1. Жданов Л.С., Жданова Г.Л. Фізика. Підручник для середніх спеціальних навчальних закладів. К.: Вища школа, 1983. ст. 334-341

2. Гайдучок г.М. Довідник з фізики. К.: радянська школа 1981. Ст. 169-171

3. Кирик Л.А. Уроки фізики. 11 клас. – Х.: Ранок –НТ, 2005. ст. 201-207

Рекомендації. При опрацюванні теми звернути увагу на поняття:

Поглинання і розсіювання світла. Відбивання світла. Закони відбивання світла. Заломлення світла. Закони заломлення світла. Показник заломлення. Повне відбивання світла.

Явище зміни напрямку поширення фронту електромагнітних хвиль при переході крізь межу двох середовищ називають заломленням.

З аломлення світла підпорядковується двом законам:

1. Промінь падаючий і про­мінь заломлений лежать в од­ній площині з перпендикуля­ром, поставленим в точці па­діння променя до поверхні по­ ділу двох середовищ.

2. Відношення синуса кута падіння до синуса кута залом­лення для двох даних середовищ є величина стала:

Де п відносний показник заломлення

З другого закону випливає, що із збільшенням кута падіння збіль­шується і кут заломлення (але не пропорційно).

Абсолютний показник заломлення

Повне відбивання світла. Граничний кут.

Розмістимо дже­рело світла в якому-небудь прозорому середовищі і спостерігатимемо перехід світлового випромінювання в середовище оптично менш густе, наприклад у повітря

На поверхні поділу світло і відбиватиметься, і заломлюватиметься; із збільшенням кута падіння і енергія відбитого світла зростатиме, а енергія заломленого світла зменшуватиметься. Крім того, можна ще помітити, що при деякому куті падіння і„ заломлений промінь ковзає по поверхні поділу середовищ, а при куті падіння, більшому від і_п, заломлених променів взагалі немає. З'ясовано, що такі явища можна помітити тільки тоді, коли світло падає на поверхню поділу з середо­вища оптично більш густого, тобто коли промені при заломленні відда­ляються від перпендикуляра до поверхні поділу середовищ. Явище, при якому світлове випромінювання повністю відбивається від поверхні поділу прозорих середовищ, називають повним відбиванням світла.

Межа, яка відокремлює частково відбиті промені від повністю відбитих променів, визначається величиною кута і_п (див. рис. 29.20). Кут падіння променів і_п, при якому їх кут заломлення β дорівнює π/2, називають граничним кутом падіння. Зазначимо, що повне відбивання буде тільки в тих променів, які падають на поверхню поділу під кутом і, який більший за граничний кут і_П. Величину граничного кута в кож­ному випадку можна визначити за відносним показником заломлення двох середовищ. Справді, оскільки для кута і_п кут β = π/2, маємо

Враховуючи, що sin (π/2) = 1, остаточно дістанемо

К оли світлове випромінювання переходить з якого-небудь середовища у вакуум (у повітря), від­ношення набуває вигляду

sin і_п = 1/п

(Поясніть, чому при пе­реході променів із середо­вища оптично менш гус­того в середовище більш густе повне відбивання неможливе.)

Порожня пробірка, опущена у воду , і бульбашки газу у воді іноді блищать, як посріблені. Це явище пояснюється повним відбиванням променів на межі рідини або твердого тіла з газоподібним середови­щем. Повне відбивання світла використовується під час створення світлопровідних волокон. Світло спрямовують всере­дину прозорого волокна через один торець, а виходить воно через другий торець, багато разів відбиваючись від стінок і проходячи всі його згини.

Світлопроводи використовують для оптичного зв'язку. За допо­могою модуляції світла, яке поширюється світлопроводом, можна пе­редавати по ньому незрівнянно більший потік інформації, ніж зви­чайним високочастотним кабелем.

По пучку світлопровідних волокон можна передавати зображення предмета, розміщеного перед торцем пучка. Це використовують у ме­дицині для огляду внутрішніх органів хворого (при цьому частина волокон використовується для внутрішнього освітлення).

