1.5. Виды отражений.

1.5.1. Зеркальное отражение света – это когда падающие на гладкую поверхность под определённым углом лучи света отражаются преимущественно в одном направлении . Отражающая поверхность в этом случае называется зеркало (или зеркальная поверхность)..

Рис. 1.5. Изображение в плоском зеркале.

Из множества лучей, падающих из точки S на зеркало MN, выделим три произвольных луча: SO, SO₁, SO₂. Каждый луч отразится от зеркала под таким же углом, под каким падает на зеркало. Если продолжить отраженные лучи за зеркало MN, то они сойдутся в точке S₁. Глаз воспринимает их как бы исходящими из точки S₁. Таким образом, точка S₁является изображением точки S в зеркале.

Рис. 1.6.

Изображение предмета в плоском зеркале

Изображение любого предмета в плоском зеркале равно по размерам самому предмету и расположено относительно зеркала симметрично предмету.

Для построения изображения предмета в плоском зеркале достаточно построить точки, симметричные точкам предмета.

Изображение в плоском зеркале:

мнимое – т.е. находится на пересечении продолжений лучей, а не самих лучей;
прямое – т.е. не перевернутое;
равное.

1.5.2. Полное внутреннее отражение – явление отражения света от оптически менее плотной среды, при котором преломление отсутствует, а интенсивность отраженного света практически равна интенсивности падающего (при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол). При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. Коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.

Рис. 1.7.

Полное внутреннее отражение

Полное внутреннее отражение (луч 6) происходит при углах падения света на поверхность оптически менее плотной среды, превышающих критический угол iпр, для которого угол преломления j составляет 90° (луч 5). A — источник света. Показатель преломления нижней среды больше показателя преломления верхней.

1.5.3. Диффузное отражение света

Происходит от всех шероховатых поверхностей. Для определения хода отражённого луча такой поверхности в точке падения луча проводится плоскость, касательная к поверхности, и по отношению к этой плоскости строятся углы падения и отражения.

Рис. 1.8.

Диффузное отражение света

1.6.Дисперсия света. Опыт Ньютона. Виды дисперсий.

Мы всегда сталкиваемся с этим явлением в жизни, но не всегда замечаем этого. Но если быть внимательным, то явление дисперсии всегда нас окружает. Одно из таких явлений это обычная радуга.

Дисперсия света – зависимость показателя преломления n вещества от частоты v (длины волны λ света или зависимость фазовой скорости световых волн от частоты).

Опыт Ньютона.

Следствие дисперсии света – разложение в спектр пучка белого света при прохождении сквозь призму. Изучение этого спектра привело И. Ньютона (1672) к открытию дисперсии света. Для веществ, прозрачных в данной области спектра, n увеличивается с увеличением v (уменьшением λ, чему и соответствует распределение цветов в спектре, такая зависимость n от v называется нормальной дисперсией света).

Основной опыт Ньютона был гениально прост. Ньютон догадался направить на призму световой пучок малого поперечного сечения. Пучок солнечного света проходил в затемненную комнату через маленькое отверстие в ставне. Падая на стеклянную призму, он преломлялся и давал на противоположной стене удлиненное изображение с радужным чередованием цветов. Стилизованное изображение опыта Ньютона показано на рисунке. Следуя многовековой традиции, согласно которой радуга считалась состоящей из семи основных цветов. Ньютон тоже выделил семь цветов: фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый и красный. Саму радужную полоску Ньютон назвал спектром.

Схема разложения белого света с помощью призмы. Различным цветам соответствуют волны различной длины. Никакой определенной длины волны белому свету не соответствует.

Луч красного цвета преломляется меньше из-за того, что красный свет имеет в веществе наибольшую скорость, а луч фиолетового цвета больше, так как скорость фиолетового света наименьшая. Именно поэтому призма и разлагает свет. В пустоте скорости света разного цвета одинаковы. Если было бы не так, то, к примеру, спутник Юпитера Ио, который наблюдал Ремер, казался бы красным в момент его выхода из тени. Но этого не наблюдается.

Впоследствии была выяснена зависимость цвета от физических характеристик световой волны: частоты колебаний или длины волны. Поэтому можно дать более глубокое определение дисперсии, чем то, к которому пришел Ньютон. Дисперсией называется зависимость показателя преломления света от частоты колебаний (или длины волны).

Белый свет имеет сложную структуру. Из него можно выделить пучки различных цветов, и лишь совместное их действие вызывает у нас впечатление белого цвета. В самом деле, если с помощью второй призмы, повернутой на 180° относительно первой, собрать все пучки спектра, то опять получится белый свет.

Закрыв отверстие красным стеклом. Ньютон наблюдал на стене только красное пятно, закрыв синим стеклом, наблюдал синее пятно и т. Д. Отсюда

Вывод из опыта Ньютона.

Белый свет не является монохроматическим.

Вторая призма только преломляет лучи, но не изменяет их цвет. Эти лучи были названы простыми или монохроматическими.
Белый свет состоит из монохроматических – простых цветов.

Показатель преломления среды зависит от цвета света: лучи красного света в любой среде преломляются слабее, чем все остальные.

Явление дисперсии обнаруживается в процессе преломления света.
Разная «степень преломляемости» связана с разной скоростью распространения света разных частот в данной среде.