Фізичний клас, оптичні явища на межі поділу двох прозорих середовищ

Геометрична оптика розглядає світлові явища на основі уявлень про нескінченно тонкому світловому промені - лінії, що вказує напрямок поширення світлової енергії. Спостереження показують, що в оптично однорідному середовищі світло поширюється прямолінійно.

Віддзеркалення світла в дзеркальній поверхні ставка

Заломлення світла на межі повітря-вода

На межі розділу двох прозорих середовищ світло частково відбивається так, що частина світлової енергії буде поширюватися після відображення за новим напрямком, а частина пройде через кордон і поширитися в другому середовищі.

1. Закон відбиття світла: падаючий і відбитий промені, а також перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, відновлений в точці падіння променя, лежать в одній площині. Кут відбиття дорівнює куту падіння.

При дзеркальному відображенні світлові промені, які падають на поверхню паралельно, зберігають свою паралельність після відображення. Якщо ж паралельність променів після відображення не збереглася, то таке відображення називають розсіяним або дифузним.

1. Закон заломлення світла: падаючий і заломлений промені, а також перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, відновлений в точці падіння променя, лежать в одній площині. Ставлення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величина, постійна для двох даних середовищ.

n - відносним показником заломлення другого середовища відносно першого і дорівнює відношенню їх абсолютних показників заломлення або відношенню швидкостей світла в середовищах.

Показник заломлення середовища щодо вакууму називають абсолютним показником заломлення (n1 і n2).

Відповідно до теорії Х.Гюйгенса світло - хвильовий процес. У 1678 році він сформулював загальний для всіх волнпрінціп.

При переході світла з оптично більш щільного середовища в оптично менш щільну, починаючи з деякого кута падіння, вся світлова енергія відбивається від кордону розділу середовищ в оптично більш щільне середовище. Це явище отримало назву повного внутрішнього відображення.

Т. к. Α = 90 0. то sin90 0 = 1

α0 - найменший кут, при якому відбувається повне внутрішнє віддзеркалення називається граничним кутом повного внутрішнього відображення

Приклади використання в техніці і спостереження в природі повного внутрішнього відбиття світла:

Повне внутрішнє віддзеркалення застосовують в скляних поворотних і обертаючих призмах.

Поворотні призми використовують замість дзеркал в перископах, а обертаючі призми застосовують в біноклях.

Показаний хід променів в поворотною призмі.

При правильній огранювання алмазів світло багаторазово відбивається від внутрішніх граней кристала, що призводить до "грі" світла в кристалі.

У променях Сонця краплі роси блищать тому, що падаючий на них сонячне світло багаторазово відбивається на межі розділу двох середовищ всередині краплі, перш ніж вийди назовні.

Питання для самоконтролю по блоку «Оптичні явища на межі поділу двох прозорих середовищ»

1. Що таке промінь світла?
2. Якими явищами можна підтвердити прямолінійність поширення світла?
3. Побудуйте зображення предмета в плоскому дзеркалі. Яке це зображення? На якій відстані від поверхні, що відбиває воно знаходиться?
4. Сформулюйте закон відбиття світла.
5. Яке відображення називають дзеркальним? дифузним?
6. Зробіть креслення, покажіть хід променів при ламанні світла на межі поділу двох прозорих середовищ.
7. Сформулюйте і запишіть закон заломлення світла.
8. Який фізичний зміст відносного показника заломлення? абсолютного показника заломлення?
9. Яке середовище називається оптично більш щільною?
10. Зробіть креслення і дайте пояснення, в якому випадку кут заломлення більше кута падіння?
11. Яке явище називають повним внутрішнім відбиттям світла?
12. Який кут називають граничним кутом повного відображення?
13. Де застосовується повне відображення світла?