Проходження світла крізь пластинку з паралельними гра­нями і крізь тригранну призму. Призма з повним відбиванням. З'ясуємо, як змінює хід світлових променів прозора пластинка з двома плоскими і паралельними гранями. Прикладом такої пластинки є доб­ре віконне скло.

Нехай на пластинку, виготовлену з речовини, в якої показник за­ломлення п, падає з повітря вузький пучок світла АО₁ під кутом і₁ (рис. 29.21). Після заломлення на верхній грані цей пучок іде всере­дину пластинки по шляху О₁О₂, вдруге заломлюється на нижній гра­ні і йде в повітрі по шляху 0₂В. Порівняємо кути і₁ і β₂. Для верхньої грані формула другого закону заломлення в цьому разі набуває ви­гляду

а для нижньої грані

Оскільки кути β₁ і і₂ однакові, після почленного множення цих рівностей дістанемо

звідки sinі₁ = sin β₂ і i₁ = β₂ Це означає, що промінь AO₁ паралельний променю 0₂В. Отже, промені світла після проходження крізь пластинку з плоскими і паралельними гранями з міщуються паралельно самим собі. Відстань, на яку зміщується промінь після про­ходження крізь пластинку, тим більша, чим товща пластинка і чим більший показник заломлення її речовини. Крім того, зміщення d залежить від кута падіння променів і_г. Тому, коли людина дивиться крізь товсту прозору пластинку під кутом, всі предмети здаються їй зміщеними.

У прикладній оптиці часто використовують прозорі тригранні при­зми. Дві грані призми, крізь які промені входять у призму і виходять з неї, називають заломними гранями, а двогранний кут φ, утворений цими гранями, називають заломним кутом призми.

Припустимо, що на призму з показником заломлення п з повітря падає вузький пучок світла АО_, якогось певного кольору. У призмі він іде по шляху 0₁0₂. При виході з призми він віддаляється від перпендикуляра до грані і йде по шляху 0₂В. Отже, в результаті проходження крізь призму пучок світла відхиляється до її широкої частини. Оскільки до призми світло йшло в напрямі АО₁ , а після приз­ми йде в напрямі 0₂В, то пучок змістився на кут δ (див. рис. а), який називають кутом відхилення. Цей кут тим більший, чим більший показник заломлення речовини призми п і її заломний кут φ.

Зазначимо ще таке. Оскільки показник заломлення п залежить від λ, то й відхилення променів у призмі залежить від їх кольору. На­приклад, червоні промені відхиляються на менший кут, ніж фіоле­тові. Докладніше це питання розглянемо нижче

Якщо тригранну призму помістити в таке середовище, відносно якого показник заломлення речовини призми буде менший за одини­цю, то, пройшовши крізь призму, промінь А0₁ (див. рис. б) від­хилятиметься в бік заломного кута φ, а не до широкої частини призми, на кут δ. (Поясніть, чому паралельні промені, які падають на призму, після виходу з неї також паралельні).

Підрахунок показує, що граничний кут для скла становить близько 42°. Тому в скляній прямокутній призмі з кутами по 45° легко дістати повне відбивання світла.

Запитання для самоконтролю:

• Сформулюйте два закони заломлення.

• Що таке повне відбивання світла?

• Що називають граничним кутом падіння?

• Поясніть, чому при пе­реході променів із середо­вища оптично менш гус­того в середовище більш густе повне відбивання неможливе.

• Як проходить світло крізь пластинку з паралельними гранями?

• Як проходить світло крізь тригранну призму?

Тема: Дифракція, інтерференція. Поляризація світла.

План

1. Інтерференція світла.

2. Інтерференція в тонких плівках.

3. Кільця Ньютона.

4. практичне застосування інтерференції світла.

5. Дифракція.

6. Принцип Гюйгенса-Френеля.

7. Дифракційна решітка.

8. Поляризація світла.

Література (основна та додаткова):