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:

 

 

,

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°.