Seilias

Συζητήστε με την ομάδα σας τις σημαίνουν για σας οι λέξεις "ανάκλαση του φωτός" καθώς και "διάθλαση του φωτός". Σκεφτείτε μερικά παραδείγματα από την καθημερινή σας ζωή όπου συναντάτε αυτές τις έννοιες.

Ενεργοποιήστε το LASER πατώντας τον διακόπτη ON/OFF και παρατηρήστε την πορεία της φωτεινής ακτίνας.

Αν και μπορείτε να δουλεύετε στο ίδιο παράθυρο με το κείμενο μια καλή πρακτική είναι να πατήσετε στην επιλογή "Πλήρης Οθόνη" ώστε η προσομοίωση να ανοίξει σε καινούργιο παράθυρο για να είναι ευκολότερη η συμπλήρωση των πεδίων. Έτσι δεν θα αποφύγετε όμως την εναλλαγή παραθύρων.

Μόλις η ακτίνα συναντήσει την διαχωριστική επιφάνεια δύο μέσων πχ αέρας - γυαλί χωρίζεται σε δύο. Η μια ακτίνα ανακλάται και διαδίδεται στο ίδιο μέσο ενώ η άλλη αλλάζει κατεύθυνση ή "θλάται" και διαδίδεται στο δεύτερο μέσο. Η ακτίνα που διαδίδεται στο ίδιο μέσο και ονομάζεται . . . Διαθλώμενη Εξερχόμενη Ανακλώμενη Διαδιδόμενη ενώ η ακτίνα που διαδίδεται στο άλλο μέσο και ονομάζεται . . . Διαθλώμενη Εξερχόμενη Ανακλώμενη Διαδιδόμενη .

Πατήστε στο κουμπί "Μοιρογνωμόνιο" και μετρήστε τη γωνία πρόσπτωσης και τη γωνία ανάκλασης. Σημειώστε τις μετρήσεις σας. Γωνία πρόσπτωσης θ_π= ^ο, γωνία ανάκλασης θ_α= ^o

Αλλάξτε τη γωνία πρόσπτωσης (σύροντας την ακτίνα πρόπτωσης ή εναλλακτικά την πίσω πλευρά του LASER) και παρατηρήστε πως μεταβάλλεται η γωνία ανάκλασης. Το γενικότερο συμπέρασμα που καταλήγετε είναι πως η γωνία πρόσπτωσης είναι . . . Ίση με Μεγαλύτερη από Μικρότερη από τη γωνία ανάκλασης.

Πατώντας το πλήκτρο Έναρξη" (play) δημιουργούνται σωματίδια, τα οποία αναπαριστούν τα φωτόνια, που δημιουργούνται από την πηγή. Κάποια από αυτά ανακλώνται και κάποια άλλα διαθλώνται. Η ταχύτητα με την οποία κινούνται αντιστοιχεί στην ταχύτητα του φωτός στο αντίστοιχο μέσο. Σε ποιο μέσο το φως κινείται γρηγορότερα;

Το φως κινείται με μεγαλύτερη ταχύτητα . . . στον αέρα στο γυαλί .

Το φαινόμενο της αλλαγής της διεύθυνσης διάδοσης του φωτός όταν διαδίδεται σε διαφορετικό μέσο ονομάζεται διάθλαση και οφείλεται στην διαφορετική ταχύτητα του φωτός στα αντίστοιχα υλικά. Το φως ακολουθεί την συντομότερη χρονικά διαδρομή μεταξύ δυο σημείων. Την αρχή αυτή την πρωτοδιατύπωσε ο Fermat και είναι γνωστή ως "Αρχή του ελαχίστου χρόνου."

Μπορούμε να δούμε πως από όλες τις διαδρομές η συντομότερη χρονικά για διαδρομή στο ίδιο μέσο είναι η διαδρομή στην οποία η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης.

Κάτι αντίστοιχο με το φως συμβαίνει και με εμάς όταν κολυμπάμε ή όταν τρέχουμε. Τρέχουμε περίπου πέντε φορές γρηγορότερα από ότι κολυμπάμε. Για να ερμηνεύσουμε τον τρόπο με τον οποίο κινείται το φως από ένα μέσο σε κάποιο άλλο θα χρησιμοποιήσουμε μια αντιστοιχία. Ας υποθέσουμε πως είστε ναυαγοσώστης και κάποιος κολυμβητής κινδυνεύει να πνιγεί. Σκοπός σας είναι να φτάσετε στον κολυμβητή στο συντομότερο δυνατό χρονικό διάστημα και να τον σώσετε. Η πρώτη σκέψη όλων μας είναι να κινηθούμε όπως φαίνεται στην πράσινη διαδρομή γιατί φυσικά είναι η συντομότερη (σε απόσταση) διαδρομή μεταξύ του ναυαγοσώστη και του κολυμβητή. Είναι όμως αυτή η διαδρομή και η συντομότερη χρονικά; Σε μορφή παιχνιδιού έχετε στην διάθεσή σας τον μικρότερο δυνατό χρόνο που μπορεί να επιτευχθεί με τις συγκεκριμένες συνθήκες ώστε κάποιος να φτάσει στον κολυμβητή. Εσείς καλείστε να δείξετε την διαδρομή που θα ακολουθούσατε σύροντας το "Ενδιάμεσο Σημείο" φτιάχνοντας έτσι μια διαδρομή "Ναυαγοσώστης - Ενδιάμεσο σημείο - Κολυμβητής". Δοκιμάστε αν πετυχαίνετε τον σκοπό σας πατώντας το πλήκτρο play .

