Законы преломления света

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Опыт показывает, что на границе раздела двух сред, размеры которой значительно превышают длину волны, волна разделяется на две: отраженную и преломленную. Направление преломленной волны определяется следующими законами.

1. Лучи падающий, преломленный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

2. Отношение синусов углов падения и преломления для данных двух сред есть величина постоянная, равная относительному показателю преломления данных двух сред (рис.1):

, (1)

где и — абсолютные показатели преломления сред.

, , (2)

где и - относительные диэлектрическая и магнитная проницаемость среды, с — скорость света в вакууме, — скорость света в данной среде.

Если световые лучи из оптически более плотной среды (ОБП) падают на границу раздела с оптически менее плотной средой (ОМП), например, из стекла в воду, то при условии , угол преломления и луч «скользит» по границе раздела сред, а при свет вообще не переходит во вторую среду. Это явление называется ПОЛНЫМ ОТРАЖЕНИЕМ. Угол называется ПРЕДЕЛЬНЫМ УГЛОМ ПОЛНОГО ОТРАЖЕНИЯ. можно найти, используя закон преломления света . (3)

Если свет переходит из вещества с абсолютным показателем преломления в воздух, где , то условие полного отражения примет вид . (4)

Заметим, что в данной работе используются стеклянные призмы с показателем преломления n >1,7, а жидкости с n< 1,7.

Воспользуемся свойством обратимости световых лучей и направим пучок света из ОМП среды в ОБП (рис. 3).

Тогда в поле зрения оптической трубы будем наблюдать зоны с разной освещенностью, а по положению границы свет-темнота, т.е.величине предельного угла, используя соотношение (3), сможем определить показатель преломления жидкости. С изменением концентрации раствора изменяется его показатель преломления, что дает возможность по изменению показателя преломления определить концентрацию раствора.

Построив график зависимости показателя преломления от концентрации, можно решить обратную задачу, т.е. определить неизвестную концентрацию раствора по его показателю преломления. Показатель преломления определяется с помощью рефрактометра RL2, принцип действия которого основан на явлении полного внутреннего отражения.

Дата добавления: 2015-06-04