Статью подготовили специалисты образовательного сервиса Zaochnik.
Основные законы геометрической оптики
Содержание:
- 11 марта 2023
- 7 минут
- 5489
В текущей главе нами будут рассмотрены два подраздела оптики. Корпускулярные свойства света будут рассматриваться в пятой главе.
Геометрическая оптика. Основные законы геометрической оптики
Задолго до возникновения понимания истинной физической природы света человечеству уже были известны основные законы геометрической оптики.
Закон прямолинейного распространения света
Подтверждением этому служат резкие тени, которые отбрасываются непрозрачными телами при освещении с помощью источника света сравнительно малых размеров, то есть так называемым «точечным источником».
Иное доказательство заключается в достаточно известном эксперименте по прохождению света далекого источника сквозь малое отверстие, с образующимся в результате узким световым пучком. Данный опыт подводит нас к представлению светового луча в виде геометрической линии, вдоль которой распространяется свет.
Исходя из этого, геометрическая оптика, которая опирается на определение световых лучей – это предельный случай волновой оптики при , рамки применения которой рассмотрим в разделе, посвященном дифракции света.
На грани раздела двух прозрачных сред свет может частично отразиться таким образом, что некоторая часть световой энергии будет рассеиваться после отражения по уже новому направлению, а другая пересечет границу и продолжит свое распространение во второй среде.
Закон отражения света
Закон преломления света
Ученый В. Снеллиус экспериментально установил закон преломления в году.
Свое значение законы преломления и отражения находят в волновой физике. Исходя из ее определений, преломление является результатом преобразования скорости распространения волн в процессе перехода между двумя средами.
На рисунке проиллюстрированы законы отражения и преломления света.
Рисунок Законы отражения преломления: .
Для угла падения ; значение .
При условии, что второй средой будет воздух , то равенство будет допустимо переписать в вид: , где – абсолютный показатель преломления первой среды.
В условиях границы раздела «стекло–воздух», где , критический угол равен , в то время как для границы «вода–воздух» , а .
Рисунок Полное внутреннее отражение света на границе вода–воздух; – точечный источник света.
Практическое применение явления полного отражения
Феномен полного внутреннего отражения широко используется во многих оптических устройствах. Одним из таких устройств является волоконный световод – тонкие, изогнутые случайным образом, нити из оптически прозрачного материала, внутри которых свет, попавший на торец, может распространяться на огромные расстояния. Данное изобретение стало возможным только благодаря правильному применению феномена полного внутреннего отражения от боковых поверхностей (рис ).
Рисунок Распространение света в волоконном световоде. При сильном изгибе волокна закон полного внутреннего отражения нарушается, и свет частично выходит из волокна через боковую поверхность.
Рисунок Модель отражения и преломления света.
Навигация по статьям