Законы отражения и преломления света. Показатель преломления

Геометрическая оптика. Законы геометрической оптики

Отражением света называют изменение направления световых лучей при падении на границу раздела двух сред, в результате чего свет распространяется обратно в первую среду.

Угол падения - угол a между направлением падающего луча и перпендикуляром к границе раздела двух сред, восстановленным в точке падения.

Угол отражения - угол β между этим перпендикуляром и направлением отраженного луча.

Законы отражения света:

1. Луч падающий, перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения и луч отраженный лежат в одной плоскости.

2. Угол отражения равен углу падения.

Преломлением света называют изменение направления световых лучей при переходе света из одной прозрачной среды в другую.

Угол преломления - угол b между тем же перпендикуляром и направлением преломленного луча.

Скорость света в вакууме с = 3*10⁸ м/с

Скорость света в среде V< c

Абсолютный показатель преломления среды показывает, во сколько раз скорость света v в дан­ной среде меньше, чем скорость света с в вакууме.

Абсолютный показатель преломления первой среды

Абсолютный показатель преломления второй среды

Абсолютный показатель преломления для вакуума равен 1

Скорость света в воздухе очень мало отличается от значения с, поэтому

Абсолютный показатель преломления для воздуха будем считать равным 1

Относительный показатель преломления показы­вает, во сколько раз изменяется скорость света при переходе луча из первой среды во вторую.

Величины n₂₁ и n зависят от длины волны.

Законы преломления света:

1. Луч падающий, перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения и преломленный луч лежат в одной плоскости.

2. Отношение синуса угла падения a к синусу угла преломления b есть величина постоянная для данной пары сред:

где V₁ и V₂ – скорости распространения света в первой и второй среде.

С учетом показателя преломления закон преломления света можно записать в виде

или

где n₂₁ – относительный показатель преломления второй среды относительно первой;

n₂ и n₁ – абсолютные показатели преломления второй и первой среды соответственно

Показатель преломления среды относительно воздуха (вакуума) можно найти в таблице 12 (задачник Рымкевича). Значения приведены для случая падения света из воздуха в данную среду.

Например, находим в таблице показатель преломления алмаза n= 2,42.

Это показатель преломления алмаза относительно воздуха (вакуума), то есть для абсолютных показателей преломления:

Зная абсолютный показатель преломления воздуха (n₁=1), находим абсолютный показатель преломления алмаза n₂= 2,42.

Зная скорость света в воздухе (с=3*10⁸ м/с), можно найти скорость света в алмазе

Законы отражения и преломления справедливы при об­ратном направлении хода световых лучей.

Из двух прозрачных сред оптически менее плотной называют среду с большей скоростью распространения света, или с меньшим показателем преломления.

При падении в оптически более плотную среду

угол преломления меньше угла падения.

При падении в оптически менее плотную среду

угол преломления больше угла падения

Полное внутреннее отражение

Если световые лучи из оптически более плот­ной среды 1 падают на границу раздела с оптиче­ски менее плотной сре­дой 2 (n₁ > n₂), то угол паде­ния меньше угла преломления a < b. При увели­чении угла падения можно подойти к такому его значению a_пр, когда преломленный луч заскользит по границе раздела двух сред и не попадет во вторую среду,

Угол преломления b = 90°, при этом вся световая энергия отражается от границы раздела.

Предельным углом полного внутреннего отражения a_пр называется угол, при котором преломленный луч скользит вдоль поверхности двух сред,

При переходе из среды опти­чески менее плотной в среду бо­лее плотную полное внутреннее отражение невозможно.

Дата добавления: 2014-01-06