Lecție pentru bacalaureat · Fizică

Reflexia și refracția luminii

Clasa a XI-a

Ideile de bază pe scurt și, unde există, exercițiile din subiectele de BAC care le verifică. Lecția completă, animată, cu grile și exerciții corectate, e în aplicația Tomomi.

Pe scurt

Formulă

Lege · Legea reflexiei

Raza incidentă, normala și raza reflectată sunt în același plan, iar unghiurile față de normală sunt egale:

i=i′i = i'

Reflexia are loc la orice suprafață care desparte două medii, chiar și atunci când o parte din lumină trece mai departe.

Sfat

Capcană · Unghiurile se măsoară față de normală

Dacă enunțul dă unghiul dintre rază și suprafață, mai ai un pas până la unghiul de incidență: cele două se completează până la 90∘90^\circ. O rază care face 30∘30^\circ cu oglinda cade sub un unghi de incidență de 60∘60^\circ, nu de 30∘30^\circ.

Formulă

Formulă · Indicele de refracție

Indicele arată de câte ori merge lumina mai încet în mediu decât în vid:

n=cvn = \frac{c}{v}

Este un număr fără unitate de măsură și cel puțin egal cu 1; apa are n≈1,33n \approx 1{,}33, sticla 1,5, diamantul 2,42.

Formulă

Lege · Legea refracției

Legea leagă sinusurile unghiurilor, nu unghiurile:

n1⋅sin⁡i=n2⋅sin⁡rn_{1} \cdot \sin i = n_{2} \cdot \sin r

Într-un mediu mai dens optic raza se apropie de normală; într-unul mai puțin dens se depărtează de ea.

Idee

Idee · Reflexia totală

Când lumina merge spre un mediu mai puțin dens optic, există un unghi de incidență dincolo de care raza refractată dispare:

sin⁡l=n2n1,n1>n2\sin l = \frac{n_{2}}{n_{1}}, \quad n_{1} > n_{2}

Pentru i>li > l toată lumina se întoarce în primul mediu. Pe acest fenomen funcționează fibra optică și tot el explică sclipirea diamantului.

Din subiectele de BAC

Exerciții reale din subiectele anilor trecuți. Încearcă-le singur înainte să deschizi rezolvarea.

O rază de lumină se reflectă pe o oglindă plană. Raza reflectată este perpendiculară pe raza incidentă. Măsura unghiului de incidență este:

a. 0°0°

b. 30°30°

c. 45°45°

d. 90°90°

Vezi rezolvarea

Legea reflexiei spune că unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență, ambele măsurate față de normala la oglindă. Unghiul dintre raza incidentă și cea reflectată este atunci i+r=2ii + r = 2i. Punând condiția 2i=90°2i = 90°, rezultă

i=45°.i = 45°.

Răspunsul corect este c. Greșeala clasică aici este să măsori unghiurile față de suprafața oglinzii, nu față de normală.

Dependența indicelui de refracție nn al unui mediu optic de lungimea de undă λ\lambda a luminii este dată de relația n=a+bλ2n = a + \frac{b}{\lambda^{2}}, unde aa și bb sunt două constante. Simbolurile mărimilor fizice fiind cele utilizate în manuale, unitatea de măsură în S.I. a constantei bb este:

a. m−2\text{m}^{-2}

b. m−1\text{m}^{-1}

c. m\text{m}

d. m2\text{m}^{2}

Vezi rezolvarea

Indicele de refracție n=cvn = \frac{c}{v} este o mărime adimensională, la fel ca ambii termeni ai sumei. Așadar raportul bλ2\frac{b}{\lambda^{2}} este adimensional, deci bb are unitatea de măsură a lui λ2\lambda^{2}, adică m2\text{m}^{2}. Răspunsul corect este d.

O rază de lumină vine din aer și este incidentă pe suprafața plană a unui mediu optic transparent, pe direcția normalei la suprafață. În punctul de incidență, raza de lumină suferă atât fenomenul de reflexie, cât și fenomenul de refracție. Unghiul format de raza reflectată cu raza refractată este:

a. 30°30°

b. 45°45°

c. 90°90°

d. 180°180°

Vezi rezolvarea

La incidență normală unghiul de incidență este i=0°i = 0°. Legea reflexiei dă un unghi de reflexie tot nul, iar legea refracției n1sin⁡i=n2sin⁡rn_1 \sin i = n_2 \sin r dă r=0°r = 0°. Raza reflectată se întoarce înapoi pe normală, iar raza refractată continuă înainte pe aceeași normală: cele două au sensuri opuse, deci unghiul dintre ele este 180°180°. Răspunsul corect este d.

Toate lecțiile de Fizică

Descarcă

Începe azi. Bacul nu așteaptă.

Descarcă Tomomi pe telefonul copilului tău și pornește perioada de probă gratuită.