Odblaskowe promienie. Odbicie światła

4.1. Podstawowe pojęcia i prawa optyki geometrycznej

Prawa odbicia światła.
Pierwsze prawo odbicia:
promienie padające i odbite leżą w tej samej płaszczyźnie z prostopadłą do powierzchni odbijającej, przywróconej w punkcie padania promienia.
Drugie prawo odbicia:
kąt padania jest równy kątowi odbicia (patrz ryc. 8).
α - kąt padania, β - kąt odbicia.

Prawa załamania światła. Współczynnik załamania światła.
Pierwsza zasada załamania:
promień padający, promień załamany i prostopadła zrekonstruowana w punkcie padania na granicę faz leżą w tej samej płaszczyźnie (patrz rys. 9).

Druga zasada załamania:
stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest wartością stałą dla dwóch danych ośrodków i nazywany jest względnym współczynnikiem załamania światła drugiego ośrodka względem pierwszego.

Względny współczynnik załamania światła pokazuje, ile razy prędkość światła w pierwszym ośrodku różni się od prędkości światła w drugim ośrodku:

Całkowita refleksja.
Jeśli światło przechodzi z ośrodka optycznie gęstszego do optycznie słabszego, to jeśli spełniony jest warunek α > α 0, gdzie α 0 jest granicznym kątem całkowitego odbicia, to światło w ogóle nie przedostanie się do drugiego ośrodka. Zostanie całkowicie odbity od interfejsu i pozostanie w pierwszym nośniku. W tym przypadku prawo odbicia światła daje następującą zależność:

4.2. Podstawowe pojęcia i prawa optyki falowej

Ingerencja to proces nakładania się na siebie fal z dwóch lub więcej źródeł, w wyniku którego energia fal jest redystrybuowana w przestrzeni. Aby redystrybuować energię fal w przestrzeni, konieczne jest, aby źródła fal były spójne. Oznacza to, że powinny emitować fale o tej samej częstotliwości, a przesunięcie fazowe pomiędzy oscylacjami tych źródeł nie powinno zmieniać się w czasie.
W zależności od różnicy dróg (∆) w punkcie nakładania się promieni, maksymalne lub minimalne zakłócenia. Jeżeli różnica dróg promieni ze źródeł w fazie ∆ jest równa całkowitej liczbie długości fal mλ (M- liczba całkowita), to jest to maksymalna interferencja:

jeśli występuje nieparzysta liczba półfal, minimalna interferencja wynosi:

Dyfrakcja zwane odchyleniem propagacji fali od kierunku prostoliniowego lub wnikaniem energii fali w obszar cienia geometrycznego. Dyfrakcję można wyraźnie zaobserwować w przypadkach, gdy rozmiary przeszkód i dziur, przez które przechodzi fala, są proporcjonalne do długości fali.
Jednym z instrumentów optycznych, który jest dobry do obserwacji dyfrakcji światła, jest siatka dyfrakcyjna. Jest to szklana płytka, na którą nakładane są pociągnięcia diamentem w równych odległościach od siebie. Odległość pomiędzy pociągnięciami - stała sieci d. Promienie przechodzące przez siatkę załamują się pod wszystkimi możliwymi kątami. Soczewka zbiera promienie padające pod tym samym kątem dyfrakcji w jednym z punktów płaszczyzny ogniskowej. Pod innym kątem – w innych punktach. Nałożone na siebie promienie dają maksimum lub minimum obrazu dyfrakcyjnego. Warunki obserwacji maksimów na siatce dyfrakcyjnej mają postać:

Gdzie M- liczba całkowita, λ - długość fali (patrz rys. 10).

CIEŃ PŁOMIENIA

Zapal płonącą świecę mocną lampą elektryczną. Na ekranie wykonanym z białej kartki papieru pojawi się nie tylko cień świecy, ale także cień jej płomienia.

Na pierwszy rzut oka wydaje się dziwne, że samo źródło światła może mieć swój własny cień. Tłumaczy się to tym, że w płomieniu świecy znajdują się nieprzezroczyste, gorące cząstki, a różnica w jasności płomienia świecy i oświetlającego go potężnego źródła światła jest bardzo duża. To doświadczenie jest bardzo dobre do obserwacji, gdy świeca jest oświetlana przez jasne promienie Słońca.

PRAWO ODBICIA ŚWIATŁA

Do tego eksperymentu będziemy potrzebować: małego prostokątnego lusterka i dwóch długich ołówków.
Połóż kartkę papieru na stole i narysuj na niej prostą linię. Umieść lustro na papierze prostopadle do narysowanej linii. Aby zapobiec spadaniu lustra, umieść za nim książki.

Aby sprawdzić, czy linia narysowana na papierze jest ściśle prostopadła do lustra, upewnij się, że
a linia ta i jej odbicie w zwierciadle były proste, bez przerwy na powierzchni zwierciadła. To ty i ja stworzyliśmy prostopadłą.

W naszym eksperymencie ołówki będą działać jak promienie świetlne. Umieść ołówki na kartce papieru po przeciwnych stronach narysowanej linii, końcami skierowanymi do siebie i do miejsca, w którym linia opiera się o lustro.

Teraz upewnij się, że odbicia ołówków w lustrze i ołówków leżących przed lustrem tworzą linie proste, bez przerwy. Jeden z ołówków będzie pełnił rolę promienia padającego, drugi - promienia odbitego. Kąty między ołówkami a narysowaną prostopadłą są sobie równe.

Jeśli teraz obrócisz jeden z ołówków (na przykład zwiększając kąt padania), musisz także obrócić drugi ołówek, aby nie było przerwy między pierwszym ołówkiem a jego kontynuacją w lustrze.
Za każdym razem, gdy zmieniasz kąt między jednym ołówkiem a pionem, musisz zrobić to samo z drugim ołówkiem, aby nie zakłócić prostoliniowości wiązki światła, którą reprezentuje ołówek.

LUSTRZANE ODBICIE

Papier występuje w różnych gatunkach i wyróżnia się gładkością. Ale nawet bardzo gładki papier nie jest w stanie odbijać się jak lustro, w ogóle nie wygląda jak lustro. Jeśli przyjrzymy się takiemu gładkiemu papierowi przez szkło powiększające, od razu widać jego włóknistą strukturę oraz widoczne na jego powierzchni wgłębienia i guzki. Światło padające na papier odbija się zarówno w guzkach, jak i zagłębieniach. Ta przypadkowość odbić tworzy rozproszone światło.

