Законы отражения и преломления света

Законы отражения и преломления света

Закон прямолинейного распространения света:

В оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно.

На границе раздела двух прозрачных сред свет может частично отразиться так, что часть световой энергии будет распространяться после отражения по новому направлению, а частично пройти через границу и распространяться во второй среде.

• Угол падения α – это угол между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред.

• Угол отражения γ - это угол между отраженным лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред.
• Угол преломления β - это угол между преломленным лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред.

Закон отражения света:

Угол падения α равен углу отражения γ .

• Отражение от идеально гладкой поверхности, при котором пучок параллельных лучей и после отражения остается параллельным, называется зеркальным.
• Отражение от неровной поверхности называется рассеянным или диффузным.

Закон преломления света:

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. Физический смысл показателя преломления – это отношение скорости распространения волн в первой среде υ 1 к скорости их распространения во второй среде υ 2 :

При переходе из одной среды в другую изменяется скорость распространения света, поэтому луч преломляется.

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

Среду с меньшим абсолютным показателем преломления называют оптически менее плотной.

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную n 2 1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать явление полного отражения, то есть исчезновение преломленного луча. Это явление наблюдается при углах падения, превышающих некоторый

критический угол α пр , который называется предельным углом полного внутреннего отражения.

Явление полного внутреннего отражения находит применение во многих оптических устройствах. Наиболее интересным и практически важным применением является создание волоконных световодов, которые представляют собой тонкие (от нескольких микрометров до миллиметров) произвольно изогнутые нити из оптически прозрачного материала (стекло, кварц). Свет, попадающий на торец световода, может распространяться по нему на большие расстояния за счет полного внутреннего отражения от боковых поверхностей. Научно-техническое направление, занимающееся разработкой и применением оптических световодов, называется волоконной оптикой.

При сильном изгибе волокна закон полного внутреннего отражения нарушается, и свет частично выходит из волокна через боковую поверхность.

Контрольные вопросы

• Как распространяется свет в прозрачной среде?
• Что происходит на границе раздела двух прозрачных сред?
• Почему изменяется направление распространения луча?
• Что показывает абсолютный показатель преломления?
• Какой угол называется углом падения?
• Какой угол называется углом преломления?
• В каком случае наблюдается явление полного отражения?
• Где применяется это явление?

Литература:

• Дмитриева В.Ф. «Физика»
• Интернет - ресурс «Открытая физика 2.5»