Курс лекций по физике раздел Оптика

Закон преломления: луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, проведенный к границе раздела в точке падения, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных сред:

где  - относительный показатель преломления второй среды относительно первой. Индексы в обозначениях углов   указывают, в какой среде (первой или второй) идет луч.

Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления:

Абсолютным показателем преломления среды называется величина n , равная отношению скорости c электромагнитных волн в вакууме к их фазовой скорости v в среде:

Сравнение с формулой  дает, что  где  и  - соответственно электри­ческая и магнитная проницаемости среды. Учитывая , закон преломления  можно записать в виде

Из симметрии этого выражения вытекает обратимость световых лучей. Если обратить луч III рис., заставив его падать на границу раздела под углом , то преломленный луч в первой среде будет распространяться под углом  т. е. пойдет в обратном направлении вдоль луча I.

Если свет распространяется из среды с большим показателем преломления n1 (оп­тически более плотной) в среду с меньшим показателем преломления п2 (оптически менее плотную) (n1>n2), например из стекла в воду, то, согласно
,

Отсюда следует, что преломленный луч удаляется от нормали и угол преломления  больше, чем угол падения  (рис. 1.2, а). С увеличением угла падения увеличивается угол преломления (рис. 1.2, б, в) до тех пор, пока при некотором угле падения () угол преломления не окажется равным . Угол , называется предельным углом. При углах падения  весь падающий свет полностью отражается (рис. 1.2, г).

По мере приближения утла падения к предельному интенсивность преломленного луча уменьшается, а отраженного — растет (рис. 1.2, а—в). Если , то интенсивность преломленного луча обращается в нуль, а интенсивность отраженного равна интенсивности падающего (рис. 1.2, г). Таким образом, при углах падения в пределах от , до  луч не преломляется, а полностью отражается в первую среду, причем интенсивности отраженного и падающего лучей одинаковы. Это явление называется полным отражением.

Предельный угол, определим из формулы  при подстановке в нее.

Тогда .

Это уравнение удовлетворяет значениям угла , при . Следовательно, явление полного отражения имеет место только при падении света из среды оптически более плотной в среду оптически менее плотную.

Электричество и электромагнетизм Курс лекций по физике