Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
лабораторная рабрта№15.doc
Скачиваний:
40
Добавлен:
13.02.2016
Размер:
3.57 Mб
Скачать

2. Отражение и преломление света.

При взаимодействии световых лучей с веществом луч может испытывать отражение и преломление. Отражение от гладких полированных поверхностей называется правильным или зеркальным. При этом необходимо учитывать, что отражение происходит не от геометрической поверхности раздела сред, а от незначительного по глубине слоя атомов или молекул, прилегающих к этой поверхности, при этом ход лучей определяется двумя основными законами отражения:

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

2. Угол падения лучей (i) равен углу отражения (t).

Установим направление лучей с помощью принципа Гюйгенса-Френеля. Пусть АВ есть фронт плоской волны, подошедшей к границе MNдвух сред в некоторый момент времениt1(рис. 1). В точке А образуется вторичная сферическая волна, которая распространяется в первой среде с такой же скоростьюv, как и падающая. За времяt=t2–t1вторичная волна из точки А распространится на расстояниеAD=BC=vt. Построим фронтCDотраженной волны как касательную к вторичной волне в точкеD(между точкой А и С построена еще одна вторичная сферическая волна). По построениюABC=ADC, соответственно угол ВАС равен углуDCA, а следовательно, равны между собой углы паденияiи отраженияtлучей. Поэтому угол падения равен углу отражения.

Рис. 1 Отражение света от границы раздела двух сред (n1<n2).

Изменение направления лучей при переходе из одной прозрачной среды в другую называется преломлением, или рефракцией, света. Ход лучей при этом обусловливается двумя основными законами:

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

2. Отношение синуса угла падения лучей (sini) к синусу угла преломления (sinr) для данных двух сред есть величина постоянная, называемая показателем преломленияn2-1второй среды относительно первой:

Изменение направления лучей при переходе из одной среды в другую связано с изменением скорости распространения света. Это можно показать на основании принципа Гюйгенса. Пусть АВ есть фронт плоской волны, подошедшей к границе MNдвух сред в некоторый момент времениt1(рис. 2).

Рис. 2. Преломление света через границу раздела двух сред (n1<n2).

Скорость распространения волн в средах обозначим соответственно v1иv2, причемv1>v2. Определим положение фронта волны во второй среде в момент времениt2, который выберем таким образом, что за времяt=t2–t1фронт волны от точки В дошел до точки С на границе сред. Искомый фронт волны можно найти как касательную к поверхности элементарных волн, распространившихся за времяtиз точек А и В. Элементарная волна из точки А, распространяясь во второй среде, пройдет за времяtрасстояниеAF=v2tЭлементарная волна из точки В, распространяясь в первой среде, пройдет расстояние ВС =v1t. Новый фронт волны будетFC. В точках А и С построим падающий и преломленный лучи и восстановим перпендикуляры к поверхности раздела сред. ВBACугол при вершине равен углу паденияi, а вACFугол при вершине равен углу преломленияr(как углы, образованные взаимно перпендикулярными сторонами). Из первого треугольника:

ВС = AC sini = v1t.

Из второго треугольника:

Разделим первое равенство на второе:

Сократив левую часть на АС и правую на t, получим:

Таким образом, показатель преломления второй среды относительно первой равен отношению скоростей света в первой среде к скорости света во второй.

Отношение скорости с распространения света в вакууме к скорости vраспространения его в данной среде

называется абсолютным показателем преломления данного вещества и является основной характеристикой его оптических свойств. Представим предыдущее соотношение в несколько ином виде

т. е. показатель преломления второй среды относительно первой равен отношению абсолютных показателей преломления этих сред.