отражение е равен на ъгъла на пречупване
Отговор: Ъгълът на отражение = ъгъла на падане
И двата ъгъла се измерват от перпендикуляра, а лъчите и перпендикулярът лежат в една равнина.
Лъч пада върху огледало под ъгъл 30° спрямо повърхността му. Колко е ъгълът на отражение?
- 30°
- 90°
- 120°
- 60°
Отговор: 60°
Ъгълът на падане се мери от перпендикуляра: 90° − 30° = 60°.
Ъгълът между падащия и отразения лъч е 80°. Колко е ъгълът на падане?
- 80°
- 20°
- 40°
- 50°
Отговор: 40°
Перпендикулярът разполовява ъгъла между двата лъча: 80°/2 = 40°.
Плоско огледало се завърта на 10°, а падащият лъч остава неподвижен. На колко градуса се завърта отразеният лъч?
- 10°
- 5°
- 40°
- 20°
Отговор: 20°
Ъгълът на падане се изменя с 10°, ъгълът на отражение също; общо отразеният лъч се завърта на 20°.
Как се нарича отражението от грапава повърхност, при което лъчите се разпръсват в различни посоки?
- Дифузно (разсеяно) отражение
- Огледално отражение
- Пълно вътрешно отражение
- Дисперсия
Отговор: Дифузно отражение
Законът за отражението важи за всяка малка част от повърхността, но частите са наклонени различно.
Какво е ъгълът на падане?
- Ъгълът между лъча и повърхността
- Ъгълът между падащия и отразения лъч
- Ъгълът между падащия лъч и перпендикуляра към повърхността
- Ъгълът между отразения лъч и огледалото
Отговор: Ъгълът между падащия лъч и перпендикуляра към повърхността
Ъглите на падане и на отражение се мерят от перпендикуляра (нормалата) в точката на падане.
Какъв е образът на предмет в плоско огледало?
- Мним, прав и със същите размери
- Действителен и обърнат
- Мним и увеличен
- Действителен и умален
Отговор: Мним, прав и със същите размери
Плоското огледало дава мним, прав образ със същите размери, симетричен на предмета.
Човек стои на 2 m пред плоско огледало. На какво разстояние от себе си вижда образа си?
- 2 m
- 4 m
- 1 m
- 8 m
Отговор: 4 m
Образът е на 2 m зад огледалото, значи на 2 + 2 = 4 m от човека.
Каква е най-малката височина на вертикално огледало, в което човек с ръст 1,80 m може да се види целия?
- 1,80 m
- 0,60 m
- 1,20 m
- 0,90 m
Отговор: 0,90 m
Нужна е половината от ръста: 0,90 m, независимо от разстоянието до огледалото.
Лъч се отразява последователно от две плоски огледала, разположени под прав ъгъл. Как е насочен лъчът след двете отражения?
- Перпендикулярно на падащия
- Под ъгъл 45° спрямо падащия
- Успоредно на падащия, в обратна посока
- В същата посока като падащия
Отговор: Успоредно на падащия, в обратна посока
Двете отражения завъртат лъча общо на 180°; на този принцип работят светлоотразителите.
Как се пречупва лъч при преминаване от въздух във вода?
- Отдалечава се от перпендикуляра
- Не се пречупва
- Приближава се към перпендикуляра
- Отразява се изцяло
Отговор: Към перпендикуляра
Водата е оптически по-плътна, затова ъгълът на пречупване е по-малък от ъгъла на падане.
Лъч пада перпендикулярно на границата между въздух и стъкло. Какво става с посоката му?
- Не се изменя
- Отклонява се с 30°
- Отклонява се с 45°
- Лъчът се връща назад изцяло
Отговор: Не се изменя
При ъгъл на падане 0° и ъгълът на пречупване е 0°.
Лъч пада от въздух под ъгъл 60° върху стъкло с n = √3 ≈ 1,73. Колко е ъгълът на пречупване?
- 60°
- 30°
- 45°
- 35°
Отговор: 30°
sin β = sin 60°/√3 = (√3/2)/√3 = 0,5, β = 30°.
Лъч пада от въздух във вода (n = 1,33) под ъгъл 45°. Колко е приблизително ъгълът на пречупване?
- 45°
- ≈ 32°
- ≈ 70°
- ≈ 19°
Отговор: ≈ 32°
sin β = sin 45°/1,33 ≈ 0,53, β ≈ 32°.
Басейн е дълбок 2 m. Колко изглежда дълбок, гледан отвесно отгоре? (n = 1,33)
- ≈ 2,7 m
- 2 m
- 1 m
- ≈ 1,5 m
Отговор: ≈ 1,5 m
При гледане отвесно видимата дълбочина е h/n = 2/1,33 ≈ 1,5 m.
Какво е пречупване на светлината?
- Отразяване от повърхността
- Поглъщане от средата
- Изменение на посоката при преминаване в друга среда
- Разлагане на цветове
Отговор: Изменение на посоката при преминаване в друга среда
На границата между две среди скоростта на светлината се изменя и лъчът сменя посоката си.
Как се записва законът на Снелиус? (α е ъгълът на падане, β е ъгълът на пречупване)
- n1 cos α = n2 cos β
- n1 sin β = n2 sin α
- sin α + sin β = n
- n1 sin α = n2 sin β
Отговор: n1 sin α = n2 sin β
Произведението от показателя на пречупване и синуса на ъгъла е еднакво от двете страни на границата.
Защо лъжица, потопена наклонено в чаша вода, изглежда пречупена?
- Заради пречупването на светлината на границата вода-въздух
- Защото водата я огъва
- Заради дифракцията
- Заради отражението от чашата
Отговор: Заради пречупването на светлината на границата вода-въздух
Лъчите от потопената част се пречупват при излизане от водата и тя изглежда по-високо, отколкото е.
Лъч преминава от вода (n = 1,33) в стъкло (n = 1,6) под ъгъл 40°. Какъв е ъгълът на пречупване?
- По-голям от 40°
- По-малък от 40°
- Точно 40°
- Няма пречупен лъч (пълно отражение)
Отговор: По-малък от 40°
Стъклото е оптически по-плътно от водата, затова лъчът се приближава към перпендикуляра.
Лъч пада под ъгъл 30° от стъкло (n = 1,5) към въздух. Колко е синусът на ъгъла на пречупване?
- 0,33
- 0,5
- 0,25
- 0,75
Отговор: 0,75
1,5 · sin 30° = 1 · sin β, sin β = 1,5 · 0,5 = 0,75 (β ≈ 49°).