Изучение физики в школе. Обучающие программы.

Выберите, пожалуйста,
интересующую Вас тему:

Введение

Атомная физика

Электромагнетизм

Механика

Теплота и молекулярная физика

Волны

Оптика

Теория относительности

Колебания

Астрономия

>> Волны

Описание программы prel-g

Скачать эту программу 35 Kb

Программа prel-g

Может оказать помощь учителю при объяснении материала о преломлении волн на основе принципа Гюйгенса. Она имеет то преимущество, что позволяет видеть процессы в динамике и освобождает преподавателя от необходимости делать от руки чертежи.

После запуска программы видим предложение ввести показатель преломления.

Затем наблюдаем на дисплее как к гладкой границе двух сред, в которых скорости волн v1 и v2 не равны друг другу, движется из верхней среды волновой фронт DB пучка плоской волны, ограниченный лучами EA и LB. После того, как первая точка фронта "В" коснётся границы сред, процесс рассматривается более детально: видно, что упавшая точка "В" стала (согласно принципу Гюйгенса-Френеля) источником вторичной полусферической волны, распространяющейся во вторую среду, но с изменившейся скоростью (вторая полусфера волны, рождающая отражение обратно в первую среду, в данной программе не рассматривается).

Для продолжения процесса следует нажимать пробел и наблюдать, как по мере достижения другими точками падающего фронта границы сред они становятся центрами новых сферических волн, радиусы которых тем меньше, чем позже точка упадет на поверхность. Огибающая вновь возникших фронтов, согласно приведенному выше принципу, является фронтом отраженной волны AC, а перпендикуляры к нему AF и ВК - лучами отражённой волны (отметим, что поскольку скорость волн во второй среде не равна их скорости в первой, то фронт АС не параллелен фронту DB падающей волны в первой среде, а, следовательно, лучи AF и BK направлены иначе, чем падавшие на границу лучи EA и LB - наблюдается преломление волн).

Прямая MN есть перпендикуляр к границе, разделяющей среды, в точке падения луча EA и преломления луча AF. Ученики видят, что луч, падающий EA, луч преломлённый AF и перпендикуляр MN лежат в плоскости экрана, то есть в одной плоскости. Найдем отношение синусов углов падения EAM и преломления FAN. Заметим, что угол EAM = углу DBA треугольника ADB как углы со взаимно перпендикулярными сторонами, а угол FAN = углу CAB треугольника ACB - по той же причине. Поэтому

(1)

DA - путь, пройденный падающей волной за промежуток времени t, необходимый всем точкам фронта падающей волны дойти до границы раздела сред; DA = v1t. CB = v2t - путь, пройденный преломлённой волной за тот же промежуток времени. Подставляя последние выражения в (1), получаем:

(2)

Поскольку скорости волн v1 и v2 в каждой из сред постоянны, то и отношение синусов углов падения и отражения для данной пары сред тоже постоянная величина, называемая относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Этот закон справедлив для волн любой природы - как механических, так и электромагнитных (световых).

Нажав пробел, можно повторить работу, введя другой показатель преломления.

Выход из программы клавишей "Esc".