1. Преломление и отражение лучей плоскими поверхностями. Полное внутреннее отражение и использование этого явление в призмах и световодах.

Рассмотрим преломление гомоцентрического пучка лучей, выходящего из предметной точки А, лежащей на оптической оси, плоской границей двух сред при условии, что n<n’ (рис.8).

Луч ОА, идущий из точки А перпендикулярно к плоскости преломляющей поверхности, у точки О образует углы падения и преломления, равные нулю, т.е. он проходит без изменения направления. Луч АВС, идущий из точки А под произвольным углом с оптической осью, в точке В образует углы падения и преломления, связанные законом преломления , причем < . Обратное продолжение преломленного луча ВС встречает оптическою ось в точке А’ (изображении предметной точки). Положение точки А’ на оптической оси определяется отрезком s’.

.

Рис.8

Для каждого угла, идущего под различными углами , будет своя точка изображения. Если n>n’, то, чем больше угол , тем больше s’.

Луч, падающий на пластинку перпендикулярно входной грани, проходит пластинку без преломления. Прохождение через пластинку наклонного луча, образующего с оптической осью угол , показано на рис.9.

Продольное смещение изображения:

Поперечное смещение:

Рис.9

Отражение можно представить как частный случай преломления. Следовательно, все зависимости, относящиеся к преломлению лучей, имеют место и при отражении лучей, причем для каждой отражающей поверхности вводится условие n’=-n. Рассмотрим отражение гомоцентрического пучка лучей, выходящего из предметной точки А от плоского зеркала (рис.10).

Рис.10

Луч падающий и луч отраженный вместе с нормалью к поверхности в точке падения луча лежат в одной плоскости, а угол падения и отражения равны, но противоположны по знаку.

Изображение точки А согласно формуле находится на расстоянии s’=-s, т.е. оно получается мнимым и образуется в пересечении продолжения лучей. Отраженные лучи образуют расходящийся гомоцентрический пучок лучей с центром в точке А, которая лежит на перпендикуляре к зеркалу AN. Глаз помещенный на пути этих лучей, увидит светящуюся точку за зеркалом. Угол между направлениями падающего и отраженного лучей называют углом отклонения.

Если перед зеркалом поместить предмет, то для каждой точки предмета получится свое изображение. Глаз, помещенный на пути отраженных лучей, увидит изображение, повернутое в одной плоскости. Такое изображение называется зеркальным. Любое изображение, образованное нечетным числом плоских зеркал, является зеркальным. Для получения прямого изображения необходимо использовать четное число плоских зеркал.

Полное внутр. отражение происходит только при переходе из среды оптически более плотной в менее (т.е. n>n’). Сущность явления закл. в том, что при определенных значениях угла падения ( > ) пучок не проходит во вторую среду, а отражается от границы раздела. Когда луч пройдет вдоль границы двух сред, мы имеем угол падения, который назыв. предельным углом полного внутр. отражения:

sinε_пред= n’/n;

при n’=1 (воздух): sinε_пред= 1/n;

Явление полн. внутр. отражения широко применяется в оптике (в световодах, призмах и т.п.), т.к. нет световых потерь, нет необходимости серебрить грани.