T A D Q I Q O T L A R
jahon ilmiy – metodik jurnali
https://scientific-jl.com
61-son_4-to’plam_May-2025
8
ISSN:3030-3613
ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА НА ГРАНИЦЕ ВОЗДУХ–ВОДА: МЕТОДИКА
ОБЪЯСНЕНИЯ ЧЕРЕЗ ШКОЛЬНЫЕ ОПЫТЫ
САТТОРОВ САРВАР НУГМОНОВИЧ
Аннотация:
Статья посвящена методике преподавания темы преломления
света в школьном курсе физики с использованием доступных натурных
экспериментов. Автор показывает, как простые опыты, такие как «ложка в
стакане воды» или прохождение лазера через аквариум, помогают учащимся
визуализировать законы оптики и глубже понять механизм изменения
направления светового луча на границе двух сред. В работе представлены
расчёты по закону Снеллиуса, критические углы, а также указаны методические
рекомендации для проведения данных опытов в классе. Подчёркивается
значение визуализации, практической деятельности и самостоятельного анализа
при формировании прочных знаний по физике.
Ключевые слова:
физика, оптика, преломление, свет, опыт, закон
Снеллиуса, критический угол, визуализация, обучение, эксперимент
Введение
Раздел «Оптика» играет важную роль в формировании научного
мировоззрения школьников. Явление преломления света часто встречается в
жизни, однако без научного объяснения оно остаётся лишь визуальным
эффектом. Традиционное изложение темы ограничивается определениями и
формулами, что снижает интерес учащихся. Эффективным решением становится
организация школьных опытов, позволяющих визуально подтвердить
теоретические положения и сделать процесс обучения более увлекательным и
понятным. Основной акцент делается на преломлении света на границе воздух–
вода как наиболее наглядном и простом для повторения в классе.
Преломление света на границе двух сред: теория, формулы,
эксперименты
Преломление света — это изменение направления распространения
светового луча при переходе из одной прозрачной среды в другую с
отличающимся показателем преломления. Это происходит из-за изменения
скорости света
в разных средах.
Теоретические основы
Когда луч света переходит из воздуха (менее плотной среды) в воду (более
плотную среду), он приближается к нормали. Если наоборот — удаляется от
T A D Q I Q O T L A R
jahon ilmiy – metodik jurnali
https://scientific-jl.com
61-son_4-to’plam_May-2025
9
ISSN:3030-3613
нормали. Угол между падающим лучом и перпендикуляром к поверхности
(нормалью) называется
углом падения
(α), а угол между преломлённым лучом
и нормалью —
углом преломления
(β).
📌
Закон Снеллиуса (Snell's Law):
𝒏
𝟏
∗ 𝒔𝒊𝒏 𝜶 = 𝒏
𝟏
∗ 𝒔𝒊𝒏 𝜷
где:
𝑛
1
— показатель преломления первой среды (например, воздуха, n≈1.0003),
𝑛
2
— показатель преломления второй среды (например, воды, n≈1.33),
α — угол падения (в градусах или радианах),
β — угол преломления.
Из этой формулы видно, что луч света изменяет направление в зависимости
от разницы между
𝑛
1
и
𝑛
2
.
[1]
💡
Пример:
Пусть угол падения света на воду равен
α = 45°
Тогда, зная
𝑛
1
=1 (воздух),
𝑛
2
=1.33 (вода):
𝒔𝒊𝒏 𝜷 =
𝒏
𝟏
𝒏
𝟐
∗ 𝒔𝒊𝒏 𝜶 =
𝟏
𝟏. 𝟑𝟑
∗ 𝒔𝒊𝒏 𝟒𝟓° ≈ 𝟎, 𝟓𝟑
𝜷 = 𝒂𝒓𝒄𝒔𝒊𝒏(𝟎, 𝟓𝟑𝟏) ≈ 𝟑𝟐. 𝟏°
То есть луч "ломается" и становится ближе к нормали при переходе из
воздуха в воду.
Примеры опытов и анализ
🔬
Опыт 1: Ложка в стакане
Материалы:
прозрачный стакан, вода, металлическая ложка.
Описание:
если смотреть под углом, то ложка кажется изломанной в месте
соприкосновения с водой.
Физический смысл:
лучи от погруженной части ложки преломляются на
границе вода–воздух, и наш глаз воспринимает ложку как изогнутую. Это —
оптическая иллюзия,
основанная на преломлении.
🔬
Опыт 2: Лазер через аквариум
Материалы:
аквариум, лазерная указка, бумага.
T A D Q I Q O T L A R
jahon ilmiy – metodik jurnali
https://scientific-jl.com
61-son_4-to’plam_May-2025
10
ISSN:3030-3613
Описание:
направляем лазер на воду под углом. На листе фиксируется
преломлённый луч.
Пояснение:
по координатам можно замерить углы и рассчитать отклонение
луча от исходной траектории.
🔬
Опыт 3: Обратное преломление (из воды в воздух)
Эффект:
при большом угле падения возможен
полный внутренний
отражение,
если свет из воды не может выйти наружу.
Критический угол
рассчитывается по формуле:
𝒔𝒊𝒏 𝜽 =
𝒏
𝟐
𝒏
𝟏
Для вода → воздух:
𝜽 = 𝒂𝒓𝒄𝒔𝒊𝒏 (
𝟏. 𝟑𝟑
𝟏
) ≈ 𝟒𝟖. 𝟕𝟓°
[2]
Если угол превышает критический, происходит
полное внутреннее
отражение
— явление, используемое в
оптоволоконной связи.
Методические комментарии
Учебный опыт должен включать
формулировку гипотезы, наблюдение,
фиксацию результатов, построение лучей
на бумаге.
Школьникам рекомендуется использовать
транспортир, лазер
и
линейку
для построения.
Можно применять
онлайн-симуляции
, например PhET или GeoGebra, для
моделирования явлений.
Практическая значимость:
Учащиеся лучше понимают абстрактные понятия через личные
наблюдения.
Повышается интерес к предмету через визуальные эффекты.
Оптические опыты позволяют формировать
научное мышление
: анализ,
причинно-следственные связи, умение объяснять реальные явления.[3]
T A D Q I Q O T L A R
jahon ilmiy – metodik jurnali
https://scientific-jl.com
61-son_4-to’plam_May-2025
11
ISSN:3030-3613
Вывод:
Проведение натурных экспериментов по преломлению света
значительно повышает уровень понимания и усвоения теоретического
материала. Учащиеся не только осваивают физические законы, но и развивают
интерес к предмету через реальные наблюдения и практику. Опыты с водой и
светом формируют устойчивые представления о природе света, готовят
учащихся к более сложным темам (линзы, интерференция, оптические приборы)
и способствуют развитию научного мышления. Таким образом, визуализация и
практика становятся неотъемлемыми компонентами эффективного обучения
оптике в школе.
Использованные литературы:
1.
Пёрышкин А. В.
Физика. 8 класс
. — М.: Дрофа, 2021.
2.
Каплун С. А.
Физический эксперимент на уроках физики
. — М.: Учитель,
2019.
3.
Баранов М. Т.
Методика преподавания физики
. — М.: Просвещение, 2020.
4.
Сайт симуляций PhET: https://phet.colorado.edu/?q=PHYSICS.
