Поширення світла в середовищі. Відбивання і заломлення світла. Розсіювання світла

Закон прямолінійного поширення світла: в одно­рідному середовищі світло поширюється прямолінійно. Цим законом пояснюється, наприклад, утворення геометричної тіні від освітлюваних предметів.

Закони відбивання та заломлення світла. На межі поділу двох середовищ частина світла відбива­ється, а частина - заломлюється. Кутом падіння α на­зивається кут між падаючим променем та перпенди­куляром до межі поділу, проведе­ним у точці падіння (мал. а). Кут відбивання α' - це кут між відбитим променем і тим самим перпендикуляром.

Кут заломлення β - це кут між заломленим променем і тим са­мим перпендикуляром до повер­хні (мал. б).

Закони відбивання світла:

1. Падаючий промінь, відбитий промінь і перпен­дикуляр до межі поділу двох середовищ, проведений у точці падіння променя, лежать у одній площині.

2. Кут відбивання дорівнює куту падіння: α = α'.

Закони заломлення світла:

1. Падаючий промінь, заломлений промінь і пер­пендикуляр до межі поділу середовищ, проведений у точці падіння променя, лежать у одній площині.

2. Відношення синусів кутів падіння і заломлення є сталим, і дорівнює відносному показнику заломлення даних середовищ: sinα/sinβ=n₂₁.

Повне відбивання. Коли світловий промінь з більш густого середовища 1 падає на межу поділу з менш густим середовищем 2 і виходить в друге середовище, то кут заломлення β більше кута падіння α (мал.). Якщо поступово збільшувати кут падіння α, то кут β також буде зроста­ти. При певному значенні кута падіння α₀, меншому за 90°, кут заломлення β дорівнюватиме 90° і заломлений промінь ковзатиме вздовж межі. При дальшому збільшенні кута падіння, тобто при α>α₀ падаючий промінь вже не буде заломлюватись - все світло відіб'ється в те саме середовище, звідки й поширювалось.

Описане явище називається повним відбиванням, а кут α₀ - граничним кутом повного відбивання. Значення α₀ можна знайти з закону заломлення: sinα₀/sin90^°=1/n => sinα₀=1/n,

де n>1 - відносний показник заломлення першого середовища (оптично більш густого) відносно другого.

Якщо паралельні промені, які падають на поверхню, залишаються паралельними і після відбивання, то таке відбивання називається дзеркальним, а сама поверх­ня - плоским дзеркалом.

Заломлення в плоскопаралельній пластинці.  Плоскопаралельна пластинка - це прозоре тіло, обмежене паралельними площинами. Після прохо­дження крізь плоскопаралельну пластинку промінь не змінює свого напряму, а лише зміщується на відстань х паралельно самому собі (мал.).

Неважко показати, що від­стань х пов'язана з товщиною пластинки d формулою                                                              де α - кут падіння, β - кут за­ломлення.

Заломлення в призмі. Призма - це прозоре тіло, обмежене двома зало­мними гранями, розміщеними під певним кутом φ одна до одної. На мал. зображено переріз призми пло­щиною, перпендикулярною до її ребер. Заломлення променя відбувається на заломних гранях АВ і ВС призми. Якщо матеріал призми оптично більш густий ніж довкілля, заломлений промінь обидва рази відхи­ляється до основи призми АС.

Кут φ між заломними гранями називається залом­ним кутом призми. Кут γ між продовженням променя, що падає на призму і променем, що виходить з призми називається кутом відхилення променя від початкового напряму.

Можна показати, що зв'язок між цими кутами такий: γ=α₁+β₂-φ, де α₁- кут падіння променя на грань АВ, β₂ – кут заломлення променя гранню ВС.

4.3