Отражение волн. Преломление волн. Использование отражения света. Прохождение света через прозрачную трёхгранную призму, плоско-параллельную пластинку. Линзы. Оптические приборы, страница 20

Выясним, как можно найти относительный показатель преломления. Пусть свет переходит из среды с абсолютным показателем  n1 в среду с абсолютным показателем  n2 . Тогда  n1=c\v1и n2=c\v2, оттуда

                                                          n 2\n1 =v1\v2=n ₂₁  - формула 8

Формулу второго закона преломления для такого  случая  часто записывают  следующим:

                                               Sin i\sin β= n2\n1 - формула 9.

Заметим, что абсолютный показатель преломления, кроме рода вещества, зависит ещё от частоты колебаний, или от длины волны излучения . С уменьшением длины волны, как правило, показатель преломления увеличивается. Для стекла зависимость показателя преломления от длины волны.

8. Полное отражение света. Предельный угол.

Поместим источник света в какую- либо прозрачную среду и будем наблюдать переход светового излучения в среду оптически менее плотную, например в воздух рисунок 20.

 

                                     β          β          β

                                                                        β                β=π\2                          

                                  ί         ί        ί          ί                    ί

Рисунок 20 – переход света в другую оптическую среду

           S

На поверхности раздела свет будет и отражаться, и преломляться; по мере увеличения угла падения i энергия отражённого света будет возрастать, а энергия преломлённого света - убывать. Кроме того, можно ещё заметить, что при некотором  угле падения  ί_пр.  преломлённый луч скользит по поверхности раздела сред, а при угле падения, больше ί _пр. , преломлённых лучей вообще нет. Явления такого рода можно обнаружить только в тех случаях, когда свет падает на поверхность раздела со стороны среды оптически более плотной, т.е. когда лучи при преломлении ударяются от перпендикуляра к поверхности раздела сред. Явление,  при котором световое излучение полностью отражается от поверхности раздела прозрачных сред, называются полным  отражением света.

Граница, отделяющая частично отражённые лучи от полностью отражённых лучей, определяется значением  угла  ί _пр.  (рис.20). Угол падения лучей   ί _пр. , при котором их угол преломления β равен π\2, называют предельным углом падения. Заметим, что полное отражение происходит только у тех лучей, которые падают на поверхность раздела под углом ί, большим предельно угла ί _пр.  .  Значение предельного угла в каждом случае можно по относительному показателю преломления двух сред. Действительно, поскольку для угла ί _пр.   угол β=π\2, из формулы  9 имеем:

                                                       Sin  ί _пр \ sin (π\2)= n2\n1

                            Учитывая , что sin (π\2)=1, окончательно получим

                                                     Sin  ί _пр =n2\n1  - формула 11

                         Когда световое излучение переходит из какой-либо среды в вакуум, отношение формулы 11принимает вид:    Sin  ί _пр =1\n.

Полая пробирка, опущенная в воду, и пузырьки газа в воде иногда блестят, как посеребренные. Это явление объясняется полным отражением  лучей на границе жидкости или твёрдого тела с газовой средой. Полное отражение света используется в устройстве  светопроводящих волокон. Свет направляют внутрь прозрачного волокна через один торец, а выходит он через другой торец, многократно отражаясь от стенок волокна и следуя всем его изгибам. Свето проводы используются для оптической связи. С помощью модуля света, идущего по светопроводу, можно передавать по нему несравнительно большой поток информации, чем по обычному высококачественному кабелю. По пучку светопроводящих волокон можно передавать изображение предмета, помещённого перед торцом пучка. Это используется в медицине для осмотра внутренних органов больного ( при этом часть волокон используется для внутреннего освещения).  

ЧО₂