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:
,
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:
Среда с большим показателем преломления называется оптически более плотной средой.
Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления:
На следующем рисунке показан ход лучей в плоскопараллельной пластинке и в стеклянной призме.
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
,
где n12 > 1. Так как синус не может быть больше 1, то при углах падения, больших, чем угол
,
преломления наблюдаться не будет.
Это явление называется полным внутренним отражением, а угол α – углом 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:
Решение:
Показатель преломления воды
n1 = 1,3
Показатель преломления стекла
n2 = 1,6
Относительный показатель преломления
Угол преломления
Ответ: 45°.