Jednakże papier można również zaprojektować tak, aby odbijał promienie świetlne w inny sposób, dzięki czemu nie uzyskuje się światła rozproszonego. To prawda, że \u200b\u200bnawet bardzo gładki papier jest daleki od prawdziwego lustra, ale mimo to można z niego uzyskać pewne odblaski.

Weź kartkę bardzo gładkiego papieru i opierając jej krawędź o nasadę nosa, obróć się w stronę okna (eksperyment ten należy wykonać w jasny, słoneczny dzień). Twój wzrok powinien przesuwać się po papierze. Zobaczysz na nim bardzo blade odbicie nieba, niewyraźne sylwetki drzew i domów. Im mniejszy jest kąt między kierunkiem patrzenia a kartką papieru, tym wyraźniejsze będzie odbicie. W podobny sposób możesz uzyskać na papierze lustrzane odbicie świecy lub żarówki.

Jak wytłumaczyć, że na papierze, choć słabo, wciąż widać odbicie?
Kiedy patrzysz wzdłuż arkusza, wszystkie guzki powierzchni papieru blokują wgłębienia i zamieniają się w jedną ciągłą powierzchnię. Nie widzimy już przypadkowych promieni wychodzących z zagłębień; teraz nie przeszkadzają nam one w oglądaniu tego, co odbijają guzki.

ODbicie PROMIENI RÓWNOLEGŁYCH

Umieść arkusz grubego białego papieru w odległości dwóch metrów od lampy stołowej (na tym samym poziomie co ona). Umieść grzebień o dużych zębach na jednej krawędzi papieru. Upewnij się, że światło lampy przechodzi na papier przez zęby grzebienia. W pobliżu samego grzebienia uzyskasz pasek cienia z jego „pleców”. Na papierze z tego paska cienia powinny wychodzić równoległe paski światła przechodzące pomiędzy zębami grzebienia

Weź małe prostokątne lustro i umieść je w poprzek jasnych pasków. Na papierze pojawią się paski odbitych promieni.

Obróć lustro tak, aby promienie padały na nie pod określonym kątem. Odbite promienie również się obrócą. Jeśli w myślach narysujesz prostopadłą do zwierciadła w punkcie padania promienia, wówczas kąt między tą prostopadłą a promieniem padającym będzie równy kątowi promienia odbitego. Nieważne jak zmienisz kąt padania promieni na odbijającą powierzchnię, nieważne jak obrócisz lustro, odbite promienie zawsze wyjdą pod tym samym kątem.

Jeśli nie masz małego lusterka, możesz je zastąpić błyszczącą stalową linijką lub żyletką. Wynik będzie nieco gorszy niż w przypadku lustra, ale eksperyment można nadal przeprowadzić.

Podobne eksperymenty możesz także wykonać z brzytwą lub linijką. Zegnij linijkę lub brzytwę i umieść ją na drodze równoległych promieni. Jeśli promienie uderzą w wklęsłą powierzchnię, zostaną odbite i zbiegną się w jednym punkcie.

Gdy znajdą się na wypukłej powierzchni, promienie będą od niej odbijane jak wachlarz. Do obserwacji tych zjawisk bardzo przydatny jest cień pochodzący z „tyłu” grzebienia.

CAŁKOWITA WEWNĘTRZNA REFLEKSJA

Ciekawe zjawisko zachodzi w przypadku promienia światła przechodzącego z ośrodka gęstszego do ośrodka mniej gęstego, np. z wody do powietrza. Nie zawsze udaje się to osiągnąć promieniowi światła. Wszystko zależy od kąta pod jakim próbuje wyjść z wody. Tutaj kąt jest kątem, jaki promień tworzy z prostopadłą do powierzchni, przez którą chce przejść. Jeśli ten kąt wynosi zero, wówczas swobodnie gaśnie. Jeśli więc umieścisz guzik na dnie filiżanki i spojrzysz na niego bezpośrednio z góry, wówczas przycisk będzie wyraźnie widoczny.

Jeśli zwiększymy kąt, może nadejść moment, w którym będzie nam się wydawać, że obiekt zniknął. W tym momencie promienie zostaną całkowicie odbite od powierzchni, wejdą głęboko i nie dotrą do naszych oczu. Zjawisko to nazywane jest całkowitym odbiciem wewnętrznym lub całkowitym odbiciem.

Doświadczenie 1

Zrób kulkę z plasteliny o średnicy 10-12 mm i wbij w nią zapałkę. Z grubego papieru lub tektury wytnij okrąg o średnicy 65 mm. Weź głęboki talerz i rozciągnij na nim dwie nitki równolegle do średnicy w odległości trzech centymetrów od siebie. Przymocuj końce nici do krawędzi płyty plasteliną lub taśmą klejącą.

Następnie, przebijając szydłem okrąg w samym środku, włóż zapałkę z kulką do otworu. Ustaw odległość między kulą a okręgiem około dwóch milimetrów. Połóż okrąg kulką w dół na naciągniętych sznurkach pośrodku talerza. Jeśli spojrzysz z boku, piłka powinna być widoczna. Teraz wlej wodę do talerza aż do kubka. Piłka zniknęła. Promienie światła z jego wizerunkiem nie docierały już do naszych oczu. Odbite od wewnętrznej powierzchni wody weszły w głąb płyty. Nastąpiła pełna refleksja.

Doświadczenie 2

Musisz znaleźć metalową kulkę z oczkiem lub otworem, powiesić ją na kawałku drutu i przykryć sadzą (najlepiej podpalić kawałek waty zwilżonej terpentyną, maszyną lub olejem roślinnym). Następnie wlej wodę do cienkiej szklanki i gdy kula ostygnie, opuść ją do wody. Widoczna będzie błyszcząca kula z „czarną kością”. Dzieje się tak, ponieważ cząsteczki sadzy zatrzymują powietrze, które tworzy powłokę gazową wokół kuli.

Doświadczenie 3

Do szklanki wlej wodę i umieść w niej szklaną pipetę. Jeśli spojrzysz na niego z góry, przechylając go lekko w wodzie tak, aby wyraźnie widać jego szklaną część, będzie on tak mocno odbijał promienie świetlne, że stanie się lustrzany, jakby wykonany ze srebra. Jednak gdy tylko dociśniemy palcami gumkę i naciągniemy wodę do pipety, złudzenie natychmiast zniknie i zobaczymy jedynie szklaną pipetę – bez zestawu z lusterkiem. Nadawało mu lustrzany charakter poprzez kontakt powierzchni wody ze szkłem, za którym znajdowało się powietrze. Od tej granicy wody i powietrza (szkło w tym przypadku nie jest brane pod uwagę) promienie świetlne zostały całkowicie odbite i stworzyły wrażenie odbicia. Kiedy pipeta została napełniona wodą, powietrze w niej zniknęło, całkowite wewnętrzne odbicie promieni ustało, ponieważ po prostu zaczęły przechodzić do wody wypełniającej pipetę.

Zwróć uwagę na pęcherzyki powietrza, które czasami występują w wodzie po wewnętrznej stronie szklanki. Blask tych bąbelków jest także efektem całkowitego wewnętrznego odbicia światła od granicy wody i powietrza w bańce.

PODRÓŻ PROMIENI ŚWIETLNYCH W PRZEWODNIKU WALKI

Chociaż promienie świetlne wychodzą ze źródła światła po liniach prostych, można je również skierować po zakrzywionej ścieżce. Obecnie wykonuje się najcieńsze szklane światłowody, przez które promienie świetlne pokonują duże odległości z różnymi zakrętami.

Najprostszy światłowód można wykonać w prosty sposób. To będzie strumień wody. Światło podróżujące wzdłuż takiego światłowodu, napotykając zakręt, odbija się od wewnętrznej powierzchni strumienia, nie może uciec na zewnątrz i wędruje dalej w strumieniu aż do jego końca. Woda częściowo rozprasza niewielką część światła, dlatego w ciemności nadal będziemy widzieć słabo świecący strumień. Jeśli woda zostanie lekko zabielona farbą, strumień będzie świecił mocniej.
Weź piłeczkę do tenisa stołowego i wykonaj w niej trzy otwory: na kran, na krótką gumową rurkę, a naprzeciw tego otworu trzeci otwór na żarówkę latarki. Włóż żarówkę do środka kuli, podstawą skierowaną na zewnątrz i podłącz do niej dwa przewody, które następnie podłącz do akumulatora z latarki. Przymocuj kulkę do kranu za pomocą taśmy izolacyjnej. Pokryj wszystkie złącza plasteliną. Następnie owiń piłkę ciemną materią.

Odkręć kran, ale nie za bardzo. Strumień wody wypływający z rurki powinien załamywać się i opadać blisko kranu. Wyłącz światła. Podłącz przewody do akumulatora. Promienie światła z żarówki przejdą przez wodę do otworu, z którego woda wypływa. Światło będzie płynąć wzdłuż strumienia. Zobaczysz tylko jego słaby blask. Główny strumień światła podąża za strumieniem i nie ucieka z niego nawet tam, gdzie się załamuje.

DOŚWIADCZENIE Z ŁYŻKĄ

Weź błyszczącą łyżkę. Jeśli jest dobrze wypolerowany, wydaje się nawet trochę lustrzany, coś odbija. Zapal go nad płomieniem świecy, aby stał się czarniejszy. Teraz łyżka nie odzwierciedla już niczego. Sadza pochłania wszystkie promienie.

Cóż, teraz włóż wędzoną łyżkę do szklanki wody. Spójrz: błyszczało jak srebro! Gdzie poszła sadza? Umyłeś się, czy co? Wyciągasz łyżkę – nadal jest czarna…

Chodzi o to, że cząsteczki sadzy są słabo zwilżane przez wodę. Dlatego wokół okopconej łyżki tworzy się rodzaj filmu przypominającego „skórkę wody”. Jak bańka mydlana naciągnięta na łyżkę jak rękawiczka! Ale bańka mydlana świeci, odbija światło. Ta bańka otaczająca łyżkę również odbija.
Można np. wypalić jajko nad świecą i zanurzyć je w wodzie. Będzie tam świecić jak srebro.

Im czarniejszy, tym jaśniejszy!

REFRAKCJA ŚWIATŁA

Wiesz, że wiązka światła jest prosta. Pamiętaj tylko promień przebijający się przez szczelinę w okiennicy lub zasłonie. Złoty promień pełen wirujących cząstek pyłu!

Ale... fizycy są przyzwyczajeni do sprawdzania wszystkiego eksperymentalnie. Doświadczenia z okiennicami są oczywiście bardzo jasne. Co możesz powiedzieć o doświadczeniu z dziesięciocentówką w filiżance? Nie znasz tego doświadczenia? Teraz zrobimy to z Tobą. Umieść monetę w pustym kubku i usiądź tak, aby nie była już widoczna. Promienie z dziesięciokopijki trafiłyby prosto w oko, ale krawędź kielicha zagrodziła im drogę. Ale teraz tak to załatwię, że znowu zobaczysz monetę dziesięciokopiowkową.

Nalewam więc do kubka wodę... Ostrożnie, krok po kroku, żeby dziesięciokopiowka się nie poruszyła... Więcej, więcej...

Spójrz, oto dziesięciokopiowkowa moneta!
Wyglądało, jakby unosiło się w górę. A raczej leży na dnie filiżanki. Ale dno zdawało się podnosić, kubek „spłycał się”. Bezpośrednie promienie monety dziesięciokopiówkowej do ciebie nie dotarły. Teraz promienie docierają. Ale jak okrążają krawędź kubka? Czy naprawdę się wyginają lub łamią?

Możesz opuścić łyżeczkę ukośnie do tej samej filiżanki lub szklanki. Spójrz, jest zepsute! Końcówka zanurzona w wodzie pękła w górę! Wyciągamy łyżkę - jest cała i prosta. Więc promienie naprawdę się załamują!

Źródła: F. Rabiza „Doświadczenia bez instrumentów”, „Witajcie fizyki” L. Galperstein

Podstawowe prawa optyki geometrycznej znane są od czasów starożytnych. W ten sposób Platon (430 p.n.e.) ustanowił prawo prostoliniowego rozchodzenia się światła. Traktaty Euklidesa sformułowały prawo prostoliniowego rozchodzenia się światła oraz prawo równości kątów padania i odbicia. Arystoteles i Ptolemeusz badali załamanie światła. Ale dokładne sformułowanie tych prawa optyki geometrycznej Greccy filozofowie nie mogli go znaleźć.

Optyka geometryczna jest ograniczonym przypadkiem optyki falowej, kiedy długość fali światła dąży do zera.

Najprostsze zjawiska optyczne, takie jak pojawianie się cieni i wytwarzanie obrazów w przyrządach optycznych, można zrozumieć w ramach optyki geometrycznej.

Na nich opiera się formalna konstrukcja optyki geometrycznej cztery prawa , ustalone empirycznie:

· prawo prostoliniowego rozchodzenia się światła;

· prawo niezależności promieni świetlnych;

· prawo odbicia;

· Prawo załamania światła.

Aby przeanalizować te prawa, H. Huygens zaproponował prostą i wizualną metodę, zwaną później Zasada Huygensa .

Każdy punkt, do którego dociera wzbudzenie światła, jest ,z kolei środek fal wtórnych;powierzchnia otaczająca te fale wtórne w pewnym momencie wskazuje położenie czoła faktycznie rozchodzącej się w tym momencie fali.

Huygens wyjaśnił, że opiera się na swojej metodzie prostoliniowość propagacji światła I wyniesiony prawa odbicia I refrakcja .

Prawo prostoliniowego rozchodzenia się światła :

· światło rozchodzi się prostoliniowo w optycznie jednorodnym ośrodku.

Dowodem tego prawa jest obecność cieni o ostrych granicach od nieprzezroczystych obiektów oświetlonych przez małe źródła.

Dokładne eksperymenty wykazały jednak, że prawo to zostaje naruszone, jeśli światło przechodzi przez bardzo małe dziury, a odchylenie od prostoliniowości propagacji jest tym większe, im mniejsze są dziury.

Cień rzucany przez obiekt jest określany przez prostoliniowość promieni świetlnych w ośrodkach optycznie jednorodnych.

Ilustracja astronomiczna prostoliniowe rozchodzenie się światła a w szczególności powstawanie cienia i półcienia może być spowodowane zacienieniem niektórych planet przez inne, na przykład zaćmienie Księżyca , kiedy Księżyc wpada w cień Ziemi (ryc. 7.1). W wyniku wzajemnego ruchu Księżyca i Ziemi cień Ziemi przesuwa się po powierzchni Księżyca, a zaćmienie Księżyca przechodzi przez kilka częściowych faz (ryc. 7.2).

Prawo niezależności promieni świetlnych :

· efekt wytwarzany przez pojedynczą wiązkę nie zależy od tego, czy,czy inne pakiety działają jednocześnie, czy też są eliminowane.

Dzieląc strumień świetlny na osobne wiązki światła (np. za pomocą przesłon), można wykazać, że działanie wybranych wiązek światła jest niezależne.

Prawo refleksji (ryc. 7.3):

· promień odbity leży w tej samej płaszczyźnie co promień padający i jest prostopadła,przyciągany do interfejsu pomiędzy dwoma mediami w miejscu uderzenia;

· kąt padaniaα równy kątowi odbiciaγ: α = γ

Ryż. 7.3 Ryc. 7.4

Wyprowadzenie prawa odbicia Skorzystajmy z zasady Huygensa. Załóżmy, że fala płaska (czoło fali AB z szybkością Z, przypada na interfejs pomiędzy dwoma mediami (ryc. 7.4). Kiedy czoło fali AB dotrze w tym punkcie do powierzchni odbijającej A, ten punkt zacznie promieniować fala wtórna .

Aby fala przebyła długą drogę Słońce wymagany czas Δ T = PNE./ υ . W tym samym czasie przód fali wtórnej dotrze do punktów półkuli, czyli promienia OGŁOSZENIE co jest równe: υ Δ T= słońce. Położenie czoła fali odbitej w tym momencie, zgodnie z zasadą Huygensa, wyznacza płaszczyzna DC, a kierunek propagacji tej fali to promień II. Z równości trójkątów ABC I ADC wypływa prawo odbicia: kąt padaniaα równy kątowi odbicia γ .

Prawo załamania (Prawo Snella) (ryc. 7.5):

· promień padający, promień załamany i prostopadła poprowadzona do granicy faz w punkcie padania leżą w tej samej płaszczyźnie;

· stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest wartością stałą dla danych ośrodków.

Ryż. 7.5 Ryc. 7.6

Wyprowadzenie prawa załamania. Załóżmy, że fala płaska (czoło fali AB), rozprzestrzeniający się w próżni wzdłuż kierunku I z prędkością Z, przypada na granicę faz z ośrodkiem, w którym prędkość jego propagacji jest równa ty(ryc. 7.6).

Niech czas potrzebny fali na przebycie ścieżki Słońce, równy D T. Następnie p.n.e. = s D T. W tym samym czasie czoło fali wzbudzone jest przez punkt A w środowisku z dużą prędkością ty, dotrze do punktów półkuli, której promień OGŁOSZENIE = ty D T. Położenie załamanego czoła fali w tym momencie, zgodnie z zasadą Huygensa, wyznacza płaszczyzna DC, i kierunek jego propagacji - promieniem III . Z ryc. 7,6 to jasne

to oznacza Prawo Snella :

Nieco inne sformułowanie prawa propagacji światła podał francuski matematyk i fizyk P. Fermat.

Badania fizyczne dotyczą głównie optyki, gdzie w 1662 roku ustalił podstawową zasadę optyki geometrycznej (prawo Fermata). Analogia między zasadą Fermata a wariacyjnymi zasadami mechaniki odegrała znaczącą rolę w rozwoju współczesnej dynamiki i teorii instrumentów optycznych.

Według Zasada Fermata , światło rozchodzi się między dwoma punktami wzdłuż wymaganej ścieżki najmniej czasu.

Pokażmy zastosowanie tej zasady do rozwiązania tego samego problemu załamania światła.

Promień ze źródła światła S znajdujący się w próżni trafia do punktu W, umiejscowiony w jakimś ośrodku poza interfejsem (ryc. 7.7).

W każdym środowisku najkrótsza ścieżka będzie prosta SA I AB. Kropka A charakteryzują się odległością X od pionu opadającego ze źródła do interfejsu. Ustalmy czas spędzony na przebyciu ścieżki SAB:

Aby znaleźć minimum, znajdujemy pierwszą pochodną τ względem X i ustaw go na zero:

stąd dochodzimy do tego samego wyrażenia, które otrzymano na podstawie zasady Huygensa: .

