Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Учитывая (1), закон преломления можно записать в виде




(2)

Из симметрии выражения (2) вытекает обратимость световых лучей. Если обратить луч П (рис.1), заставив его падать на границу раздела под углом i2, то преломленный луч в первой среде будет распространяться под углом i1, т.е. пойдет в обратном направлении вдоль луча 1.

Если свет распространяется из среды с большим показателем преломления n1 (оптически более плотной) в среду с меньшим показателем преломления n2 (оптически менее плотную) (n1 > n2), например, из стекла в воду, то, согласно (2)

и преломленный луч удаляется от нормали, а угол преломления i2 больше, чем угол падения i1 (рис.2а).С увеличением угла падения увеличивается угол преломления i2 (рис.2,б,в) до тех пор пока при некотором угле падения (i1=iпр) угол преломления не окажется равным 90о. Угол iпр называется предельным углом, при углах падения i1> iпр весь падающий свет полностью отражается (рис.2г). По мере приближения угла падения к предельному, интенсивность преломленного луча уменьшается, а отраженного растет. Если i1= iпр, то интенсивность преломленного луча обращается в нуль, а интенсивность отраженного равна интенсивности падающего.

Таким образом, при углах падения в пределах от iпр до 90о, луч не преломляется, а полностью отражается в первую среду. Причем интенсивности отраженного и падающего лучей одинаковы. Это явление называется полным отражением.

Предельный угол iпр можно определить из формулы (2) при подстановке в нее i2=90о. Тогда (3)

Уравнение (3) удовлетворяет значениям угла iпр при n2 £ n1. Следовательно, явление полного отражения имеет место только при падении света из среды оптически более плотной в среду оптически менее плотную.

Величина n21 называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой.

Явление полного отражения используется в призмах полного отражения. Показатель преломления стекла равен n » 1,5, поэтому предельный угол для границы стекло-воздух iпр=arc sin (1/1,5)=42о. Поэтому при падении света на границу стекло-воздух при iпр>42о всегда будет иметь место полное отражение. Такие призмы, позволяющие повернуть угол на 90о или обернуть луч, применяются в биноклях, перископах, рефрактометрах и других оптических приборах.

Явление полного отражения в настоящее время широко используется в световодах (светопроводах), представляющих собой тонкие, произвольным образом изогнутые нити (волокна) из оптически прозрачного материала (рис.3). В волоконных деталях применяют стеклянное волокно, световедущая жила (сердцевина) которого окружается стеклом - оболочкой из другого стекла с меньшим показателем преломления. Свет, падающий на торец световода под углами, большими предельного, претерпевает на поверхности раздела сердцевины и оболочки полное отражение и распространяется только по световедущей жиле.

Таким образом, с помощью световодов можно как угодно искривлять путь светового пучка. Световоды используются для передачи световых волн и изображений, в медицине (например, для диагностики желудка) и т.д.







Дата добавления: 2015-08-12; просмотров: 430. Нарушение авторских прав


Рекомендуемые страницы:


Studopedia.info - Студопедия - 2014-2020 год . (0.002 сек.) русская версия | украинская версия