20. Законы отражения и преломления света. Полное внутреннее отражение. Волоконная оптика, её применение в медицине.

На границе раздела двух различных сред, если эта граница раздела значительно превышает длину волны, происходит изменение направления распространения света: часть световой энергии возвращается в первую среду, то есть отражается, а часть проникает во вторую среду и при этом преломляется. Луч АО носит название падающий луч, а луч OD – отраженный луч. Угол α между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела, восстановленным к поверхности в точке падения луча, носит название угол падения.

Угол γ между отражённым лучом и тем же перпендикуляром - угол отражения.

Величина, которая характеризует отражательную способность поверхности вещества, называется коэффициент отражения. Коэффициент отражения показывает, какую часть принесённой излучением на поверхность тела энергии составляет энергия, унесённая от этой поверхности отражённым излучением. Этот коэффициент зависит от многих причин, например, от состава излучения и от угла падения. Свет полностью отражается от тонкой плёнки серебра или жидкой ртути, нанесённой на лист стекла.

Закон отражения света

1. Падающий луч, отражающий луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

2. Угол отражения γ равен углу падения α:

Закон преломления света

Преломление света – это изменение направления луча на границе двух сред разной плотности.

Луч света, упав в воду, меняет свое направление на границе двух сред (то есть на поверхности воды). Луч буквально преломляется. Это явление и называют преломлением света. Оно происходит из-за того, что у воды и воздуха разные плотности. Вода плотнее воздуха, и у луча света, упавшего на ее поверхность, замедляется скорость. Таким образом, вода – оптически более плотная среда. Оптическая плотность среды характеризуется различной скоростью распространения света. Угол преломления (ϒ) – это угол, образуемый преломленным лучом и перпендикуляром к точке падения луча на поверхности раздела двух сред.

Полное внутреннее отражение - отражение света при его падении на границу раздела двух прозрачных сред из среды с большим преломления показателем (ПП). П. в. о. осуществляется, когда угол падения i превосходит некоторый предельный (называется также критическим) угол iпр. При i > inp преломление во вторую среду прекращается.

Оптическое волокно — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.Волоконная оптика — раздел прикладной науки и машиностроения, описывающий такие волокна.

В медицине волоконная оптика нашла применение в эндоскопах – устройствах для осмотра внутренних полостей.

21. Оптическая система глаза. Недостатки зрения, методы их коррекции.

Глаз, с физической точки зрения, является оптической системой. Его основными элементами являются роговая оболочка, радужная оболочка, зрачок, хрусталик, глазные мышцы, стекловидное тело, сетчатка. Свет, проникающий в глаз, преломляется на передней поверхности глаза, в роговице, хрусталике и стекловидном теле, благодаря чему на сетчатке получается изображение предмета.

Благодаря зрению двумя глазами мы видим все предметы объемными, а не плоскими.

Глаз должен одинаково хорошо видеть предметы, расположенные на разных расстояниях от него. Это происходит за счет изменения радиуса кривизны поверхности хрусталика. Это явление называется аккомодацией.

Глаз является нормальным, если он в ненапряженном состоянии собирает параллельные лучи в точке, которая находится на сетчатке. Для такого глаза расстояние наилучшего видения составляет примерно 25 см.

В разных живых организмах органы зрения весьма разнообразны. У рыб глаза отличаются плоской роговицей и шарообразным хрусталиком. Аккомодация глаза у рыбы достигается перемещением хрусталика. Птицы имеют очень острое зрение благодаря тому, что у них глазное яблоко очень больших размеров и имеет удлиненную «телескопическую» форму, а также у них значительно большее количество рецепторов.

Два наиболее распространенных недостатков зрения - близорукость и дальнозоркость.

Близоруким называют глаз, у которого фокус в спокойном состоянии находится перед сетчаткой. Близорукость может быть обусловлена большим удалением сетчатки от хрусталика по сравнению с нормальным глазом. Исправляют близорукость очками с рассеивающую линзу.

Дальнозорким называют глаз, у которого фокус в спокойном состоянии находится за сетчаткой, т.е. изображение возникает за сетчаткой глаза. Исправляют дальнозоркость очками с собирательными линзами.