Заломлення світла. Закон заломлення світла
👩🏫Методичні акценти для вчителя • План проведення уроку на 45 хвНУШ▼
🎯 Очікувані результати навчання (НУШ):
Формування предметних компетентностей за темою «Заломлення світла. Закон заломлення світла», розвиток критичного мислення, вміння аналізувати причинно-наслідкові зв'язки та застосовувати набуті знання на практиці.
💬 Провокативне питання для старту:
Використайте блок «Гачок (Hook)» нижче для 2-хвилинної розминки з класом перед поясненням нового матеріалу.
⏱️ Рекомендований таймінг 45-хвилинного уроку:
Тема: Розділ 4. Світлові явища • с. 189. Заломлення світла. Закон заломлення світла. Д/з: опрацювати матеріал уроку та завдання «У зошит» на платформі EZZ-SCHOOL BOOKS.
⚡ Фронтальне бліц-опитування класу на початку уроку (2 хв):
- Що є ключовим поняттям теми «Заломлення світла. Закон заломлення світла» і чому воно важливе?
- Де у повсякденному житті, науці чи IT ми стикаємося з цим явищем/алгоритмом?
- Яка найпоширеніша помилка виникає під час першого знайомства з матеріалом?
🏠 Диференційоване домашнє завдання:
- Базовий рівень (обов'язковий): опрацювати конспект і блок «У зошит».
- Достатній рівень: скласти власну шпаргалку та пройти MiniCheck.
- Високий / STEM: виконати симуляцію у лабораторії та скласти BossQuiz на 100 XP.
📊 Критерії формувального оцінювання:
Твоя місія на цей урок
Натискай на цілі у міру їх опанування:
- 1Зрозуміти явище заломлення світла на межі двох середовищ.Опанувати ➔
- 2Засвоїти фізичний зміст абсолютного (n = c / v) та відносного (n₂₁ = n₂ / n₁) показників заломлення.Опанувати ➔
- 3Опанувати закон Снелліуса: sin α / sin γ = n₂ / n₁.Опанувати ➔
- 4Вивчити явище повного внутрішнього відбивання та його революційне застосування у волоконній оптиці.Опанувати ➔
🥄 Чому чайна ложка в склянці з чаєм здається зламаною на межі води та повітря?
Опустіть пряму ложку або олівець у склянку з водою: на межі води вони виглядають дивно поламаними, а дно басейну здається набагато мілкішим, ніж насправді! Причина — заломлення світла. Але найдивовижніше те, що цей самий закон дозволяє передавати гігабайти оптоволоконного інтернету на швидкості світла крізь тонкі скляні нитки через дно океанів!
1. Явище заломлення світла та закон Снелліуса
Коли світло переходить із повітря у воду або скло, промінь змінює свій початковий напрямок на межі поділу двох середовищ — це явище називають заломленням світла.
Причина заломлення криється у зміні швидкості поширення світла в різних середовищах. Швидкість світла у вакуумі максимальна (c ≈ 300\,000 км/с), тоді як у воді вона зменшується до 225\,000 км/с, а у склі — до 200\,000 км/с!
Закон заломлення світла (закон Снелліуса):
- Промінь падаючий, промінь заломлений і перпендикуляр до межі поділу в точці падіння лежать в одній площині.
- Відношення синуса кута падіння α до синуса кута заломлення γ є сталою величиною для даних двох середовищ:
(sin α / sin γ) = n₂₁ = (n_2 / n_1) = (v_1 / v_2)
де n = c / v — абсолютний показник заломлення середовища (показує, у скільки разів швидкість світла у вакуумі більша, ніж у даному середовищі). Для води n ≈ 1,33, для скла n ≈ 1,5 - 1,7, для алмазу n ≈ 2,42.
2. Повне внутрішнє відбивання та революція оптоволокна
Якщо промінь світла переходить із оптично більш густого середовища в оптично менш густе (наприклад, зі скла у повітря, n_1 > n_2), кут заломлення γ завжди більший за кут падіння α.
Зі збільшенням кута падіння заломлений промінь дедалі сильніше притискається до поверхні, аж поки при певному граничному куті α_0 кут заломлення не досягне 90°. При подальшому збільшенні кута падіння (lpha > lpha_0) заломлення повністю зникає — 100% світлової енергії відбивається назад у скло! Це явище називають повним внутрішнім відбиванням.
Формула граничного кута:
sin α_0 = (1 / n)
Для скла з n = 1,5 граничний кут α_0 ≈ 42°; для алмазу з n = 2,42 граничний кут усього α_0 ≈ 24° — саме тому діаманти так сліпуче виграють на світлі!
Технологія оптоволокна: Світловий імпульс лазера потрапляє в найтоншу кварцову нитку під кутом, більшим за критичний, і без втрат мчить усередині скла завдяки багаторазовому повному відбиванню. Оптоволоконні магістралі на дні океанів передають терабіти інтернет-трафіку зі швидкістю світла, а медичні ендоскопи дозволяють лікарям заглядати всередину органів без операцій!
За якої умови спостерігається явище повного внутрішнього відбивання світла?
Шпаргалка до § 25: Заломлення світла. Закон заломлення світла
Усе найважливіше для повторення перед уроком або самостійною роботою
📐 Показник n
n = c / v. Показує, у скільки разів швидкість світла в середовищі менша за вакуум.
🌀 Закон Снелліуса
sin α / sin γ = n₂ / n₁. При вході в густіше середовище промінь притискається до нормалі.
💎 Повне відбивання
При α > α₀ світло на 100% відбивається всередину густішого середовища.
🌐 Оптоволокно
Скляні нитки товщиною з волосину передають світлові сигнали глобального інтернету.
Самоперевірка (картки знань)
Натискай для перевороту (або Пробіл / ◀ ▶ на клавіатурі)
У зошит (за підручником)
Вправи з підручника «Фізика 9 клас (Бар'яхтар, Довгий та ін., Ранок 2026)», § 25, с. 189. Виконуй у робочий зошит або за комп'ютером за вказівкою вчителя:
Визначення швидкості світла в алмазі за показником n
💡 Підказка від нас: Швидкість v = c / n = 300 000 км/с / 2.42 ≈ 124 000 км/с (у 2.4 рази повільніше, ніж у вакуумі).
Розрахунок кута заломлення за законом Снелліуса
💡 Підказка від нас: Застосуй sin γ = (n₁ · sin α) / n₂. Для променя з повітря у скло: sin γ = sin 60° / 1.5 ≈ 0.866 / 1.5 ≈ 0.577 (γ ≈ 35°).
Обчислення граничного кута повного внутрішнього відбивання для скла
💡 Підказка від нас: sin α₀ = 1 / n = 1 / 1.5 ≈ 0.667. Звідси α₀ ≈ 42°.
Бос-тест до § 25: Заломлення світла. Закон заломлення світла
Питання 1 з 3 • Завдай удару по босу теми