Отражение и преломление света

На границу раздела двух оптически однородных сред, скорости света в которых с₁ и с₂ <с₀ падает плоская волна под углом a к перпендикуляру, восстановленному из точки падения луча (рис.62). В точку В свет приходит

Рис.62

позднее, чем в точку О на время t= АВ/с₁. За это время из точки О распространяется сферическая волна r₁ =c₁t = АВ. Во второй среде с₂ >с₁, поэтому и r₂ <r₁. r₂ = с₂t =Аbc₂/c₁.

Из D ОВD = D АОВ имеем <a=<b.

Таким образом – падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, восстановленным из точки падения.

Угол падения равен углу отражения (закон отражения)

Далее r₁ /r₂ = c₁/c₂ = АВ/ОЕ. АВ = ОВSina, OE = ОВSing

,

где g - угол преломления.

Падающий и преломленный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным к границе раздела в точку падения. Отношение синуса угла падения к синуса угла преломления равно отношению скорости света в первой среде к скорости света во второй среде – закон преломления).

Если a = 0, то и g = 0, но c₁/c₂ ¹ 0.

Обозначим c/c₁ = n₁ и c/c₂ = n₂ – показатели преломления соответственно первой и второй сред. Так как с₁ = c₁/n₁ и с₂ = c/n₂, то c₁/c₂= n₁/n₂ = n_2,1 и закон преломления запишется

, (133)

n_2,1 - относительный показатель преломления второй среды по сравнению с первой.

Если n₂ > n₁, то вторая среда называется оптически более плотной, чем первая.

При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную (рис.63), например из стекла в воду, согласно формуле (3) a<g и при некотором значении a=А®g=90⁰. То есть преломленный луч скользит вдоль границы раздела сред. <a=<А – предельный угол падения. При <a><А свет полностью отражается в первую среду. Это явление называется полным внутренним отражением света

Рис.63

, . (134)

Пользуясь этими соотношениями можно определить относительный показатель преломления двух сред, измеряя предельный угол падения. Явление полного внутреннего отражения используется в рефрактометрах – приборах для измерения относительного показателя преломления жидкостей и волоконной оптике, и часто наблюдается в природе.