ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ОПТИКИ

ЗАКОНЫ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА

Оптика - это раздел физики, в котором изучаются природа света и различные световые явления. Интерес к изучению световых явлений появился у человечества еще в древности, поскольку значительную часть информации об окружающем мире мы получаем, воспринимая глазами излучаемый или отражаемый окружающими предметами свет.

Первым законом о распространении света был закон прямолинейного распространения света, упоминаемый еще в «Началах» Евклида: в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. Прямолинейное распространение света объясняет образование тени (рис. 1.1). Если между лампочкой и экраном поместить непрозрачный предмет, то на экране мы увидим темное пятно (тень), повторяющее форму непрозрачного предмета.

Рис. 1.1

Поведение света отличается от поведения звука. Если между глазом и источником света поместить непрозрачный предмет, то источника света мы не увидим. Если же между ухом и источником звука поместить преграду, то звуковые волны обогнут преграду, и звук мы все равно услышим.

Рассмотрим луч света, падающий на границу раздела двух сред (рис. 1.2). Прямолинейно свет распространяется только в оптически однородной среде, когда свет пересекает границу раздела двух сред, он изменяет направление. Кроме того, часть света возвращается обратно в первую среду, этот луч называется отраженным от границы раздела. Угол между перпендикуляром к границе раздела (проведенным в точке пересечения падающего луча с границей раздела) и отраженным лучом называется углом отражения (i{), а угол между перпендикуляром к границе раздела и падающим лучом называется углом падения( ц ).

Рис. 1.2

Закон отражения света: падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред лежат в одной плоскости, при этом угол падения равен углу отражения:

При отражении света от поверхности возможны два варианта: зеркальное отражение, когда отраженные от поверхности лучи параллельны (рис. 1.3, а), и рассеянное отражение, когда свет отражается от шероховатой поверхности. Зеркальное отражение появляется при отражении от зеркала или от полированной металлической поверхности, во всех остальных случаях отражение - рассеянное. При рассеянном отражении свет отражается в различных направлениях и отраженные лучи не параллельны (рис. 1.3, б).

Если поставить раскрытую книгу на зеркальную поверхность и направлять на эту поверхность луч света, то будет хорошо виден отраженный луч света, однако текст книги почти не виден, поскольку на него не падает свет (рис. 1.4, а). Если закрыть зеркало листом бумаги, то мы не увидим отраженного луча света, но зато можно увидеть текст в книге (рис. 1.4, б).

При переходе луча света из одной среды в другую луч меняет свое направление. Это явление называется преломлением света. Угол между

Рис. 1.3

Рис. 1.4

перпендикуляром к границе раздела (проведенным в точке пересечения падающего луча с границей раздела) и преломленным лучом называется углом преломления2 )• Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред лежат в одной плоскости, при этом отношение синуса угла падения к синусу угла преломления - величина постоянная для двух выбранных сред.

Величина П2 =— - это относительный показатель преломле-

щ

ния, а «[ и «2 - абсолютные показатели преломления. Абсолютные показатели преломления зависят от скорости распространения света в среде V| и v2 :

где с - скорость света.

Среду с меньшим показателем преломления (с большей скоростью распространения света) называют оптически менее плотной. Если свет переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную (например, из воздуха в воду или из воздуха в стекло), то угол падения больше угла преломления. И наоборот, если свет переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, то угол падения меньше угла преломления.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >