Преломление света

Заметим, что изображение предмета, формируемое в зеркале видно не из всех точек пространства, а лишь из тех, куда могут попасть отраженные от зеркала лучи источника.

Если световой пучок падает на границу, разделяющую две среды с разными оптическими свойствами, то часть его энергии проходит во вторую среду, часть поглощается на границе, часть отражается в первую. Обе среды мы считаем прозрачными, поэтому поглощение света в самих веществах будем считать малым.

По закону сохранения энергии I₀=I_от+I_пог+I_пр. Поглощение на границе сред определяется их свойствами, поэтому для прозрачных сред оно также мало. I₀=I_от+I_пр. Например, при падении светового луча из воздуха на чистую гладкую стеклянную поверхность, отражается 4% энергии, а 96% проходит в стекло. То есть, I_пр/I₀=0.96. Объясните, почему днем вы можете увидеть свое отражение в витрине магазина, а ночью нет, зато ночью хорошо видно, что творится внутри.

Преломленный луч не является продолжением падающего, и нас будет интересовать связь углов, которые образуют эти лучи с нормалью. Древние греки думали, что отношение угла падения α к углу преломления β постоянно для двух веществ. Однако это предположение не подтверждалось опытами, и точный закон преломления был установлен Снеллиусом (1620) и независимо Декартом (1630).

Отношение синусов углов падения и преломления на границе двух сред остается постоянным и не зависит от угла падения. Отраженный луч лежит в плоскости падающего луча и нормали в точке падения. Это постоянное отношение синусов называется относительным показателем преломления двух сред . Если свет падает из вакуума в среду 2, то справа в формуле стоит абсолютный показатель преломления этой среды . Как было выяснено позднее, показатель преломления среды связан со скоростью света в данной среде . с – скорость света в вакууме, а v – в среде. Поэтому показатель преломления вакуума равен 1. В других средах свет распространяется медленнее, поэтому v<c и всегда n>1.

Относительный показатель преломления . При падении света из воздуха в среду с показателем n₂, поскольку то _.Среда, у которой n больше, называется оптически более плотной. При переходе в нее угол β будет меньше α. Кроме того, выполняется правило обратимости световых лучей. Если луч проходит из второй среды в первую, причем угол падения равен β, то в первую среду он выйдет под углом α. .

Ньютон пытался объяснить закон преломления с механической точки зрения. При переходе в более плотную среду на корпускулы должна была действовать сила притяжения со стороны второй среды в направлении нормали. Тогда нормальная составляющая скорости увеличивается, и направление скорости поворачивается к нормали. При этом угол β становится меньше α. Но эта теория приводила к тому, что скорость света в более плотной среде должна быть больше, что не согласуется с опытом. Измерения Фуко показали, что чем больше n, тем меньше скорость света в среде.

ВИДИМОЕ ПОВЫШЕНИЕ ДНА В СОСУДЕ