Zasada Fermata zachowała swoje znaczenie do dziś i stała się podstawą ogólnego sformułowania praw mechaniki (w tym teorii względności i mechaniki kwantowej).

Z zasady Fermata wynika kilka konsekwencji.

Odwracalność promieni świetlnych : jeśli odwrócisz wiązkę III (ryc. 7.7), powodując jego upadek na interfejs pod kątemβ, wówczas promień załamany w pierwszym ośrodku będzie rozchodził się pod kątem α, oznacza to, że będzie leciał w przeciwnym kierunku wzdłuż belki I .

Innym przykładem jest miraż , co często obserwują podróżujący na gorących drogach. Widzą przed sobą oazę, ale kiedy tam docierają, dookoła jest piasek. Istota polega na tym, że w tym przypadku widzimy światło przechodzące przez piasek. Nad samą drogą powietrze jest bardzo gorące, a w wyższych warstwach jest zimniejsze. Gorące powietrze, rozszerzając się, staje się bardziej rozrzedzone, a prędkość światła w nim jest większa niż w zimnym powietrzu. Dlatego światło nie przemieszcza się po linii prostej, ale po trajektorii w najkrótszym czasie, zamieniając się w ciepłe warstwy powietrza.

Jeśli pochodzi światło media o wysokim współczynniku załamania światła (optycznie gęstszy) do ośrodka o niższym współczynniku załamania światła (optycznie mniej gęsty)( > ) , na przykład ze szkła do powietrza, wówczas zgodnie z prawem załamania światła promień załamany oddala się od normalnej a kąt załamania β jest większy niż kąt padania α (ryc. 7.8 A).

Wraz ze wzrostem kąta padania zwiększa się kąt załamania (ryc. 7.8 B, V), aż przy pewnym kącie padania () kąt załamania będzie równy π/2.

Kąt nazywa się kąt graniczny . Pod kątem padania α > całe padające światło jest całkowicie odbijane (ryc. 7.8 G).

· Gdy kąt padania zbliża się do granicznego, intensywność wiązki załamanej maleje, a intensywność wiązki odbitej wzrasta.

· Jeżeli , to natężenie wiązki załamanej staje się zerowe, a natężenie wiązki odbitej jest równe intensywności wiązki padającej (rys. 7.8) G).

· Zatem,przy kątach padania w zakresie od do π/2,wiązka nie ulega załamaniu,i w pełni odzwierciedla się w pierwszą środę,Co więcej, intensywność promieni odbitych i padających jest taka sama. Zjawisko to nazywa się pełna refleksja.

Kąt graniczny wyznacza się ze wzoru:

;

Zjawisko całkowitego odbicia wykorzystywane jest w pryzmatach całkowitego odbicia (ryc. 7.9).

Współczynnik załamania światła szkła wynosi n » 1,5, a zatem jest to kąt graniczny dla granicy faz szkło-powietrze = arcsin (1/1,5) = 42°.

Kiedy światło pada na granicę faz szkło-powietrze w punkcie α > 42° zawsze będzie odbiciem całkowitym.

Na ryc. 7.9 pokazane są pryzmaty całkowitego odbicia, co pozwala na:

a) obrócić belkę o 90°;

b) obrócić obraz;

c) owinąć promienie.

Pryzmaty całkowitego odbicia są stosowane w instrumentach optycznych (na przykład w lornetkach, peryskopach), a także w refraktometrach, które umożliwiają określenie współczynnika załamania światła ciał (zgodnie z prawem załamania światła, mierząc, określamy względny współczynnik załamania światła dwóch ośrodków, a także bezwzględny współczynnik załamania światła jednego z ośrodków, jeżeli znany jest współczynnik załamania światła drugiego ośrodka).

Zjawisko całkowitego odbicia jest również wykorzystywane w prowadnice świetlne , które są cienkimi, losowo zakrzywionymi nitkami (włóknami) wykonanymi z optycznie przezroczystego materiału.

Części światłowodowe wykorzystują włókno szklane, którego rdzeń (rdzeń) prowadzący światło jest otoczony szkłem - powłoką z innego szkła o niższym współczynniku załamania światła. Światło padające na koniec światłowodu pod kątem większym niż dopuszczalny , przechodzi na interfejsie rdzeń-powłoka totalna refleksja i rozchodzi się tylko wzdłuż rdzenia światłowodowego.

Do tworzenia służą światłowody kable telegraficzno-telefoniczne o dużej przepustowości . Kabel składa się z setek i tysięcy włókien optycznych tak cienkich jak ludzki włos. Kabel ten, o grubości zwykłego ołówka, może jednocześnie transmitować do osiemdziesięciu tysięcy rozmów telefonicznych.

Ponadto światłowody znajdują zastosowanie w światłowodach, w elektronicznych maszynach liczących, do kodowania informacji, w medycynie (np. diagnostyka żołądka) oraz do celów optyki zintegrowanej.

Światło jest ważnym elementem naszego życia. Bez niej życie na naszej planecie jest niemożliwe. Jednocześnie wiele zjawisk związanych ze światłem jest dziś aktywnie wykorzystywanych w różnych obszarach działalności człowieka, począwszy od produkcji urządzeń elektrycznych po statki kosmiczne. Jednym z podstawowych zjawisk w fizyce jest odbicie światła.

Odbicie światła

W szkole uczy się prawa odbicia światła. W naszym artykule dowiesz się, co powinieneś o tym wiedzieć, a także wiele innych przydatnych informacji.

Podstawowa wiedza o świetle

Z reguły aksjomaty fizyczne należą do najbardziej zrozumiałych, ponieważ mają wizualne objawy, które można łatwo zaobserwować w domu. Prawo odbicia światła oznacza sytuację, w której promienie świetlne zmieniają kierunek, gdy zderzają się z różnymi powierzchniami.

Notatka! Granica załamania znacznie zwiększa parametr, taki jak długość fali.

