Геометрическая оптика рассматривает световые явления на основе представлений о бесконечно тонком световом луче – линии, указывающей направление распространения световой энергии. Наблюдения показывают, что в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно.
Отражение света в зеркальной поверхности пруда
Преломление света на границе воздух-вода
На границе раздела двух прозрачных сред свет частично отражается так, что часть световой энергии будет распространяться после отражения по новому направлению, а часть пройдет через границу и распространиться во второй среде.
- Закон отражения света: падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Угол отражения равен углу падения.
При зеркальном отражении световые лучи, падающие на поверхность параллельно, сохраняют свою параллельность после отражения. Если же параллельность лучей после отражения не сохранилась, то такое отражение называют рассеянным или диффузным.
- Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина, постоянная для двух данных сред.
n — относительным показателем преломления второй среды относительно первой и равен отношению их абсолютных показателей преломления или отношению скоростей света в средах.
Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления (n1 и n2).
В соответствии с теорией Х. Гюйгенса свет — волновой процесс. В 1678 г. он сформулировал общий для всех волн принцип.
При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, начиная с некоторого угла падения, вся световая энергия отражается от границы раздела сред в оптически более плотную среду. Это явление получило название полного внутреннего отражения.
Т. к. α=900 , то sin900=1
α0 – наименьший угол, при котором происходит полное внутреннее отражение называется предельным углом полного внутреннего отражения
Примеры использования в технике и наблюдения в природе полного внутреннего отражения света:
Показан ход лучей в поворотной призме.
Опорный конспект:
Вопросы для самоконтроля по блоку «Оптические явления на границе раздела двух прозрачных сред»
- Что такое луч света?
- Какими явлениями можно подтвердить прямолинейность распространения света?
- Постройте изображение предмета в плоском зеркале. Какое это изображение? На каком расстоянии от отражающей поверхности оно находится?
- Сформулируйте закон отражения света.
- Какое отражение называют зеркальным? диффузным?
- Сделайте чертеж, покажите ход лучей при преломлении света на границе раздела двух прозрачных сред.
- Сформулируйте и запишите закон преломления света.
- Каков физический смысл относительного показателя преломления? абсолютного показателя преломления?
- Какая среда называется оптически более плотной?
- Сделайте чертеж и дайте объяснение, в каком случае угол преломления больше угла падения?
- Какое явление называют полным внутренним отражением света?
- Какой угол называют предельным углом полного отражения?
- Где находит применение полное отражение света?
