Отражение и преломление света

⇐ ПредыдущаяСтр 21 из 40Следующая ⇒

1. Оптические явления на границе раздела 2-х прозрачных сред.

2. Законы отражения света.

3. Зеркальное и диффузное отражение. Плоское зеркало.

4. Законы преломления света.

5. Абсолютный показатель преломления и его роль с относительным показателем преломления.

6. Полное отражение света. Предельный угол.

7. Прохождение света через пластинку с параллельными гранями и четырехгранную призму.

Л.С. Жданов Физика §22.1-29.3; № 24.1-24.40; 29.6-29.9/ Г.Я. Мякишев Физика§41–43/ В.В. Жилко §56-57

Оптические явления на границе раздела 2-х прозрачных сред.

Раздел оптики, в которой изучаются световые явления без учета физической природы излучения, называют геометрической оптикой. Луч, падающий на поверхность раздела 2-х сред частично отражается и частично преломляется. Вблизи точки падения справедливо соотношение W = W_отр+ W_пр, т.е. энергию приносимую на поверхность тела излучением уносят частично отраженные, а частично преломленные лучи.

Если лучи проходят в среде значительные расстояния, мало ослабляясь, то такую среду называют прозрачной. Лучше всего поглощает падающие лучи черный бархат и печная сажа. Лучше всего отражает полированное серебро.

Угол, образованный падающим лучом и перпендикуляром восстановленным в точке падения луча к поверхности раздела 2-х сред называют углом падения. Угол, образованный отраженным лучом и тем же перпендикуляром называют углом преломления. Все углы отсчитываются от перпендикуляра, а не от поверхности.

Законы отражения света.

Законы отражения:

1. Луч падающий и луч отраженный лежат в одной плоскости с перпендикуляром, восстановленном в точке падения луча к отражающей поверхности.

2. Угол отражения луча равен углу его падения. Первый закон доказывается возможностью построения чертежа и с помощью оптической шайбы. Докажем 2-й закон. Пусть на поверхность раздела 2-х сред падает плоский фронт волны А₁В₁.

В какой-то момент времени фронт касается поверхности в точке А. От точки А начинает распространяться элементарная отраженная волна. И за время, пока фронт переместится из точки В в точку С отраженная волна распространяется на расстояние равное ВС. Новое положение фронта волны найдем проведя касательную из точки С к элементарной волне. D – точка касания. Радиус проведенный в точку касания, перпендикулярен касательной, поэтому АD – отраженный луч. Далее фронт перемещается параллельно самому себе в направлении АDD ₁ или СС₁.

DАDС = DАВС (они прямоугольные, АС - общая, ВС = АD по построению). Из равенства следует, что < a₁ = < i₁, но – как углы с соответственно перпендикулярными сторонами. Значит < a = < i, что и требовалось доказать.

Зеркальное и диффузное отражение. Плоское зеркало.

Если лучи, падающие параллельно, отразившись идут параллельно, то такое отражение называют зеркальным.

Если падающие параллельно лучи отразившись идут во всевозможных направлениях, то такое отражение называют диффузным или рассеянным.

Докажем, что в плоском зеркале получается изображение симметричное источнику относительно отражающей поверхности.

Ð j = Ð a – вертикальные

Ð a = Ð i – закон отражения, значит Ð j = Ð i, но

DSВА = DS₁ВА (прямоугольные, ВА – общая, Ð 1 = Ð 2, значит SА = S₁А

Таким образом, точки S и S₁ лежат на перпендикуляре к отражающей поверхности, на равных расстояниях от нее, поэтому точки S и S₁ - симметричны.

Законы преломления света.

Законы преломления:

1. Луч падающий и луч преломленный лежат в одной плоскости с перпендикуляром, восстановленном в точке падения луча к поверхности раздела двух сред.

2.Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для двух данных сред есть величина постоянная. Пусть на поверхности раздела 2-х падает плоский фронт волны. В какой-то момент времени фронт касается поверхности в точке А.

От точки А начинает распространяться элементарная преломленная волна, и за это время пока фронт переместится из точки В в точку С, элементарная преломленная волна распространяется на расстояние меньшее чем ВС. Если 2-я Среда более плотная и больше чем ВС, если менее плотная. Новое положение фронта волны найдем, проведя касательную из точки С к элементарной волне. D - точка касания. АD – преломленный луч.

с соответственно перпендикулярными сторонами

n₂₁ - относительный показатель преломления. Он показывает во сколько раз скорость света в первой среде больше чем во второй.

Падающий и преломленный лучи обладают обратимостью, т.е. если мы дающий луч направим по пути преломленного, то преломленный пойдет по пути падающего. Если луч переходит в среду более плотную, то он приближается к перпендикуляру. Угол преломления меньше угла падения. Если же луч переходит в менее плотную среду, то он удаляется от перпендикуляра. Угол преломления больше угла падения. Удалением лучей от перпендикуляра объясняется кажущееся уменьшение глубины водоема.

5. Абсолютный показатель преломления и его роль с относительным показателем преломления.

Показатель преломления любой среды относительно вакуума называют абсолютным.

Если луч переходит из вакуума в среду, то преломленный луч приближается к перпендикуляру b < i и формулу 2-го закона преломления можно записать в виде:

Если луч переходит из среды в вакуум, то преломленный луч удаляется от перпендикуляра b > i и формула 2-го закона преломления имеет вид:

Пусть луч переходит из среды с показателем преломления n₁, равное , в среду с показателем преломления Тогда

Эта формула выражает связь между относительным показателем преломления и абсолютным. В таблице приводятся значения только абсолютных показателей преломления, а относительного находят по этой формуле. Формулу 2-го закона преломления можно записывать так:

6. Полное отражение света. Предельный угол.

Пусть луч переходит из более плотной среды в менее плотную. Он удаляется от перпендикуляра. Увеличим угол падения, угол преломления тоже увеличится и наступит момент, когда преломленный луч заскользит по поверхности. При этом b = 90°. Угол падения луча, при котором угол преломления равен 90° называют предельным углом падения.

;

Если лучи идут в вакуум или в воздух, то

Все лучи, которые падают под углом больше предельного испытывают полное отражение, не преломляются. Это явление называют явлением полного внутреннего отражения. При восходе солнца капельки воды блестят, как посеребренные, потому что лучи падают под углом большим предельного и полностью отражаются. Это явление используют при устройстве светопроводящих волокон, которые применяются для связи, а также в медицине.

⇐ Предыдущая 16 17 18 19 202122 23 24 25 Следующая ⇒