Преломление света

меняют свое направление. Наблюдается кажущееся изменение размеров предмета, надлом, уменьшение глубины водоёма и т. п.

другую называется преломлением света

оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду или наоборот

Из двух сред оптически более плотной является та среда в которой скорость распространения света меньше (или больше абсолютный показатель преломления среды)

величина постоянная для двух данных сред и равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой.
2. Лучи, падающий и преломленный, лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным в точке падения луча к плоскости границы раздела двух сред.

Внутри призмы наблюдается однократное внутреннее отражение от грани BC.

Внутри призмы световой пучок испытывает уже двукратное полное отражение от грани AB и от грани AC. Эта призма может быть использована для разворота светового пучка на 180° , поэтому она тоже называется поворотной

Лучи, падающие на грань AB параллельно основанию BC, испытывают в стекле призмы полное отражение и выходят из призмы параллельно падающим лучам. При выходе из призмы верхний падающий луч становится нижним, а нижний - верхним. Поэтому призму в этом случае называют оборотной.

Полное отражение внутри призмы

глубина водоема равна H.

После преломления лучи идут расходящимся пучком. Вершина этого пучка – точка S1 – мнимое изображение точки S, а расстояние SA1 = h – кажущаяся глубина. SA = H – истинная глубина.

∠ASB = ∠α, ∠AS1B =∠β, n1 = nводы , n2 = nвоздуха

По закону преломления: n1sin α = n2sin β

Для малых углов:

Тогда: откуда: или:

Кажущаяся глубина водоема в nводы = 1,33 раз меньше истинной глубины.

Построим ход лучей, вышедших из точки S на дне водоема. Наблюдение ведется по вертикали: один луч SA направим перпендикулярно поверхности воды, другой под малым углом α.

воздух - вода
На рисунке отражён принцип обратимости световых лучей.

сред. Какая среда оптически более плотная? Почему?

1

2

1

2

параллельных прямых AD и ВК (перпендикулярах к первой и второй параллельным границам) равны, т. е. а1 = γ Следовательно, sinа = sin γ1. Откуда следует, что:
Луч света, проходя через плоскопараллельную пластинку, с обеих сторон которой находится одна и та же среда, смещается параллельно своему начальному направлению на некоторое расстояние h. Соответственно, все предметы, если смотреть на них сквозь прозрачную плоскопараллельную пластинку под углом, не равным нулю, будут также казаться сме­жными.

Согласно закону преломления на первой границе раздела для луча, падающего под углом а на первую границу, имеем: n1sinа = n2sinγ , sinа = n sinγ, где n = n2/n1, где: γ – угол преломления на первой грани.

Закон преломления на второй границе раздела сред: n2sinа1 = n1sinγ1 или: sin γ1 =n sin а1

а = γ1

n1

n1

n2

толщина пластинки (d =АD), h – смещение луча ( h = КС), l – длина преломленного луча в пластинке (l = АК)

Из ΔАКС: h = l sin(a – γ)
Из ΔАКD: l = d / cos γ

n1

n1

n2

Следствие: h < d – смещение луча всегда меньше толщины пластинки (доказать)

Расчет смещения луча в общем случае:

Из закона преломления: sinγ = sina /n, где n = n2/ n1

(к утолщенной части призмы)

Стекло - воздух - стекло
Отклонение луча к вершине треугольной призмы

боковую грань призмы (показатель преломления n2), находящуюся в среде с показателем преломления n1.

n2

n1

n1

φ – преломляющий угол призмы; грани, образующие преломляющий угол, называются преломляющими.

Для первой преломляющей грани закон преломления: n1sinα1 = n2sinγ1

- по теореме о внешнем угле треугольника α2= φ - γ1
α2 < α0 – тогда луч света выйдет через вторую грань (sinα0 = n1/n2)

φ = γ1 + α2

Сумма углов преломления на первой грани γ1 и падения на вторую грань α2 равна преломляющему углу призмы φ.

φ = γ1 + α2

А

В

О

= n1sinγ2

δ = (α1 – γ1) + (γ2 – α2) - по теореме о внешнем угле Δ АВО δ = α1 + γ2 – (γ1 + α2) = α1 + γ2 – φ

- угол отклонения луча призмой равен разности между суммой угла падения на первую грань и угла преломления на второй грани (α1 + γ2) и преломляющим углом призмы φ.

δ - угол отклонения луча призмой (между направлениями входящего и выходящего лучей света.

О

δ = α1 + γ2 – φ

угол падения на первую грань равен углу преломления на второй грани:
В этом случае преломляющий угол призмы равен:
Угол отклонения луча призмой равен:

α1 = γ2 γ1 = α2

φ = 2γ1 =2α2

δmin = 2α1 - φ

При минимальном отклонении луча призмой энергия света, проходящего через призму, максимальна. Поэтому оптические приборы, содержащие треугольную призму, настраиваются на минимальный угол отклонения луча.

φ малы (до 12°), то малыми будут все углы: γ1, α2, γ2 . Поэтому синусы углов можно заменить значениями углов, выраженными в радианах.

φ

α1

Тонкие призмы

Закон преломления для первой грани: n1sinα1= n2sinγ1, а для малых углов: n1α1≈ n2γ1 γ1 ≈ n1α1/ n2 – угол преломления на первой грани

n1

n1

Закон преломления для второй грани: n2sinα2= n1sinγ2, а для малых углов: n2α2≈ n1γ2 α2 ≈ n1γ2 / n2 – угол падения на вторую грань

Так как: φ = γ1 + α2 , то:

n2

γ2

Для малых углов угол преломления на второй грани γ2 имеет наибольшее значение, если угол падения на первую грань α1= 0

α1= 0

отклонения призмой не зависит от угла падения света на первую грань и увеличивается с увеличением показателя преломления вещества призмы.

Угол отклонения луча призмой:
δ = α1 + γ2 – φ
Так как: , то:

n2

δ

α1= 0

δ

Практически применяется стеклянный клин, на который свет направляется перпендикулярно первой грани. Преломляющий угол не превышает 10°. Применяется оптическое стекло с показателем преломления от 1,6 до 1,9 (флинт)