Основні закони і положення геометричної оптики

1. В однорідному ізотропному середовищі світло поширюється прямолінійно. Закон дослідний:

На межі поділу двох середовищ промінь частково заломлюється, тобто змінює свій напрямок, частково відбивається.

Рис.3.2

Напрямок падаючого променя, заломленого та відбитого, пов'язані між собою законами:

2. Промінь падаючий, відбитий, заломлений та перпендикуляр поставлений до межі поділу двох середовищ в точці падіння – лежать у одній площині.

3. Кут падіння дорівнює куту відбивання.

i = i ₁ 3.1

Рис. 3.3.а

4. Для будь-яких двох середовищ відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величина постійна.

3.2

Рис. 3.3 б

Ця постійна величина називається відносним показником заломлення другого середовища відносно першого середовища.

Необхідно також вказати, що напрямок падаючого променя та заломленого є зворотні.

5. Для будь-яких трьох середовищ між їхніми відносними показниками існує співвідношення:

Якщо 1-е- середовище повітря, 2-е – скло, 3-е – повітря, то

3.3

6. Абсолютним показником заломлення п середовища називається відносний показник заломлення цього середовища відносно вакууму, практично відносно повітря.

Середовище	п
Повітря	1,00029
Скло	1,5
Вода	1,333

S₂

S₁

S

Рис. 3.4

Нехай ми маємо три середовища 1) вакуум-0, 2) перше середовище-1, та 3)друге середовище-2, тоді

;

, 3.4

тобто відносний показник заломлення другого середовища відносно першого середовища дорівнює відношенню абсолютних показників заломлення цих середовищ.

Позначимо абсолютні показники заломлення 1 та 2 середовищ як п ₁та п ₂, тоді

;

Тобто якщо n ₁ < n ₂, то і > r, і навпаки якщо n ₁ > n ₂ , то і < r.

7. Середовище з більшим показником заломлення називають середовищем оптично більш густим, ніж середовище з меншим показником заломлення.

Рис.3.5

8. При падінні променя з більш густого середовища 1 у менш густе середовище 2 при деякому і ₀, r може стати рівним 90°.

і ₀ – кут повного внутрішнього відбивання або граничний кут.

При і › і₀ промені зазнають повного внутрішнього відбивання.

Визначимо кут повного внутрішнього відбивання:

при r = 90°

3.5

З цього витікає, що граничний кут і ₀ – це такий кут, синус якого дорівнює відносному показнику заломлення середовища, оптично менш густішого, до більш густішого (n ₂ < n ₁).

Для скла та повітря: n ₁= 3/2; n ₂=1.

= 2/3; і ₀=41°

Основні закони геометричної оптики можуть бути виведені з принципу Ферма, з принципу Гюйгенса, а також встановлені експериментально.

Дата добавления: 2015-06-04