Физика. 11 класс. Базовый и углубленный уровни (в двух частях). Часть 2
Покупка
ФПУ
Тематика:
Физика. Астрономия
Издательство:
Просвещение
Авторы:
Генденштейн Лев Элевич, Булатова Альбина Александровна, Корнильев Игорь Николаевич, Кошкина Анжелика Васильевна
Под ред.:
Орлов Владимир Александрович
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 208
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
Среднее общее образование
ISBN: 978-5-09-101626-0
Артикул: 815927.01.99
Линия учебников для среднего общего образования ориентирована на обучение решению задач. Параграфы представляют собой канву сценариев уроков, реализующих системно-деятельностный подход к обучению: тщательно подобранные задания погружены непосредственно в теорию. В 10 классе изложены темы: кинематика, динамика, законы сохранения в механике, статика и гидростатика, молекулярная физика и термодинамика, электростатика и постоянный электрический ток; в 11 классе — электродинамика, колебания и волны, оптика, элементы теории относительности, квантовая физика, строение Вселенной. Материал для углублённого изучения отмечен звёздочкой. Имеются задания для проектно-исследовательской деятельности. Соответствуют Федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования и Примерной основной образовательной программе среднего общего образования. Предназначены для всех наименований образовательных организаций:
школ, лицеев, гимназий, центров образования, колледжей, СПО и пр.
Тематика:
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
Л. Э. Генденштейн, А. А. Булатова, И. Н. Корнильев, А. В. Кошкина Москва «Просвещение» 2022 ФИЗИКА 11 класс 3-е издание, стереотипное Допущено Министерством просвещения Российской Федерации Учебник Часть 2 В двух частях Под редакцией В. А. Орлова БАЗОВЫЙ И УГЛУБЛЁННЫЙ УРОВНИ З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Учебное издание Генденштейн Лев Элевич Булатова Альбина Александровна Корнильев Игорь Николаевич Кошкина Анжелика Васильевна ФИЗИКА 11 класс Базовый и углублённый уровни Учебник В двух частях. Часть 2 Центр физики и астрономии Ответственный за выпуск Г. Ершова Редактор Г. Ершова. Методист Н. Лукиенко. Оформление Н. Новак Художник Ю. Корчмарь. Технический редактор Е. Денюкова Корректор И. Копылова. Компьютерная вёрстка А. Борисенко Подписано в печать 01.02.2022. Формат 70×100/16. Усл. печ. л. 16,9. Тираж экз. Заказ № . Акционерное общество «Издательство «Просвещение». Российская Федерация, 127473, г. Москва, ул. Краснопролетарская, д. 16, стр. 3, этаж 4, помещение I. Адрес электронной почты «Горячей линии» — vopros@prosv.ru. УДК 373.167.1:53+53(075.3) ББК 22.3я721 Ф50 Авторы: Л. Э. Генденштейн, А. А. Булатова, И. Н. Корнильев, А. В. Кошкина Издание выходит в pdf-формате. Физика : 11-й класс : базовый и углублённый уровни : учеб- ник : в 2 частях : издание в pdf-формате / Л. Э. Генден штейн, А. А. Була това, И. Н. Корнильев, А. В. Кошкина ; под ред. В. А. Орлова. — 3-е изд., стер. — Москва Просвещение, 2022. ISBN 978-5-09-102102-8 (электр. изд.). — Текст : электронный. ISBN 978-5-09-087419-9 (печ. изд.). Ч. 2. — 206, [2] с. : ил. ISBN 978-5-09-101626-0 (электр. изд.). ISBN 978-5-09-087421-2 (печ. изд.). Линия учебников для среднего общего образования ориентирована на обучение решению задач. Параграфы представляют собой канву сценариев уроков, реализующих системно-деятельностный подход к обучению: тщательно подобранные задания погружены непосредственно в теорию. В 10 классе изложены темы: кинематика, динамика, законы сохранения в механике, статика и гидростатика, молекулярная физика и термодинамика, электростатика и постоянный электрический ток; в 11 классе — электродинамика, колебания и волны, оптика, элементы теории относительности, квантовая физика, строение Вселенной. Материал для углублённого изучения отмечен звёздочкой. Имеются задания для проектно-исследовательской деятельности. Соответствуют Федеральному государственному образовательному стандарту среднего общего образования и Примерной основной образовательной программе среднего общего образования. Предназначены для всех наименований образовательных организа ций: школ, лицеев, гимназий, центров образования, колледжей, СПО и пр. УДК 373.167.1:53+53(075.3) ББК 22.3я721 Ф50 ISBN 978-5-09-101626-0 (ч. 2, электр. изд.) ISBN 978-5-09-102102-8 (электр. изд.) ISBN 978-5-09-087421-2 (ч. 2, печ. изд.) ISBN 978-5-09-087419-9 (печ. изд.) © Ген ден штейн Л. Э., Булатова А. А., Корнильев И. Н., Кошкина А. В., 2019 © АО «Издательство «Просвещение», 2021 © Художественное оформление АО «Издательство «Просвещение», 2021 Все права защищены З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