Podczas załamania promieni część ich energii powróci do ośrodka pierwotnego. Kiedy część promieni przenika do innego ośrodka, obserwuje się ich załamanie.
Aby zrozumieć wszystkie te zjawiska fizyczne, trzeba znać odpowiednią terminologię:

przepływ energii świetlnej w fizyce definiuje się jako incydentalny, gdy uderza ona w granicę między dwiema substancjami;
część energii świetlnej, która w danej sytuacji powraca do ośrodka pierwotnego, nazywa się odbitą;

Notatka! Istnieje kilka sformułowań reguły odbicia. Bez względu na to, jak to sformułujesz, nadal będzie ono opisywało względne położenie promieni odbitych i padających.

kąt padania. Mamy tu na myśli kąt utworzony pomiędzy prostopadłą linią granicy ośrodka a padającym na niego światłem. Określa się go w punkcie padania belki;

Kąty wiązki

kąt odbicia. Powstaje pomiędzy promieniem odbitym a linią prostopadłą, która została zrekonstruowana w miejscu jego padania.

Ponadto musisz wiedzieć, że w ośrodku jednorodnym światło może rozchodzić się wyłącznie prostoliniowo.

Notatka! Różne media mogą w różny sposób odbijać i pochłaniać światło.

Stąd pochodzi odbicie. Jest to wielkość charakteryzująca współczynnik odbicia przedmiotów i substancji. Oznacza to, ile promieniowania wniesionego przez strumień światła na powierzchnię ośrodka będzie stanowiło energię, która zostanie od niego odbita. Współczynnik ten zależy od wielu czynników, wśród których największe znaczenie ma skład promieniowania i kąt padania.
Całkowite odbicie strumienia światła obserwuje się, gdy wiązka pada na substancje i przedmioty o powierzchni odbijającej. Na przykład odbicie wiązki światła można zaobserwować, gdy uderza ono w szkło, ciekłą rtęć lub srebro.

Krótka wycieczka historyczna

Prawa załamania i odbicia światła zostały ukształtowane i usystematyzowane już w III wieku. pne mi. Zostały opracowane przez Euclida.

Wszystkie prawa (załamania i odbicia) związane z tym zjawiskiem fizycznym zostały ustalone eksperymentalnie i można je łatwo potwierdzić za pomocą geometrycznej zasady Huygensa. Zgodnie z tą zasadą, każdy punkt ośrodka, do którego może dotrzeć zakłócenie, działa jako źródło fal wtórnych.
Przyjrzyjmy się bardziej szczegółowo prawom istniejącym dzisiaj.

Prawo jest podstawą wszystkiego

Prawo odbicia strumienia światła definiuje się jako zjawisko fizyczne, podczas którego światło przesłane z jednego ośrodka do drugiego zostanie częściowo zwrócone z powrotem po ich rozdzieleniu.

Odbicie światła na interfejsie

Ludzki analizator wzrokowy obserwuje światło w momencie, gdy wiązka pochodząca ze źródła uderza w gałkę oczną. W sytuacji, gdy ciało nie pełni roli źródła, analizator wizualny może dostrzec promienie z innego źródła, które odbijają się od ciała. W takim przypadku promieniowanie świetlne padające na powierzchnię obiektu może zmienić kierunek jego dalszej propagacji. W rezultacie ciało odbijające światło będzie jego źródłem. Po odbiciu część strumienia powróci do pierwszego ośrodka, z którego została pierwotnie skierowana. Tutaj ciało, które je odzwierciedli, stanie się źródłem już odbitego przepływu.
Istnieje kilka praw regulujących to zjawisko fizyczne:

pierwsze prawo stanowi: wiązka odbita i padająca wraz z linią prostopadłą pojawiającą się na styku ośrodków, a także w rekonstruowanym punkcie padania strumienia świetlnego muszą znajdować się w tej samej płaszczyźnie;

Notatka! Sugeruje się tutaj, że fala płaska pada na odbijającą powierzchnię obiektu lub substancji. Jego powierzchnie fal są paskami.

Pierwsze i drugie prawo

drugie prawo. Jego sformułowanie jest następujące: kąt odbicia strumienia światła będzie równy kątowi padania. Wynika to z faktu, że mają one wzajemnie prostopadłe boki. Biorąc pod uwagę zasady równości trójkątów, staje się jasne, skąd bierze się ta równość. Stosując te zasady można łatwo wykazać, że kąty te leżą w tej samej płaszczyźnie z narysowaną linią prostopadłą, która została odtworzona na granicy separacji dwóch substancji w miejscu padania wiązki światła.

Te dwa prawa fizyki optycznej są podstawowe. Co więcej, obowiązują one również dla belki, która ma ścieżkę odwrotną. W wyniku odwracalności energii wiązki, przepływ rozchodzący się po drodze poprzednio odbitej będzie odbijany podobnie jak droga padającej.

Prawo refleksji w praktyce

Stosowanie tego prawa można zweryfikować w praktyce. Aby to zrobić, musisz skierować cienką wiązkę na dowolną powierzchnię odblaskową. Do tych celów doskonale sprawdzi się wskaźnik laserowy i zwykłe lustro.

Efekt prawa w praktyce

Skieruj wskaźnik laserowy na lustro. W rezultacie wiązka lasera zostanie odbita od lustra i rozprowadzona dalej w danym kierunku. W takim przypadku kąty wiązki padającej i odbitej będą równe, nawet jeśli patrzy się na nie normalnie.

Notatka! Światło z takich powierzchni będzie odbijane pod kątem rozwartym i dalej będzie się rozchodzić po niskiej trajektorii, która znajduje się dość blisko powierzchni. Ale wiązka, która spadnie prawie pionowo, zostanie odbita pod ostrym kątem. Jednocześnie jego dalsza droga będzie niemal identyczna jak opadająca.

Jak widać, kluczowym punktem tej reguły jest fakt, że kąty należy mierzyć od prostopadłej do powierzchni w miejscu padania strumienia światła.

Notatka! Prawu temu podlega nie tylko światło, ale także wszelkiego rodzaju fale elektromagnetyczne (mikrofale, fale radiowe, fale rentgenowskie itp.).

Cechy odbicia rozproszonego

Wiele obiektów może odbijać jedynie promieniowanie świetlne padające na ich powierzchnię. Dobrze oświetlone obiekty są wyraźnie widoczne pod różnymi kątami, ponieważ ich powierzchnia odbija i rozprasza światło w różnych kierunkach.

Odbicie rozproszone

Zjawisko to nazywane jest odbiciem rozproszonym (rozproszonym). Zjawisko to występuje, gdy promieniowanie uderza w różne szorstkie powierzchnie. Dzięki niemu jesteśmy w stanie rozróżnić obiekty, które nie mają zdolności emitowania światła. Jeśli rozproszenie promieniowania świetlnego będzie wynosić zero, wówczas nie będziemy w stanie zobaczyć tych obiektów.

