4. Закон заломлення світла.

Промінь, що падає на межу поділу двох оптичних середовищ і, промінь заломлений ν та нормаль до межі поділу лежать в одній площині. Кут падіння і кут заломлення пов’язані співвідношенням

При падінні світла на межу поділу прозорих середовищ з показниками заломлення n₁ та n₂ частина світла відбивається, а частина проходить в друге середовище, змінюючи напрям розповсюдження (заломлюється).

Схема хода променів при заломленні

Помені падаючий, відбитий, заломлений та нормаль до межі поділу лежать в одній площині. Кут падіння та кут відбивання рівні один одному:  _.

Кути падіння та заломлення пов’язані співвідношенням: n₁ sin₁ = n₂ sin

При проходженні світла через плоскопаралельну пластинку промені двічі на своєму шляху заломлюються, в результаті чого промінь падаючий та промінь, що виходить з пластини, виявляються паралельними.

Зміщення променя можна обрахувати за формулою X = d (sin-tg cos).

n1 > n2

При переході з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільне середовище при збільшенні кута падіння напрямок заломленого променя нахиляється до межі поділу середовищ.

Коли кут падіння перевищує певне граничне значення, заломлення не відбувається і промінь в середовище з показником n₁ не виходить, тобто повністю залишається в середовищі розповсюдження (з показником n₂). Таке явище називається повним внутрішнім відбиванням світла.

Явище заломлення світла досліджував Аристотель (350 р. до нашої ери). Крім нього – ще досить багато дослідників. Проте пріоритет належить Декарту, який в 1630р. оприлюднив закон заломлення світла в сучасній формі.

Необхідно зазначити, що коли об’єкт від якого відбивається світло, чи межа розподілу двох середовищ дуже малі (0,01 мм) то матимуть місце відхилення закону заломлення світла.

Показник заломлення світла

Як відомо, світло найбільшу швидкість має в вакуумі, де с₀ = 300000 км/сек. При переході в будь-яке інше середовище світло уповільнюється і швидкість тим менша, чим більш щільне середовище. Наприклад:

с₀ = 300000 км/сек;

υ_вода = 226000 км/сек;

υ_алмаз = 111000 км/сек.

Як було зазначено вище, ще в 350 р. д. н. е. було встановлено і інше явище, що супроводжує перехід світла із одного середовища в інше – а саме заломлення світла, тобто зміна напрямку його розповсюдження. Тому вчені, отримавши дані про швидкість світла пояснили заломлення світла на межі двох середовищ саме зміною його швидкості.

Було встановлено, що відношення

sin i / sin r = υ₁ / υ₂

виконується для будь-якої пари середовищ: вакуум – повітря, повітря – вода, вода – гліцерин, тощо.

Оскільки відношення sin i / sin r = const, тобто є сталим при будь-яких кутах падіння світла на межу поділу двох середовищ, то зазначене відношення назвали показником заломлення другого середовища відносно першого n₂₁ = sin i / sin r.

Таким чином, можна записати:

sin i / sin r = n₂₁ = υ₁ / υ₂

Отже маємо:

n₂₁ = sin i / sin r – геометричний зміст показника заломлення;

n₂₁ = υ₁ / υ₂ – фізичний зміст показника заломлення.

ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ОСНОВНА :

1. Чолпан П.П. Фізика, К., „Вища школа”, 2004 .

2. Бушок Г.Ф., Венгер Є.Ф. Оптика. Фізика атома і атомного ядра. Молекулярна фізика і термодинаміка. К.: Либідь, 2001 р.

3. Ландсберг Г.С. Оптика. М.: Высшая школа, 1976.

4. Сивухін Д.В. Оптика, М.; Наука, 1980

5. Бутиков Е.И. Оптика. М.: Высшая школа; 1986.

6. Горбань І.С. Оптика. К.: Вища школа; 1979.

7. Дитчберн Р. Физическая оптика, М.: Наука; 1965.

8. Сб. задач по общ. курсу физики (оптика), под ред. Сивухина Д.В. М.: Наука, 1971г.

9. Сборник задач по общей физике. Иродов И.Е. М.: Наука, 1988

10. Сахаров Д.И. Сб. задач по физике. М.: Просвещение, 1973.