Билет № 27

1. Отражение и преломление света. Абсолютный и относительный показатели преломления. Полное внутреннее отражение.

Световой луч – это линия, вдоль которой распространяется энергия световых волн. В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Световые лучи при пересечении не интерферируют и распространяются после пересечения независимо друг от друга.

На границе раздела двух сред свет может частично отразиться и распространяться в первой среде по новому направлению, а также пройти через границу раздела и распространяться во второй среде. В большей или меньшей степени свет отражается от любых поверхностей. Именно поэтому мы видим все освещенные тела. Отражение света от гладких полированных поверхностей называют зеркальным. Падающие на такие поверхности параллельные лучи, отражаясь, сохраняют свою параллельность.

Поверхности большинства окружающих нас предметов шероховаты, падающие на них параллельные лучи свою параллельность не сохраняют. В этом случае отражение называют диффузным, т.е. рассеянным.

Законы отражения: Угол падения равен углу отражения ( ).

Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленной в точку падения луча на границе двух сред, лежат в одной плоскости.

Изменение скорости и направления распространения света на границе раздела двух прозрачных сред различной оптической плотности называют преломлением света.

Законы преломления света также установлены экспериментально, но гораздо позднее законов отражения.

n_{21 –} относительный показатель преломления; V₁ – скорость света в первой среде;V₂ – скорость света во второй среде.

Если свет переходит в некоторую вещественную среду из вакуума, то отношение синусов углов падения и преломления называют абсолютным показателем преломления данной среды, n = , где с – скорость света в вакууме, V- скорость света в данной среде. Для двух сред с абсолютными показателями преломления n₁ и n₂ относительный показатель преломления n₂₁ равен отношению абсолютного показателя преломления второй среды к абсолютному показателю преломления первой среды, т. е. n₂₁= . Закон преломления примет вид: . Среда с меньшим абсолютным показателем преломления называется оптически менее плотной средой.

Если свет переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную (n₂<n₁), например, из воды в воздух, то угол преломления больше угла падения . В этом случае при некотором угле падения ₀ угол преломления станет равным 90 ⁰.

Закон преломления примет вид: если вторая среда - воздух. Опыт показывает, что при достижении Y=90 ⁰ интенсивность преломленного луча становится равной нулю: свет, падающий на границу раздела сред, полностью отражается от неё. Угол падения ₀, при котором наступает полное отражение света, называется предельным углом полного внутреннего отражения, sinα₀ = . При всех углах падения больших ₀ будет происходить полное отражение света. Для каждого вещества существует собственный предельный угол полного отражения, для воды он равен 49⁰, для алмаза 24⁰. На явлении полного внутреннего отражения основано появление нового раздела оптики – волоконной оптики, в которой изучается формирование изображений при распространении света по световодам.