3. Устанавливаем закономерности преломления света

Рассмотрим  явление  преломления  света  подробнее.  Для  этого  снова воспользуемся  оптической  шайбой.  Установив  в  центре  диска  стеклянный полуцилиндр,  направим на него узкий пучок света (рис.  3.35).  Часть пучка отразится от поверхности полуцилиндра,  а часть пройдет сквозь него,  изме­нив  свое направление  (преломится).

На схеме по правую сторону луч SO задает направление падающего пуч­ка света, луч OK — направление отраженного пучка, луч OB — направление преломленного  пучка; MN — перпендикуляр,  восставленный  в  точке  паде­ния луча SO.

Рис. 3.35.  Наблюдение преломления света с помощью оптической шайбы. 

Все указанные лучи лежат в одной плоскости —  в плоскости поверхности  диска.

Угол,  образованный  преломленным  лучом  и  перпендикуляром  к  границе деления  двух  сред,  восставленным  в  точке  падения  луча,  называется  уг­лом преломления.

Если  теперь  увеличить  угол  падения,  то  мы  увидим,  что  увеличится и угол преломления. Уменьшая угол падения, мы заметим уменьшение угла преломления  (рис.  3.36). Соотношение  значений  угла  падения  и  угла  преломления  в  случае  пе­рехода  пучка света  из  одной  среды  в  другую  зависит  от  оптической  плот­ности  каждой  из  сред.  Если,  например,  свет  падает  из  воздуха  в  стекло (рис.  3.36,  а),  то угол  преломления  всегда  будет меньшим,  чем угол падения  . Если же луч света направить из стекла в воздух (рис. 3.36, б), то угол преломления всегда будет большим, чем угол падения   .

Рис. 3. 36. Лучи света, идущие, например, от камешка К, лежаще­го на дне водоема, преломляются на границе «вода —  воздух». В результате мы видим мнимое изображение камешка —  K₁ и, соответственно, мнимое изображение дна. Таким обра­зом, определяя на глаз глубину водоема, мы ошибаемся: нам ка­жется, что глубина водоема —  h₁ вместо реальной глубины h.  (Чем меньше угол, под которым мы рассматриваем дно, тем больше погрешность.)

Напомним, что оптическая плотность стекла больше  оптической  плотности  воздуха,  и  сфор­мулируем закономерности преломления света.

1.  Луч  падающий, луч  преломленный  и  перпен­дикуляр  к  границе  раздела  двух  сред,  вос­ставленный  в  точке  падения  луча,  лежат в  одной  плоскости.

2. Существуют такие  соотношения между уг­лом  падения  и углом  преломления:

а) в  случае  увеличения  угла  падения  увели­чивается и угол  преломления;

б) если луч света переходит из среды с мень­шей  оптической  плотностью  в  среду с  большей  оптической  плотностью,  то угол  преломления будет меньше,  чем  угол падения;

в) если  луч  света  переходит  из  среды с  большей  оптической  плотностью  в  сре­ду  с  меньшей  оптической  плотностью, то  угол  преломления  будет  большим,  чем угол  падения.

(Следует  отметить,  что  в  старших  классах, после изучения курса тригонометрии,  вы глуб­же познакомитесь с преломлением света и узна­ете  о нем на уровне  законов.)