ОКЭ1. Закон отражения света
 Скачать 185 Kb.
|
|
Для описания распространения света геометрическая оптика оперирует понятием луча. В случае однородной изотропной среды луч есть прямая, указывающая направление распространения света. С точки зрения распространения плоской однородной волны, луч является нормалью к волновой поверхности. Из геометрической оптики известны законы отражения и преломления света (или закон Снеллиуса). С точки зрения электродинамики они являются следствиями уравнений Максвелла. Закон отражения света. Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Причем угол падения равен углу отражения. Плоскость, в которой лежат падающий луч, луч отраженный и перпендику- ляр к границе раздела двух сред, называется плоскостью падения. Закон преломления света. На границе двух сред свет меняет направление своего распространения. Часть световой энергии возвращается в первую среду, т.е. происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, то свет частично может пройти через границу сред, также меняя при этом, как правило, направление распространения. Это явление называется преломлением света. Вследствие преломления наблюдается кажущееся изменение формы предметов, их расположения и размеров. Простой пример. Положим на дно пустого непрозрачного стакана монету или другой небольшой предмет. Подвинем стакан так, чтобы центр монеты, край стакана и глаз находились на одной прямой. Не меняя положения головы, будем наливать в стакан воду. По мере повышения уровня воды дно стакана с монетой как бы приподнимается. Монета, которая ранее была видна лишь частично, теперь будет видна полностью. Установим наклонно карандаш в сосуде с водой. Если посмотреть на сосуд сбоку, то можно заметить, что часть карандаша, находящаяся в воде, кажется сдвинутой в сторону.
Эти явления объясняются изменением направления лучей на границе двух сред — преломлением света. Закон преломления света определяет взаимное расположение падающего луча АВ (рис. 6), преломленного DB и перпендикуляра СЕ к поверхности раздела сред, восставленного в точке падения. Угол a называется углом падения, а угол b — углом преломления.
Преломленный луч лежит в плоскости падения. Причем отношение синуса угла падения к синусу угла преломленияподчинено соотношению: где n1 - показатель преломления первой, n2 - второй среды. Относительный показатель преломления двух сред: Согласно (19.1-19.2) при падении луча из менее оптически плотной среды в более плотную, например, из воздуха в воду, угол преломления всегда меньше угла падения (см. рис. 19б). Наоборот, когда луч движется из более оптически плотной среды в менее плотную, угол преломления всегда больше угла падения (рис. 19в). Но, так угол преломления не может превышать /2, то значит при бόльших углах падения преломлённый луч будет отсутствовать. Это явление называют полным внутренним отражением. Рассмотрим, какое количество света преломляется, а какое отражается, в зависимости от угла падения и показателей преломления сред. Эта задача была решена в первой половине XIX века Френелем. Разложим электрический вектор падающей плоской волны  на две составляющих: одна лежит в плоскости падения ( ), другая перпендикулярна плоскости падения (и плоскости рисунка) ( ).
|
(3.2.1) 
перпендикулярен вектору 
, то его компоненты можно выразить следующим образом: 
(3.2.2) 
и преломленной волны 
на параллельную и перпендикулярную составляющие. Тогда поле прошедшей волны:
, 
и отраженной 
, 
волн соответственно: