Скорость света. Законы отражения и преломления света. Полное отражение
В 8 классе рассматриваются законы отражения света и подается понятия залом-ления света, законы преломления не рассматриваются.
Скорость света в вакууме
м/с, примерно такая же она и в воздухе. В более густых, чем воздуха, прозрачных средах
. При переходе световых лучей из одной прозрачной среды в другую направления лучей изменяются (свет преломляется).
Есть два закона преломления (так же, как и два законы отражения).
Законы преломления:
1) Отношение
устойчивый для данных двух сред и называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой (например, воды относительно воздуха):
.
2) Загнутый луч, падающий луч и нормаль к поверхности раздела сред находятся в одной плоскости.
Кроме относительного показателя преломления в оптике пользуются понятием и абсолютного показателя преломления.
Абсолютный показатель преломления вещества - отношение скорости света в вакууме (или в воздухе) к скорости света в данном веществе:
, тогда
.
В оптике пользуются понятием плотности, которое не совпадает с понятием плотности вещества в механике (
). Из двух сред оптически более густым является то, показатель преломления которого больше.
Если первое среду оптически гуще за второе, то с увеличением угла падения света загнутый луч, «опускаясь», приближается к границе раздела сред. При некотором значении угла α (критический или предельный угол
) преломления не происходит, луч скользит вдоль поверхности раздела сред (луч 3).
Если
световой луч возвращается в первую среду, то есть происходит лишь отражения света внутрь первой среды, без выхода во второе. Значение критического угла для разных пар сред разное. Поскольку критическому углу падения соответствует прямой угол преломления (
), то, воспользовавшись формулой относительного показателя преломления, условие полного отражения можно записать так:
.
Как итог, можно сформулировать
закон полного отражения светапри переходе светового луча из оптически более густого среды в оптически менее густое на границе раздела этих сред может возникать полное отражение луча при условии, что значение угла падения превысит некоторое критическое значение, постоянное для данных двух сред.
На принципе полного отражения света функционируют
волокнистые световоды - устройства, используемые в волоконной оптике.