Закон преломления света. Явление дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсии

Экспериментальные исследования показывают, что при прохождении границы раздела двух сред луч света испытывает преломление (рис.1). Это явление подчиняется следующим закономерностям:

Преломление светаД Д' - граница раздела двух сред,

АО и OB - падающий и преломлённый лучи, соответственно,

СС′ - перпендикуляр (нормаль) к поверхности раздела, восстановленный в точке падения О,

i и г - углы падения и преломления луча соответственно.

1) преломлённый луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к поверхности раздела в точке падения;

2) отношение синусов падения и преломления лучей света с фиксированной длиной волны есть величина постоянная для двух данных веществ: Sin i / Sin r = n₂₁

Постоянную n₂₁ называют коэффициентом (показателем) преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления какой либо среды относительно вакуума обозначают n и называют показателем преломления данной среды (вещества). Таким образом, если луч падает из вакуума на вещество, то закон преломления записывается в виде:

Sin i / Sin r = n (1)

Было обнаружено, что значение показателя преломления зависит от длины волны (или частоты ν = C / λ, где C - скорость света в вакууме) падающего света. Эта зависимость оказывается различной для разных веществ, что учитывают введением понятия о дисперсии (Д) вещества, которая характеризует скорость изменения n в зависимости от λ:

Д = dn / dλ. (2)

Обычно для диспергирующих (Д < 0) сред в области слабого поглощения (прозрачности) значения n уменьшаются с ростом длины волны (рис.2).Этой зависимости, называемой нормальным законом дисперсии (нормальной дисперсией), соответствует Д > 0. Однако в области сильного поглощения обнаруживается обратный ход зависимости n от λ (рис.3). Это явление называют аномальной дисперсией и ему соответствует Д >0.