ОПТИКА Свет представляет собой электромагнитные волны, однако, как вы уже знаете из курса физики основной школы, распространение, отражение и преломление света во многих случаях можно описывать с помощью представления о световых лучах. Мы рассмотрим также условия, при которых проявляются волновые свойства света. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Глава V. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА § 16. Законы геометрической оптики 1. Лучи света и точечный источник света Геометрическая оптика изучает ход лучей света. Луч света является моделью тонкого светового пучка. Поставим опыт На рисунке 16.1 показано, как можно увидеть ход луча света — например, тонкого светового пучка, испущенного лазерным фонариком и отражённого от зеркала. Для опыта воздух немного задымляют. Рис. 16.1 1. Почему воздух надо задымить, чтобы увидеть ход луча света? Другой моделью, удобной при изучении геометрической оптики, является точечный источник света. Точечный источник света — модель источника света, размерами которого в данной задаче можно пренебречь. Если размерами источника света в данной задаче пренебречь нельзя, источник называют протяжённым. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Законы геометрической оптики 5 § 16 Можно ли считать данный источник света точечным или протяжённым, зависит не от источника самого по себе, а от конкретной задачи. Например, яркие (в буквальном смысле) примеры точечных источников света — звёзды на ночном небе, хотя каждая видимая нами звезда во много раз больше Земли. Однако одну звезду, ближайшую к нам, мы должны считать протяжённым источником света, чтобы объяснить особенности солнечных затмений. 2. Прямолинейное распространение света. Тень и полутень Вы уже знаете из курса физики основной школы, что в вакууме и в однородной среде световые лучи распространяются прямолинейно. 2. Используя прямолинейность распространения света, проверьте: является ли ваша линейка действительно прямой? Поставим опыт Будем освещать непрозрачный шар, расположенный перед экраном, маленькой лампой, которую можно в данном случае считать точечным источником света. Мы увидим, что тень от шара будет чёткой, с резко очерченными краями (рис. 16.2). Размеры и форму тени, образуемой предметом при освещении его точечным источником света, можно определить с помощью геометрических построений. Рассмотрим примеры. 3. Вертикальный стержень длиной l, находящийся на расстоянии d от вертикального экрана, освещён точечным источником света. Источник света и середина стержня находятся на одном перпендикуляре к экрану. Длина тени на экране равна 2l. а) Изобразите на чертеже точечный источник, стержень и его тень на экране. б) Чему равно расстояние от источника света до стержня? в) Как будет изменяться длина тени, если стержень приближать к экрану при неподвижных источнике и экране? г) Как будет изменяться длина тени, если экран удалять от стержня при неподвижных источнике и стержне? Рис. 16.2 З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Геометрическая оптика 6 V д) Как будет изменяться длина тени, если источник удалять от стержня при неподвижных экране и стержне? 4. Плоскость непрозрачного диска параллельна экрану. Расстояние от диска до экрана 20 см. Диск освещён точечным источником света. Тень от диска имеет форму круга, площадь которого в 9 раз больше площади диска. Где находится источник света? Сделайте пояснительный чертёж. Поставим опыт Осветим теперь тот же непрозрачный шар светящимся шаром — можно использовать, например, лампу в круглом матовом абажуре. Мы увидим, что на экране образуется не только тень, но и полутень — частично освещённая источником света область (рис. 16.3). Если источник света достаточно протяжённый, то полной тени на экране может вообще не быть — будет наблюдаться только полутень. Так устроено освещение в операционных благодаря использованию «бестеневых ламп», представляющих собой протяжённые источники света: при таком освещении руки хирурга во время операции не отбрасывают теней. 5. Непрозрачный диск диаметром 10 см расположен параллельно экрану. Он освещается светящимся диском диаметром 20 см, расположенным тоже параллельно экрану. Расстояние между дисками 50 см, а их центры находятся на одном перпендикуляре к экрану. а) На каком минимальном расстоянии от непрозрачного диска надо поместить экран, чтобы на нём была только полутень? б) Чему при этом равен диаметр полутени на экране? 6. Начертите в тетради схему, поясняющую причину полного и частного солнечного затмения. Объясните, почему при этом Солнце надо рассматривать как протяжённый источник света. 3. Отражение света Законы отражения света С законами зеркального отражения света вы тоже уже знакомы из курса физики основной школы. Напомним их. Рис. 16.3 З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Законы геометрической оптики 7 § 16 Поставим опыты Используя оптический диск (рис. 16.4), мы можем убедиться, что, когда луч света падает на зеркальную поверхность, выполняются следующие законы отражения света: • отражённый луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром к зеркалу, проведённым через точку падения луча; • угол отражения b равен углу падения a. Рис. 16.4 Обратите внимание: углы падения и отражения света отсчитывают от перпендикуляра к зеркалу, проведённого через точку падения луча. 7. Каковы углы падения и отражения света в опыте, изображённом на рисунке 16.4? 