Закон отражения.

С помощью принципа Гюйгенса можно вывести закон, которому подчиняются волны при отражении от границы раздела сред.

     Рассмотрим отражение плоской волны. Волна называется плоской, если поверхности равной фазы (волновые поверхности) представляют собой плоскости. На рисунке 4 MN - отражающая поверхность, прямые А₁А и В₁В —два луча падающей плоской волны (они параллельны друг другу). Плоскость AC— волновая поверхность этой волны.

Угол  между падающим лучом и перпендикуляром к отражающей поверхности и точке падения называют углом падения.

     Волновую поверхность отраженной волны можно получить, если провести огибающую вторичных волн, центры которых лежат на границе раздела сред. Различные участки волновой поверхности АС достигают отражающей границы не одновременно. Возбуждение колебаний в точкеА начнется раньше, чем в точке B, на время

где — скорость волны).

В момент, когда волна достигнет точки B и в этой точке начнется возбуждение колебаний, вторичная волна с центром в точке А уже будет представлять собой полусферу радиусом  r=АD=∆t=СВ. Радиусы вторичных волн от источников, расположенных между точками А и В,меняются так, как показано на рисунке 4. Огибающей вторичных волн является плоскость DН, касательная к сферическим поверхностям. Она представляет собой волновую поверхность отраженной волны. Отраженные лучи АА₂ и BB₂ перпендикулярны волновой поверхности DB. Угол между перпендикуляром к отражающей поверхности и отраженным лучом называют углом отражения.

Так как АD=СВ и треугольники ADB и АСВ прямоугольные, то DBA=CAB. Но =CAB и =DBA как углы с перпендикулярными сторонами. Следовательно, угол отражения равен углу падения:

=

Кроме того, как вытекает из построения Гюйгенса, падающий луч, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Эти два утверждения представляют собой закон отражения света.

ПРЕДЕЛЬНЫЙ, или КРИТИЧЕСКИЙ, УГОЛ ПРЕЛОМЛЕНИЯ — наибольший угол падения луча, при котором еще имеет место преломление при переходе луча в менее плотную среду.

При углах падения больше предельного происходит полное внутреннее отражение. Величина предельного угла преломления зависит от относительного показателя преломления:

sin α = 1 / n.

3.Полное внутреннее отражение. Световоды.

ПОЛНОЕ ВНУТРЕННЕЕ ОТРАЖЕНИЕ - отражение эл--магн. излучения (в частности, света) при его падении на границу двух прозрачных сред с показателями преломления и из среды с большим показателем преломления ( ) под углом   для к-рого    

Наим. угол падения  при к-ром происходит П. в. о., наз. предельным (критическим) или углом полного отражения. Впервые П. в. о. описано И. Кеплером (J. Kepler) в 1600. Поток излучения, падающий при углах испытывает полное отражение от границ раздела, целиком возвращается в среду с   т. о. коэф. отражения R = 1. В оптически менее плотной среде  в области вблизи границы существует конечное значение эл--магн. поля, однако поток энергии через границу отсутствует, т. к. перпендикулярная поверхности компонента Пойнтинга вектора ,усреднённая по времени, равна нулю. Это означает, что энергия проходит через границу дважды (входит и выходит обратно) и распространяется лишь вдоль поверхности среды в плоскости падения. Глубина проникновения излучения в среду определяется как расстояние, на к-ром амплитуда эл--магн. поля в оптически менее плотной среде убывает в раз.Эта глубина зависит от относит. показателя преломления   длины волны p угла Вблизи глубина проникновения наибольшая, с ростом угла вплоть до  плавно спадает до пост. значения.

СВЕТОВОД (волновод оптический) - закрытое устройство для направленной передачи света. В открытом пространстве передача света возможна только в пределах прямой видимости и ограничивается нач. расходимостью излучения, поглощением и рассеянием в атмосфере. Переход к С. позволяет значительно уменьшить потери световой энергии при её передаче на большие расстояния, а также передавать световую энергию по криволинейным трассам.

Рис. 1. Поперечное сечение волоконного световода.