Досі ми розглядали поширення світла в якомусь одному середовищі (зазвичай — у повітрі). Проте кожен з нас добре знає, що світло може переходити з одного середовища до іншого: сонячне світло зараз доходить до нас через віконне скло, освітлює дно неглибоких водоймищ... Виявляється, що такі переходи світла спричиняють ба- гато цікавих явищ. Перш за все з’ясуємо, що таке «різні середовища» для світла. Сьогодні відомо, що головна відмінність між двома оптичними середовищами — це різні швидкості поширення світла. Найбільшу швидкість світло має у вакуумі (тобто у просторі, де практично немає частинок речовини). Ця швидкість дорівнює приблизно 300 000 км/с. Розігнатися до такої швидкості не може жодне фізичне тіло! А в прозорій речовині швидкість світла завжди менша, ніж у вакуумі. Для кожної прозорої речовини існує така важлива фізична характеристика, як показник заломлення (n).

Показник заломлення речовини показує, у скільки разів швидкість світла у цій речовині менша, ніж у вакуумі.

Через обмеженість часу навряд чи доцільно вводити абсолютний і відносний показники заломлення. Також недоцільно брати за основу при визначенні показника заломлення закони заломлення – це досить складно та незрозуміло для дітей, яким на цьому ж самому уроці повідомляють, що таке синус.

Можна навести кілька значень показника заломлення для різних

речовин (повітря, вода, скло).

Що ж відбувається, коли світловий промінь падає під певним кутом на межу розділу двох прозорих середовищ? Такий промінь «ділиться» на два: перший (відбитий) промінь повертається до першого середовища, а другий переходить через межу та потрапляє до іншого середовища. При цьому цей промінь змінює напрямок поширення. Тому його називають заломленим, а явище — заломленням.

Заломленням називають зміну напряму поширення світла, яке переходить через межу двох середовищ.

На приладі для демонстрації законів оптики встановлюємо скляну пластинку та спостерігаємо заломлення вузького пучка світла. Треба дати означення кута заломлення та показати, що заломлення спостерігається, коли цей кут відрізняється від кута падіння.

Закони заломлення

1. Промінь падаючий і промінь заломлений лежать в одній площині з перпендикуляром до поверхні в точці заломлення.

2. Відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для двох даних середовищ є постійним: .

Наведений рисунок відповідає випадку γ < α , отже, n2>n1  (швидкість світла у другому середовищі менша, ніж у першому).

Учитель вимушений коротко розповісти дітям, що таке синус кута (безумовно, це є недоліком чинної програми).

Чи може світло перейти через межу двох середовищ, не змінюючи напряму поширення?

Такий випадок можливий, коли кут падіння дорівнює нулю. Після ознайомлення із законами заломлення світла доцільно обговорити деякі явища, пов’язані з заломленням: уявне зменшення глибини водойми, якщо дивитися зверху; відхилення світлових променів призмою; проходження світла через плоскопаралельну пластинку.

За умови наявності часу та доброї підготовки класу можна обговорити ще додаткові питання: пояснити, який принцип дозволяє пояснити «поведінку» світлового променя (принцип Ферма — світло обирає шлях, який може подолати за мінімальний час); явище повного відбивання світла (слід зазначити, що формально в програмі цього явища немає!); приклади та застосування повного відбивання світла (від гри світла у діамантах до волоконно-оптичного зв’язку); поширення світла в неоднорідних середовищах, рефракція (міражі). Багато які з цих питань можуть стати темами доповідей учнів.