568
22 Окт 2018 в 15:39 22.10.2018 в 15:39

Преломление и отражение света

Содержание

Свойством луча света, которое можно описать, не принимая во внимание его двойственную волновую и корпускулярную природу, является его обратимость, которая описывается законами преломления и отражения.

Принцип обратимости гласит, что при риверсии направления распространения луча света он будет распространяться по той же самой траектории.

Однако это свойство касается только пути света, но не его энергии.

Законы преломления и отражения света

Закон отражения гласит, что при отражении луча света от граничного слоя (например, воздуха и стекла) угол падения φφ равен точно углу отражения ψψ. Углы всегда измеряются относительно нормали к граничному слою.

Закон преломления гласит, что при прохождении луча света через границу различных сред направление распространения изменяется.

Причем в соответствии с законом Снелла, это изменение зависит от соотношения показателей преломления данных сред:

sinφsinX=n2n1,\frac{\sin \varphi }{\sin X}=\frac{{{n}_{2}}}{{{n}_{1}}},

где φφ — угол падения,

X — угол преломления,

n1 и n2 — показатели преломления данных сред.

Показатель преломления

Термин «показатель преломления» впервые был использован Томасом Юнгом в 1807 году. Он определил, что данный показатель представляет собой некое значение преломляющей способности среды.

Показатель преломления n является функцией длины волны и описывает свойства среды, через которую проходит луч света.

Он определяется как отношение скорости распространения света в вакууме (c0) к скорости распространения света в данной среде (сn):

n(λ)=c0cnn(\lambda )=\frac{{{c}_{0}}}{{{c}_{n}}}

Пример 1

Например, скорость света с длиной волны 600 нм в кронгласе с n = 1,51 составляет:

cn=c0n=198537(км/с){{c}_{n}}=\frac{{{c}_{0}}}{n}=198537(км/с)

По определению показатель преломления в вакууме равен единице, значения показателя для некоторых прочих сред представлены в таблице:

Вещество n
Гелий 1.000036
Воздух 1.0002926
Углекислый газ 1.00045
Лед 1.31
Вода (20°C) 1.332986
Ацетон 1.362
Этанол 1.36
Тефлон 1.35 — 1.38
Соль поваренная 1.516
Полиэтилен 1.50
Стекло 1.485 — 1.925
Алмаз 2.419
Арсенид галлия 3.927
Кремний 4.01

На рисунке ниже представлены углы преломления X различных прозрачных материалов для заданного угла падения φ при прохождении луча из воздуха.

Преломление и отражение света1.png

Визуализация закона преломления при переходе луча света из воздуха (n1) в различные материалы (n2). Углы всегда измеряются от нормали

При переходе в среду с большим показателем преломления световой луч всегда отражается по отношению к нормали граничного слоя, и наоборот. Вследствие этого существует специфический угол θ для перехода между средами с меньшим и большим показателями преломления. При превышении этого угла (θ>θgθ > θg) наступает полное отражение, что является основой оптоволоконной технологии.

Автор статьи
+0
-0
Нет комментариев
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат

Интересные статьи за сегодня

Пришла пора получше изучить свои права как студента.
356 +252
0
В жизни каждого студента случается момент, когда он задумывается, «где я повернул не туда?».
821 +108
0
Форму набора каждый выбирает сам – по возможностям или по желанию. Спешим обрадовать: у коммерции тоже есть плюсы.
2618 +62
0
В этой статье вы узнаете, что из себя представляет биржа студенческих работ
281 +44
0
Сегодня вы студент, а завтра уже нет. Как вернуться к учебе после отчисления?
4705 +40
0
Хотите выполнять заказы?
Стать автором
Хотите заказать работу?
Разместить заказ
Доверьте свою работу экспертам
Разместите заказ
Наша система отправит ваш заказ на оценку более 30 680 авторам
Первые отклики появятся уже в течение 10 минут