Законы преломления и отражения света
См.выше «Прямолинейное распространение, отражение и преломление света»
Показатель преломления
См.выше «Прямолинейное распространение, отражение и преломление света»
Полное внутреннее отражение
Если пучок света переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную (n1 < n2), то при любом угле падения существует как отраженный, так и преломленный пучки света.
В случае перехода среды из оптически более плотной среды в менее плотную, при постепенном увеличении угла падения можно достигнуть такой его величины, что угол преломления станет равен π/2:
= 0 = arcsin ( ).
Угол падения 0 называется предельным углом полного отражения.
При углах, больших 0, происходит полное отражение.
Полное внутреннее отражение – явление отражения света от оптически менее плотной среды, при котором преломление отсутствует, а интенсивность отраженного света практически равна интенсивности падающего.
Угол полного внутреннего отражения – минимальный угол падения света, начиная с которого возникает явление полного внутреннего отражения.
Испытывая полное внутреннее отражение, свет может распространяться внутри гибкого стекловолокна – световода, что используется для передачи информации.
Полное внутреннее отражение используется в призматических биноклях, перископах, зеркальных фотоаппаратах, в световращателях (катафотах)
Предельный угол полного внутреннего отражения
См.выше «Полное внутреннее отражение»
Ход лучей в призме
Рассмотрим преломление света треугольной призмой, на которую из воздуха перпендикулярно одной из ее граней падает свет. Абсолютный показатель преломления материала призмы n, ее преломляющий угол -
Преломляющий угол призмы – угол между гранями призмы, на которых происходит преломление света.
Пусть преломляющий угол призмы меньше угла полного внутреннего отражения:
< 0
Найдем угол отклонения δ луча от первоначального направления падения после преломления призмой.
При нормальном падении на грань призмы АВ луч не преломляется, падая на вторую преломляющую грань АС под углом α (LOK=BAC = как углы с соответственно перпендикулярными сторонами)
Угол преломления = KOM на грани АС найдем из закона преломления:
=
При малом преломляющем угле призмы можно считать, что sin α ≈ α , sin ≈ , поэтому ≈ nα
Треугольная призма отклоняет луч, падающий на ее из воздуха, к основанию.
Угол отклонения луча:
δ = β – α = α (n – 1)
Чем больше преломляющий угол призмы и ее абсолютный показатель преломления, тем больше она отклоняет луч от первоначального направления.
Пусть преломляющий угол призмы больше угла полного внутреннего отражения:
> 0. Примем = 45о для удобства рассмотрения.
Луч, нормально падающий на грань АВ, не преломляется на ней. Пусть его угол падения на грань АС > 0. Поэтому в точке О он испытывает полное внутреннее отражение. На грань ВС отраженный луч падает перпендикулярно и не преломляется, выходя из призмы под углом 90о к направлению падения.
Такую призму называют поворотной, так как она поворачивает луч на 90о.
При падении луча на грань поворотной призмы, проектирующуюся в сечении на гипотенузу АС, падающий луч в результате двух отражений изменяет направление на противоположное. Возникает обращение светового луча.