Notatka! Odbicie rozproszone nie powoduje dyskomfortu dla osoby.

Brak dyskomfortu tłumaczy się tym, że nie całe światło, zgodnie z regułą opisaną powyżej, wraca do pierwotnego środowiska. Co więcej, parametr ten będzie inny dla różnych powierzchni:

śnieg odbija około 85% promieniowania;
dla białego papieru - 75%;
dla czerni i weluru - 0,5%.

Jeśli odbicie pochodzi od chropowatych powierzchni, wówczas światło zostanie skierowane losowo względem siebie.

Funkcje lustrzanego odbicia

Odbicie lustrzane promieniowania świetlnego różni się od wcześniej opisanych sytuacji. Dzieje się tak dlatego, że w wyniku padania strumienia na gładką powierzchnię pod pewnym kątem, zostaną one odbite w jednym kierunku.

Lustrzane odbicie

Zjawisko to można łatwo odtworzyć za pomocą zwykłego lustra. Kiedy lustro skierowane jest w stronę promieni słonecznych, będzie pełniło rolę doskonałej powierzchni odbijającej.

Notatka! Wiele ciał można sklasyfikować jako powierzchnie lustrzane. Do tej grupy zaliczają się na przykład wszystkie gładkie obiekty optyczne. Ale taki parametr, jak wielkość nieregularności i niejednorodności w tych obiektach, będzie mniejszy niż 1 mikron. Długość fali światła wynosi około 1 mikrona.

Wszystkie takie lustrzane powierzchnie odblaskowe podlegają wcześniej opisanym prawom.

Zastosowanie prawa w technologii

Obecnie technologia często wykorzystuje lustra lub lustrzane przedmioty, które mają zakrzywioną powierzchnię odblaskową. Są to tak zwane zwierciadła sferyczne.
Obiektami takimi są ciała posiadające kształt segmentu kulistego. Takie powierzchnie charakteryzują się naruszeniem równoległości promieni.
Obecnie istnieją dwa typy zwierciadeł sferycznych:

wklęsły. Są w stanie odbijać promieniowanie świetlne od wewnętrznej powierzchni segmentu kuli. Po odbiciu promienie gromadzą się tutaj w jednym punkcie. Dlatego często nazywa się ich także „zbieraczami”;

Wklęsłe lustro

wypukły. Zwierciadła takie charakteryzują się odbiciem promieniowania od powierzchni zewnętrznej. W tym czasie następuje rozproszenie na boki. Z tego powodu takie obiekty nazywane są „rozpraszającymi”.

Lustro wypukłe

W takim przypadku istnieje kilka opcji zachowania promieni:

pali się prawie równolegle do powierzchni. W tej sytuacji tylko nieznacznie dotyka powierzchni i odbija się pod bardzo rozwartym kątem. Następnie podąża dość niską trajektorią;
podczas opadania promienie odbijają się pod ostrym kątem. W tym przypadku, jak powiedzieliśmy powyżej, wiązka odbita będzie podążać ścieżką bardzo bliską padającej.

Jak widzimy, prawo jest spełnione we wszystkich przypadkach.

Wniosek

Prawa odbicia promieniowania świetlnego są dla nas bardzo ważne, ponieważ są podstawowymi zjawiskami fizycznymi. Znalazły szerokie zastosowanie w różnych dziedzinach działalności człowieka. Podstaw optyki uczy się w szkole średniej, co po raz kolejny udowadnia, jak ważna jest taka podstawowa wiedza.

Jak samemu zrobić anielskie oczy do wazonu?

Prawa odbicia i załamania światła. Całkowite wewnętrzne odbicie światła

Prawa odbicia światła zostały odkryte eksperymentalnie w III wieku p.n.e. przez starożytnego greckiego naukowca Euklidesa. Prawa te można również wyprowadzić z zasady Huygensa, zgodnie z którą każdy punkt ośrodka, do którego dotarło zaburzenie, jest źródłem fal wtórnych. Powierzchnia fali (czoło fali) w następnym momencie jest powierzchnią styczną do wszystkich fal wtórnych. Zasada Huygensa jest czysto geometryczny.

Na gładką powierzchnię odblaskową CM (ryc. 1) pada fala płaska, czyli fala, której powierzchnie fal mają kształt pasków.

Ryż. 1 Konstrukcja Huygensa.

A 1 A i B 1 B to promienie fali padającej, AC to powierzchnia fali tej fali (lub czoło fali).

Do widzenia przód fali z punktu C przesunie się w czasie t do punktu B, z punktu A fala wtórna rozprzestrzeni się po półkuli na odległość AD = CB, ponieważ AD = vt i CB = vt, gdzie v jest prędkością fali propagacja.

Powierzchnia fali odbitej jest linią prostą BD, styczną do półkul. Ponadto powierzchnia fali będzie poruszać się równolegle do siebie w kierunku odbitych promieni AA 2 i BB 2.

Trójkąty prostokątne ΔACB i ΔADB mają wspólną przeciwprostokątną AB i równe nogi AD = CB. Dlatego są równi.

Kąty CAB = α i DBA = γ są równe, ponieważ są kątami o wzajemnie prostopadłych bokach. A z równości trójkątów wynika, że α = γ.

Z konstrukcji Huygensa wynika również, że promienie padające i odbite leżą w tej samej płaszczyźnie z prostopadłą do powierzchni odtworzonej w punkcie padania promienia.

Prawa odbicia obowiązują, gdy promienie świetlne biegną w przeciwnym kierunku. Ze względu na odwracalność drogi promieni świetlnych mamy do czynienia z tym, że promień rozchodzący się po drodze odbitego odbija się po drodze padającego.

Większość ciał odbija jedynie padające na nie promieniowanie, nie będąc źródłem światła. Oświetlone obiekty są widoczne ze wszystkich stron, ponieważ światło odbija się od ich powierzchni w różnych kierunkach, rozpraszając się.

Zjawisko to nazywa się odbicie rozproszone Lub odbicie rozproszone. Od wszystkich chropowatych powierzchni występuje rozproszone odbicie światła (ryc. 2.). Aby wyznaczyć drogę promienia odbitego od takiej powierzchni, w punkcie padania promienia rysuje się płaszczyznę styczną do tej powierzchni i konstruuje kąty padania i odbicia w stosunku do tej płaszczyzny.

