пятница, 10 июля 2020 г.

Законы преломления света. Показатели преломления. Ход лучей в призме. Явление полного внутреннего отражения

Ответ #1:

 

Когда пучок света подходит к границе двух сред, то он не целиком отражается от нее. В зависимости от этих сред какая-то часть пучка проходит сквозь границу. При этом луч меняет свое направление или, как говорят, преломляется.

 

Закон преломления гласит: падающий на границу раздела двух сред луч и преломленный луч лежат в одной плоскости с перпендикуляром к поверхности раздела, опущенным в точку падения, причем отношение синусов угла падения и угла преломления есть величина постоянная для данной поверхности раздела:

 

Законы преломления света. Показатели преломления. Ход лучей в призме.  Явление полного внутреннего отражения

 

Законы преломления света. Показатели преломления. Ход лучей в призме.  Явление полного внутреннего отражения,

где величина n21 называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой.

 

Абсолютным показателем преломления среды называется ее показатель преломления относительно вакуума. Значения абсолютных показателей преломления для различных веществ измерены и занесены в таблицы. Физически абсолютный показатель преломления показывает во сколько раз скорость света в данной среде меньше скорости света в вакууме:

Законы преломления света. Показатели преломления. Ход лучей в призме.  Явление полного внутреннего отражения

Среда с большим показателем преломления называется оптически более плотной средой.

 

Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления:

Законы преломления света. Показатели преломления. Ход лучей в призме.  Явление полного внутреннего отражения

 

На следующем рисунке показан ход лучей в плоскопараллельной пластинке и в стеклянной призме.

 

Законы преломления света. Показатели преломления. Ход лучей в призме.  Явление полного внутреннего отражения

 

Для простоты показаны только преломленные лучи, хотя на каждой поверхности раздела есть и преломление и отражение.

 

Рассмотрим случай пучка света, падающего на границу раздела из оптически более плотной среды, например, из стекла в воздух. При этом угол преломления определяется равенством

Законы преломления света. Показатели преломления. Ход лучей в призме.  Явление полного внутреннего отражения,

где n12 > 1. Так как синус не может быть больше 1, то при углах падения, больших, чем угол

Законы преломления света. Показатели преломления. Ход лучей в призме.  Явление полного внутреннего отражения,

преломления наблюдаться не будет.

 

Законы преломления света. Показатели преломления. Ход лучей в призме.  Явление полного внутреннего отражения

 

Это явление называется полным внутренним отражением, а угол αуглом полного внутреннего отражения. При угле падения, в точности равном углу полного внутреннего отражения, преломленный луч как бы скользит вдоль поверхности раздела двух сред.

 

Пример-задача

Параллельный пучок света падает в воде на поверхность раздела со стеклом под углом 60° к нормали. Чему равен угол преломления?

Дано: α = 60°

Найти:Законы преломления света. Показатели преломления. Ход лучей в призме.  Явление полного внутреннего отражения

 

Решение:

Показатель преломления воды

n1 = 1,3

Показатель преломления стекла

n2 = 1,6

Относительный показатель преломления

Законы преломления света. Показатели преломления. Ход лучей в призме.  Явление полного внутреннего отражения

Угол преломления

Законы преломления света. Показатели преломления. Ход лучей в призме.  Явление полного внутреннего отражения

 

Ответ: 45°.