Краткая теория. В различных прозрачных средах свет распространяется с различными скоростями, меньшими скорости света в вакууме

В различных прозрачных средах свет распространяется с различными скоростями, меньшими скорости света в вакууме, т.е.

(1)

где с - скорость света в вакууме, n - абсолютный показатель преломления.

Абсолютный показатель преломления (или просто показатель преломления) - важная оптическая характеристика среды: он показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в данной среде. Очевидно, что абсолютный показатель преломления вакуума равен 1.

Среда, во всех точках которой скорость распространения света одинакова, называется оптически однородной средой.

Рассмотрим, исходя из волновой теории, явление преломления монохроматического света на плоской границе раздела двух различных оптически однородных сред. Для этого воспользуемся принципом Гюйгенса, согласно которому каждая точка, до которой доходит световое возбуждение, является в свою очередь центром вторичных волн.

D

Поверхность, огибающая в некоторый момент времени эти вторичные волны, указывает к этому моменту положение фронта распространяющейся волны.

Для вывода закона преломления предположим, что плоская волна (фронт волны - плоскость АВ), распространяющаяся в среде с показателем преломления n₁ вдоль направления 1, падает на границу раздела со средой, показатель преломления которой n₂. Скорости световой волны в этих средах соответственно равны V₁ и V₂ (рис.1). Пусть время, затрачиваемое волной для прохождения пути ВС, равно Dt. Тогда ВС=V₁Dt. За это же время фронт волны, возбуждаемый точкой А в среде со скоростью V₂, достигнет точек полусферы, радиус которой АD=V₂Dt. Положение фронта преломленной волны в этот момент времени в соответствии с принципом Гюйгенса задается плоскостью DС, а направление ее распространения - лучом П. Из рис.1 следует, что

D

т.е. , или