Отражение волн. Преломление волн. Использование отражения света. Прохождение света через прозрачную трёхгранную призму, плоско-параллельную пластинку. Линзы. Оптические приборы, страница 3

Вводная лекция.                                 Отражение  волн.

На разделе двух сред волна разделяется на две: отражённую и преломлённую. После отражения волна

продолжает двигаться в первой среде, а преломлённая уходит во вторую среду.                                  

                                    Рассмотрим отражение волн. На рисунке 1 волна движется к  поверхности MN вдоль луча  АО. При отражении волн наблюдаются следующие законы.

                                   1. Угол падения луча равен углу отражения   α  =   ί.   

             α  ί                2. Луч  падающий, отражённый и перпендикуляр к   отражающей поверхности

                                       лежат в одной плоскости.

Рисунок 1 – отражение света

                                  Законы отражения позволяют утверждать обратимость лучей. Замечено, что при отражении от сред более плотных наблюдается изменение фазы колебания

на  π.    Законам отражения подчиняются как механические волны, так и электромагнитные. Отражение звуковых волн часто называют эхо, а с отражением света мы сталкиваемся повсюду. Если неровности малы по сравнению с длиной волны, то её называют зеркальной.   

	Рисунок 2 -  действительное отражение				Рисунок 3 – диффузное отражение

 

Если же неровности поверхности не соответствуют указанному требованию, то отражение будет рассеянным или диффузным ( Рисунок 3)

Преломление волн.

При переходе в другую среду волна изменяет направление движения на границе раздела сред, т.е. преломляется.  При преломлении имеют место следующие законы:

 1. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данных сред есть величина постоянная. Её называют показателем преломления второй среды относительно первой.  Математически этот закон можно записать в виде формулы :  sin α\sin ß=n   

                                                                                где α-  угол падения,

                                                                                       ß- угол преломления

                                                                                       n-показатель преломления.

Обычно первой средой служит вакуум!

2.  Луч падающий, преломлённый и перпендикуляр к преломляющей поверхности лежат в одной плоскости. Отражение и преломление волн можно обосновать исходя из принципа Гюйгенса. Рассмотрим преломление света(Рисунок 4)                                           

 

a

a

B

Пусть плоский фронт АС движется со скоростью

A

N

M

V₁ к поверхности другой среды MN. Когда луч

B

D

«а» дойдёт до MN, то от него волна будет

распространяться в другой среде со скоростью V₂

Рисунок 4 – преломление света

                                                    

За время t луч «в» доходит от точки С  до точки В, т.е. СВ=V₁t ,а за это                              

же время луч «а» во второй среде дойдёт до точки Д, причём АД=V₂t.Отсюда

следует, что СВ\АД=V₁\V₂, но СВ=АВsin  α, СД=АВ sin  β, поэтому sin α \sin  β=V₁\V₂=n. Показатель преломления  n позволяет определить, во сколько раз скорость волн в одной  среде больше, чем в другой. Если V₁>V₂, то вторая среда оптически более плотная и для неё n> 1, а α>β.