8. Могут ли падающий и отражённый лучи идти вдоль одной прямой? Подтвердите ваш ответ примером. 9. При каком угле отражения падающий и отражённый лучи перпендикулярны друг другу? 10. Угол падения увеличивают на 15°. Как при этом изменяется угол между падающим и отражённым лучами? 11. Чему равен угол между отражённым лучом и зеркалом, если угол падения равен 30°? 12. Мальчик освещает солнечным зайчиком дно глубокого колодца в момент, когда угол между солнечными лучами и горизонтом равен 50°. Под каким углом к горизонту расположена плоскость зеркала? Сделайте пояснительный чертёж. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Геометрическая оптика 8 V Изображение в зеркале 13. На рисунке 16.5 схематически изображён ход лучей, исходящих из точечного источника S и видимых наблюдателем после отражения от зеркала. Рис. 16.5 а) Объясните, почему смотрящему в зеркало человеку кажется, что он видит лучи, исходящие из точки S1, которую называют изображением точечного источника S. б) Сравните положения точечного источника S и его изображения S1: что у них общего и чем они различаются? Заметим: в точке S1, которая является изображением точечного источника в зеркале, пересекаются не сами лучи света, а их продолжения. 1) Изображение, образованное не самими лучами, а их продолжениями, называют мнимым1). 14. На рисунке 16.6 изображена стрелка AB, расположенная перед зеркалом (зеркало мы видим сбоку). Перенесите рисунок в тетрадь. а) Постройте изображения точек A и B. б) Постройте изображение стрелки AB. в) Изменится ли, и если да, то как, изображение стрелки, если оставить только часть зеркала? Обоснуйте ваш ответ. 1) Учитывая современные значения слов, точнее было бы называть мнимое изображение «воображаемым», потому что человек воображает (то есть «мнит», если использовать устаревшее значение этого слова) предмет находящимся там, где находится его изображение за зеркалом. Рис. 16.6 З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Законы геометрической оптики 9 § 16 Диффузное отражение При отражении света от шероховатой поверхности отражённые лучи идут во все стороны ( рис. 16.7). Такое отражение называют диффузным 1) или рассеянным. Именно благодаря ему мы и видим большую часть предметов. 15. Когда в результате отражения света от воды мы видим не лунный диск, а «лунную дорожку»? 16. Приведите примеры очень удалённых тел (за пределами Земли), которые мы видим благодаря диффузному отражению. 17. Почему, глядя на чистое зеркало, мы не видим самого зеркала? 4. Преломление света Законы преломления света Поставим опыты На рисунке 16.8, а изображён опыт, в котором луч света проходит сквозь стеклянный полуцилиндр, падая сначала под углом a на плоскую границу раздела «воздух — стекло», а потом — под равным нулю углом на цилиндрическую границу раздела «стекло — воздух». Мы видим, что, когда угол падения не равен нулю, направление луча изменяется. Рис. 16.8 Изменение направления луча света при переходе через границу двух прозрачных сред называют преломлением света. Угол между преломлённым лучом и перпендикуляром к границе раздела двух прозрачных сред называют углом преломления и 1) От латинского «диффузио» — распространение, растекание. Рис. 16.7 З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Геометрическая оптика 10 V обозначают g. Мы видим, что если угол падения не равен нулю, то при переходе луча из воздуха в стекло угол преломления меньше угла падения. 18. В опыте, изображённом на рисунке 16.8, б, луч света падает сначала под равным нулю углом на цилиндрическую поверхность раздела «воздух — стекло», а потом — под углом a на плоскую границу раздела «стекло — воздух», на которой луч преломляется. Что больше в этом случае: угол падения или угол преломления? Используя оптический диск, мы можем убедиться на опыте, что выполняются следующие законы преломления света: • преломлённый луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред, проведённым через точку падения луча; • отношение синуса угла падения a к синусу угла преломления g для двух данных сред постоянно: sin sin α γ = n n 2 1 . Величины n1 и n2 называют показателями преломления 1) сред 1 и 2 (свет переходит из среды 1 в среду 2). Показатель преломления вакуума равен единице. Среду с большим показателем преломления называют оптически более плотной. Показатели преломления газов (включая воздух) настолько близки к единице, что при решении задач их принимают равными 1. 19. Обозначим nс показатель преломления стекла. Для какого из двух изображённых на рисунках 16.8, а, б опытов выполняется соотношение sin sin α γ = nс? Запишите, чему равно отношение сину- сов углов падения и преломления для другого опыта. В справочных данных приведены измеренные на опыте значения показателя преломления для некоторых твёрдых тел и жидкостей. При решении задач используйте значение показателя преломления стекла, приведённое в справочных данных (если иное не оговорено). 1) Более точно — абсолютными показателями преломления, но для крат кости их обычно называют просто показателями преломления. З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .