Явления распространения света

Опорный конспект по физике в 9 классе по темам «Геометрическая оптика: Явления распространения света. Прямолинейное распространение света. Закон отражения света. Плоское зеркало. Преломление света. Закон преломления света. Дисперсия света». Обновлен 15.08.2026 г. Вернуться к Списку конспектов по физике

Проверяемые элементы содержания (ПЭС):
👉 ФОП ООО: 11.1. Лучевая модель света. Источники света. 11.2. Прямолинейное распространение света. 11.3. Отражение света. Плоское зеркало. Закон отражения света. 11.4. Преломление света. Закон преломления света. Полное внутреннее отражение света.
👉 ОГЭ: 3.20 Лучевая модель света. Прямолинейное распространение света. 3.21 Закон отражения света. Плоское зеркало. 3.22 Преломление света. Закон преломления света. 3.23 Дисперсия света.

Переходим от абстрактных электромагнитных волн к свету — самому загадочному и самому практичному явлению. Мы разберемся, почему луч света преломляется, как работает зеркало, и почему мы видим радугу.

Лучевая модель света. Явления распространения света

Мы знаем, что свет — это электромагнитная волна. Но волновая оптика (интерференция, дифракция) сложна. В 9 классе мы используем лучевую (геометрическую) модель.
📌 Световой луч — это линия, вдоль которой распространяется световая энергия.

В этой модели мы считаем, что свет распространяется по прямым линиям, а на границе сред отражается и преломляется. Эта модель позволяет решать 90% задач на зеркала, линзы и призмы.

В основе явления распространения света лежат три закона:
— закон прямолинейного распространения света,
— закон отражения света,
— закон преломления света.

Источники света (Где берется свет?)

📌 Источник света — это тело, которое излучает световую энергию.

Прямолинейное распространение света

📌 В однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Доказательства:
1. Образование тени: Если свет шел бы криво, тень была бы размытой.
2. Образование полутени (умбра/пенумбра): От двух источников света образуются тени и полутени.
3. Лазер: Луч лазера абсолютно прямой (в однородной среде).

Скорость света в вакууме:

\( c = 3 \cdot 10^8 \, м/с \)

— максимальная скорость в природе. В среде скорость света меньше: \( v = \frac{c}{n} \), где \( n \) — показатель преломления среды.

Закон отражения света (Работает как бильярд)

Когда свет падает на гладкую поверхность (зеркало, стекло, воду), он отражается.
📌 Закон отражения:
1.  Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к поверхности в точке падения лежат в одной плоскости.
2.  Угол отражения (\( \beta \)) равен углу падения (\( \alpha \)).
Математически:

\( \alpha = \beta \)

где:
• \( \alpha \) — угол между падающим лучом и перпендикуляром к поверхности (нормалью).
• \( \beta \) — угол между отраженным лучом и перпендикуляром.

Важно: Углы измеряются от перпендикуляра, а не от поверхности!

Плоское зеркало (Как мы видим себя)

Плоское зеркало — это гладкая поверхность, которая отражает свет по закону отражения.

Свойства изображения в плоском зеркале:
1. Мнимое (изображение находится за зеркалом, его нельзя получить на экране).
2. Прямое (не перевернутое).
3. Равное по размеру предмету.
4. Симметричное (расстояние от предмета до зеркала равно расстоянию от зеркала до изображения).

Формула: \( d_{предм} = d_{изобр} \)

Преломление света (Почему ложка в стакане «ломается»)

Когда свет переходит из одной среды в другую, его скорость меняется, и он меняет направление — это преломление.
📌 Преломление света — это изменение направления распространения света при переходе из одной среды в другую.

Причина: Скорость света в разных средах разная. Чем оптически плотнее среда, тем меньше скорость.

Закон преломления света (Главный закон геометрической оптики)

📌 Закон преломления:
1.  Луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр в точке падения лежат в одной плоскости.
2.  Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред:

\( \frac{\sin \alpha}{\sin \gamma} = n_{21} \)

\( n_{21} \) — относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

Абсолютный показатель преломления (\( n \)):

\( n = \frac{c}{v} \)

• \( c \) — скорость света в вакууме.
• \( v \) — скорость света в среде.
• \( n_{воздуха} \approx 1 \); \( n_{воды} = 1,33 \); \( n_{стекла} = 1,5–1,7 \).

Как изменяется угол:
• При переходе из воздуха в воду/стекло (\( n_2 > n_1 \)): угол преломления меньше угла падения (\( \gamma < \alpha \)). Луч приближается к перпендикуляру.
• При переходе из воды в воздух (\( n_2 < n_1 \)): угол преломления больше угла падения (\( \gamma > \alpha \)). Луч отдаляется от перпендикуляра.

Полное внутреннее отражение (Как работает оптоволокно)

Это особый случай преломления. Он происходит, когда свет переходит из оптически более плотной среды в менее плотную (например, из стекла в воздух), и угол падения превышает критический угол (\( \alpha_{пред} \)).
📌 Полное внутреннее отражение — это явление, при котором свет, падающий на границу раздела двух сред, не выходит во вторую среду, а полностью отражается обратно в первую.

Условия наступления:
1. Свет идет из среды с большим \( n \) в среду с меньшим \( n \) (из стекла в воздух, из воды в воздух).
2. Угол падения больше предельного угла (\( \alpha > \alpha_{пред} \)).

Практическое применение:

• Оптоволокно (свет передается по стеклянному волокну, многократно отражаясь от стенок).
• Отражательные призмы (в биноклях, перископах — они отражают свет лучше зеркал, так как не теряют энергию на отражение).
• Световоды в медицине (эндоскопы, где камера передает изображение через оптоволоконный кабель).

Дисперсия света (Разложение белого света в радугу)

Это самое красивое оптическое явление. В 1666 году Ньютон пропустил белый свет через стеклянную призму и увидел спектр (полоску цветов).
📌 Дисперсия света — это явление зависимости скорости (и показателя преломления) света в среде от его частоты (цвета).

Почему возникает радуга?
• В стекле/воде синий свет преломляется сильнее, чем красный.
• Белый свет — это смесь всех цветов. При входе в призму разные цвета отклоняются на разные углы, и мы видим спектр.
• Цвета спектра: Красный, Оранжевый, Желтый, Зеленый, Голубой, Синий, Фиолетовый («Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан» — мнемоническое правило).

Применение:
• Радуга в природе (капли воды работают как призмы).
• Спектральный анализ (по спектру можно определить состав вещества, потому что каждый элемент дает свой набор линий).

Решение типовых задач

ЗАДАЧА №1 (Закон отражения)
Условие: Луч света падает на плоское зеркало. Угол между падающим лучом и поверхностью зеркала равен 30°. Найдите угол падения и угол отражения.
Дано:
\( \angle \) между лучом и поверхностью = 30°.
Решение:
1. Угол падения отсчитывается от перпендикуляра (нормали). Если луч образует с поверхностью 30°, то с нормалью — \( 90° \mathbin{-} 30° = 60° \). Значит, \( \alpha = 60° \).
2. По закону отражения \( \beta = \alpha = 60° \).
Ответ: \( \alpha = 60° \), \( \beta = 60° \).

ЗАДАЧА №2 (Преломление)
Условие: Свет падает из воздуха в воду (\( n = 1,33 \)) под углом 45°. Найдите угол преломления. (\( \sin 45° \approx 0,71 \)).
Дано:
\( \alpha = 45° \)
\( n_{воздуха} = 1 \)
\( n_{воды} = 1,33 \)
Решение:
1. Закон преломления: \( \frac{\sin \alpha}{\sin \gamma} = \frac{n_2}{n_1} = \frac{1,33}{1} = 1,33 \).
2. \( \sin \gamma = \frac{\sin \alpha}{1,33} = \frac{0,71}{1,33} \approx 0,53 \).
3. Находим угол: \( \gamma = \arcsin(0,53) \approx 32° \).
Ответ: \( \gamma \approx 32° \).

ЗАДАЧА №3 (Дисперсия — качественная)
Условие: Белый луч света падает на стеклянную призму. Какой цвет (красный или фиолетовый) отклонится сильнее? Почему?
Решение:
1. Дисперсия — это разложение белого света на спектр.
2. Показатель преломления для фиолетового света больше, чем для красного (\( n_{фиол} > n_{красн} \)). Значит, фиолетовый сильнее преломляется и отклоняется от первоначального направления.
Ответ: Фиолетовый отклонится сильнее, потому что у него больше показатель преломления.

Шпаргалка – Геометрическая оптика

(с) Ниже в учебных целях использованы схемы из учебного пособия «Физикa в таблицaх и схeмах: Все темы школьной программы. 7—11 классы. — СПб.: Издательский Дом «Литeрa», 2023», автор: Янчeвскaя О. В.

❓ Вопрос на подумать (К следующей теме): Мы узнали, что призма разлагает белый свет на спектр. А что будет, если собрать обратно все цвета спектра с помощью линзы или другой призмы? Получится ли белый свет?

(Подсказка: Да, если свести лучи обратно, цвета смешаются, и глаз увидит белый цвет. Это доказывает, что белый свет — составной). Следующая тема — Линзы, глаз и оптические приборы. Там мы научимся собирать и рассеивать свет, строить изображения и понять, как работает наш глаз!

Конспект урока по физике для 9 класса «Явления распространения света. Прямолинейное распространение света. Закон отражения света. Плоское зеркало. Преломление света. Закон преломления света. Дисперсия света». Выберите дальнейшее действие:

• Вернуться к Списку конспектов по физике для 7-11 классов
• Найти конспект через Кодификатор ОГЭ по физике
• Найти конспект через Кодификатор ЕГЭ по физике