§2. Отражение и преломление света на плоской границе раздела

Луч света, достигнув плоской границы раздела двух сред, частично отражается от нее, частично проходит из одной среды в другую, испытывая преломление.

Законы отражения и преломления позволяют установить особенности поведения лучей света при прохождении плоской границы двух сред.

Действительно, лучи света от точки истока L, после отражения на границе раздела будут создавать расходящийся пучок лучей, если их продолжить назад, то они сойдутся в точке L’, находящейся на таком же расстоянии.

В этом случае говорят, что плоская граница создает мнимое изображение источника света.

Если источник протяженный, то каждой точке его поверхности будет соответствовать свое изображение. Изображение источника будет прямым и мнимым.

В силу этого изображения предметов, получаемые в плоских зеркалах, являются прямыми и мнимыми.

Применение зеркал:

- поворот зеркала на угол приводит к отклонению отраженного луча на . Это обстоятельство используется при проведении точных измерений углов.

- если луч света попадает на двугранный прямой угол, образованный двумя плоскими зеркалами, то он отражается в первоначальном направлении.

То же справедливо и для трехгранного угла.

Такие «уголковые отражатели» были доставлены на поверхность Луны, и при их помощи производились точные оптические измерения расстояния до нее.

Для преломленных лучей гомоцентричность пучка нарушается. Это связано с тем, что по закону преломления пропорциональны между собой не значения углов падения и преломления, а их синусы.

Из закона преломления следует, что если (), то .

.

Но если угол падения удовлетворяет условию: , , то угол преломления становится равным , то есть преломляющийся луч скользит по границе раздела. Такой угол падения называется предельным.

При дальнейшем увеличении угла падения проникновение луча вглубь второй среды прекращается и наступает полное отражение. Строгое рассмотрение вопроса с волновой точки зрения показывает, что в действительности при полном отражении волна проникает во вторую среду на

Полное отражение находит различные практическое применение:

1. Т.к. для системы стекло-воздух , то призмы позволяют изменить ход луча так, что на рабочей границе отражение происходит почти без потерь.

2. Если ввести свет в тонкую стеклянную трубку с ее торца, то испытывая на стенках полное отражение, луч будет следовать вдоль трубки даже при ее сложных изгибах.

На этом принципе работают световоды – тонкие прозрачные волокна, позволяющие проводить световой пучок по искривленному пути.

Световод набирается из тонких гибких волокон с , окруженных оболочкой с . Каждое волокно передает по световоду небольшой участок изображения, получающегося на выходе световода (гастроскопия, энтероскопия, многоканальная телефонная связь).

Изучая явление преломления, Ньютон выполнил опыт, ставший классическим: узкий пучок белого света, направленный на стеклянную призму, разлагался в спектральный ряд цветных изображений сечения пучка. Вторая, повернутая на , призма собирала. Тем самым был доказан сложный состав белого света.

Из опыта следует, что (дисперсия).