3. Законы отражения и преломления света. Абсолютные и относительные показатели преломления сред. Скорость света в вакууме и среде.

Закон отражения света: падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости (плоскость падения). Угол отражения γ равен углу падения α.

Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред:

Постоянную величину n называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления.

Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления: n = n2 / n1

Абсолютный показатель преломления равен отношению скорости света c в вакууме к скорости света υ в среде:

Скорость света в вакууме - скорость распространения света в вакууме (c).

с = 299'792'458 м/с.

Скорость света в вакууме - предельная скорость распространения любых физических взаимодействий.

Скорость света в среде всегда ниже скорости света в вакууме. В то же время физические объекты могут двигаться в среде со скоростью больше скорости света в среде, но меньше скорости света в вакууме.

4. Принцип Ферма. Геометрическая и оптическая длина пути. Полное внутреннее отражение. Оптически менее плотные и оптически более плотные среды.

Принцип Ферма́: свет распространяется по такому пути, оптическая длина которого минимальна.

- оптическая длина пути

В однородной среде n=const. L=ns, s-геометрический путь.

Геометрическая (z) длина пути - расстояние между начальной и конечной точками шага в отсутствие магнитного поля. Геометрия накладывает ограничение на шаг 'z'. Следует отметить, что понятие геометрическая длина шага имеет смысл только в случае наличия магнитного поля, но при этом она будет определена как расстояние вдоль криволинейной траектории.

Полное внутреннее отражение — внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. Коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.

Среду с меньшим показателем преломления называют оптически менее плотной. При падении света на границу двух сред со стороны оптически более плотной среды происходит полное отражение, если угол падения больше или равен углу, называемому предельным углом полного отражения.

Формально углу соответствует угол преломления, равный 90°, поэтому:

(3) (4)