Στην περίπτωση της διάθλασης η συντομότερη χρονικά διαδρομή δεν είναι η ευθεία που ενώνει τα δύο σημεία αλλά μια διαδρομή για την οποία το φως διανύει μεγαλύτερη απόσταση στο μέσο με την μεγαλύτερη ταχύτητα και μικρότερη απόσταση στο μέσο με την μικρότερη ταχύτητα. Πατήστε το play για να δείτε τον χρόνο που χρειάζεται η κάθε ακτίνα να φτάσει στον προορισμό της.

Λόγω της διάθλασης τα αντικείμενα μέσα στο νερό μας φαίνονται σε διαφορετικές θέσεις από ότι είναι στην πραγματικότητα. Έτσι ένα ψαράκι μέσα στο νερό φαίνεται να είναι πιο κοντά στην επιφάνεια του νερού. Δοκιμάστε να σύρετε τον παρατηρητή και ψαράκι σε διάφορες θέσεις για να δείτε που σχηματίζεται το είδωλο κάθε φορά.

Στην παραπάνω φωτογραφία το μολύβι φαίνεται να σπάει όταν μπαίνει στο νερό. Μπορείτε να δώσετε μια εξήγηση

Ας επανέλθουμε στην αρχική προσομοίωση.

Μετρήστε τη γωνία διάθλασης και τη γωνία πρόσπτωσης και συγκρίνετε τις δύο γωνίες. Σε ποιο συμπέρασμα καταλήγετε;

Όταν το φως διαδίδεται από το αέρα στο γυαλί τότε η γωνία διάθλασης είναι . . . Ίση με Μεγαλύτερη από Μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης και η διαθλώμενη ακτίνα . . . Πλησιάζει Απομακρύνεται από την κάθετο.

Σύρετε το LASER στο δεύτερο μέσο και περιστρέψτε το ώστε να υπάρχει διαθλώμενη ακτίνα. Τοποθετήστε με τέτοιο τρόπο το LASER ώστε η γωνία πρόσπτωσης να είναι 40°. Πόση είναι τώρα η γωνία διάθλασης; θ_δ= ^o. Όταν το φως πηγαίνει από κάποιο μέσο στον αέρα τότε η διαθλώμενη ακτίνα . . . Πλησιάζει Απομακρύνεται από την κάθετο.

Στο μενού των ρυθμίσεων υπάρχει υπάρχει ένας δρομέας τον οποίο αν τον μετακινήσετε αλλάζει ο δείκτης διάθλασης του υλικού. Ο δείκτης διάθλασης είναι ένας αριθμός που χαρακτηρίζει το υλικό στο οποίο διαδίδεται το φως. Αλλάξτε τον δείκτη διάθλασης και πατήστε το πλήκτρο play και παρατηρήστε την ταχύτητα διάδοσης των σωματιδίων στο μέσο αυτό. Όσο αυξάνεται ο δείκτης διάθλασης η ταχύτητα του φωτός γίνεται . . . μικρότερη μεγαλύτερη

Είδαμε πως το φως διαδίδεται με μεγαλύτερη ταχύτητα στον αέρα και με μικρότερη σε οποιοδήποτε άλλο μέσο. Ο λόγος της ταχύτητας του φωτός στο κενό προς την ταχύτητα σε κάποιο μέσο ονομάζεται δείκτης διάθλασης του μέσου και συμβολίζεται με n.

Προκειμένου να μετρήσουμε τον δείκτη διάθλασης ενός υλικού θα πρέπει να γνωρίζουμε την ταχύτητα του φωτός στο αντίστοιχο μέσο. Αρχικά σταματήστε την προσομοίωση πατώντας το πλήκτρο στοπ και στην συνέχεια ανανεώστε την πατώντας το αντίστοιχο (δεύτερο) πλήκτρο. Στην συνέχεια πατήστε στην επιλογή "Μέτρηση" ώστε να εμφανιστεί μια μετροταινία. Μπορείτε να σύρετε το άκρο της ώστε να μετρήσετε την απόσταση δύο σημείων. Πατήστε play ώστε να εκπεμφθεί ένα φωτόνιο και όταν το φωτόνιο διανύσει μια απόσταση πατήστε pause για να σταματήσει το χρονόμετρο. Ο χρόνος αναφέρεται σε ns (1ns=10^-9s). Μετρήστε την απόσταση και διαιρέστε τα δύο μεγέθη για να βρείτε την ταχύτητα του φωτός στο νερό και από εκεί τον δείκτη διάθλασης του. Δίνεται c₀=3⋅10⁸ m/s.

d= m, t= ns, c= x 10⁸m/s

n=

Ένα υλικό ονομάζεται οπτικά πυκνότερο από κάποιο άλλο αν έχει μεγαλύτερο δείκτη διάθλασης. Δοκιμάστε διαφορετικούς συνδυασμούς δεικτών διάθλασης για τα δύο υλικά. Όταν το φως διαδίδεται από οπτικά αραιότερο σε ένα οπτικά πυκνότερο μέσο τότε η ακτίνα . . . Πλησιάζει Απομακρύνεται από την κάθετο.

Ψευδώνυμο:   Διεύθυνση αποστολής :