Ryż. 2. Rozproszone odbicie światła.

Na przykład 85% białego światła odbija się od powierzchni śniegu, 75% od białego papieru, 0,5% od czarnego aksamitu. Rozproszone odbicie światła nie powoduje nieprzyjemnych wrażeń w ludzkim oku, w przeciwieństwie do odbicia zwierciadlanego.

Lustrzane odbicie światła– ma to miejsce wtedy, gdy promienie świetlne padające na gładką powierzchnię pod pewnym kątem odbijają się głównie w jednym kierunku (ryc. 3.). Powierzchnia odblaskowa w tym przypadku nazywa się lustro(Lub powierzchnia lustra). Powierzchnie lustrzane można uznać za optycznie gładkie, jeśli wielkość występujących na nich nieregularności i niejednorodności nie przekracza długości fali światła (mniejszej niż 1 mikron). W przypadku takich powierzchni spełnione jest prawo odbicia światła.

Ryż. 3. Lustrzane odbicie światła.

Płaskie lustro jest zwierciadłem, którego powierzchnia odbijająca jest płaszczyzną. Płaskie lustro umożliwia widzenie obiektów znajdujących się przed nim, a obiekty te wydają się znajdować za płaszczyzną lustra. W optyce geometrycznej za każdy punkt źródła światła S uważa się środek rozbieżnej wiązki promieni (ryc. 4.). Taka wiązka promieni nazywa się homocentryczny. Obraz punktu S w urządzeniu optycznym jest środkiem S’ homocentrycznej odbitej i załamanej wiązki promieni w różnych ośrodkach. Jeżeli światło rozproszone na powierzchniach różnych ciał padnie na płaskie zwierciadło, a następnie odbite od niego wpadnie do oka obserwatora, wówczas w zwierciadle widoczne będą obrazy tych ciał.

Ryż. 4. Obraz utworzony za pomocą zwierciadła płaskiego.

Obraz S’ nazywa się rzeczywistym, jeśli odbite (załamane) promienie wiązki przecinają się w punkcie S 1. Obraz S 1 nazywa się wyobrażonym, jeśli nie przecinają się w nim same odbite (załamane) promienie, ale ich kontynuacje. Energia świetlna nie osiąga tego punktu. Na ryc. Rysunek 4 przedstawia obraz punktu świetlnego S, który pojawia się za pomocą płaskiego lustra.

Wiązka SO pada na zwierciadło CM pod kątem 0°, zatem kąt odbicia wynosi 0° i promień ten po odbiciu podąża drogą OS. Z całego zbioru promieni padających z punktu S na zwierciadło płaskie wybieramy promień SO 1.

Wiązka SO 1 pada na lustro pod kątem α i odbija się pod kątem γ (α = γ). Jeśli promienie odbite będziemy kontynuować za zwierciadłem, zbiegną się one w punkcie S 1, który jest wirtualnym obrazem punktu S w zwierciadle płaskim. Zatem człowiekowi wydaje się, że promienie wychodzą z punktu S 1, chociaż w rzeczywistości nie ma żadnych promieni wychodzących z tego punktu i wchodzących do oka. Obraz punktu S 1 jest położony symetrycznie do najjaśniejszego punktu S względem zwierciadła CM. Udowodnijmy to.

Wiązka SB padająca na lustro pod kątem 2 (ryc. 5.), zgodnie z prawem odbicia światła, odbija się pod kątem 1 = 2.

Ryż. 5. Odbicie w płaskim lustrze.

Z ryc. 1.8 widać, że kąty 1 i 5 są równe – jak kąty pionowe. Suma kątów wynosi 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Dlatego kąty 3 = 4 i 2 = 5.

Trójkąty prostokątne ΔSOB i ΔS 1 OB mają wspólną nogę OB i równe kąty ostre 3 i 4, zatem trójkąty te mają równe boki i dwa kąty sąsiadujące z nogą. Oznacza to, że SO = OS 1, czyli punkt S 1 leży symetrycznie do punktu S względem zwierciadła.

Aby znaleźć obraz przedmiotu AB w zwierciadle płaskim, wystarczy obniżyć na lustro prostopadłe z skrajnych punktów obiektu i wychodząc poza zwierciadło, odłożyć za nim odległość równą odległości od lustro do skrajnego punktu obiektu (ryc. 6.). Ten obraz będzie wirtualny i naturalnej wielkości. Wymiary i względne położenie obiektów zostają zachowane, ale jednocześnie w lustrze lewa i prawa strona obrazu zamieniają się miejscami w stosunku do samego obiektu. Równoległość promieni świetlnych padających na płaskie lustro po odbiciu również nie jest naruszona.

Ryż. 6. Obraz obiektu w płaskim lustrze.

W technologii często stosuje się lustra o złożonej zakrzywionej powierzchni odbijającej, na przykład lustra sferyczne. Lustro sferyczne- jest to powierzchnia ciała mająca kształt wycinka kuli i odbijająca światło zwierciadlanie. Naruszona jest równoległość promieni odbitych od takich powierzchni. Lustro nazywa się wklęsły, jeżeli promienie odbijają się od wewnętrznej powierzchni segmentu kuli.

Równoległe promienie świetlne po odbiciu od takiej powierzchni gromadzą się w jednym punkcie, dlatego nazywa się zwierciadłem wklęsłym zbieranie. Jeśli promienie odbiją się od zewnętrznej powierzchni lustra, to tak się stanie wypukły. Równoległe promienie świetlne rozchodzą się w różnych kierunkach, tzw wypukłe lustro zwany dyspersyjny.

Załamanie Na styku dwóch ośrodków padający strumień światła dzieli się na dwie części: jedna część jest odbijana, druga załamywana.
V. Snell (Snellius) przed H. Huygensem i I. Newtonem w 1621 r. odkrył eksperymentalnie prawo załamania światła, ale nie otrzymał wzoru, lecz wyraził go w formie tabel, ponieważ W tym czasie funkcje sin i cos nie były jeszcze znane w matematyce.
Załamanie światła podlega prawu: 1. Wiązka padająca i wiązka załamana leżą w tej samej płaszczyźnie z prostopadłą wyznaczoną w punkcie padania wiązki na granicę faz obu ośrodków. 2. Stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania dla dwóch danych ośrodków jest wartością stałą (dla światła monochromatycznego).

Przyczyną załamania jest różnica prędkości propagacji fal w różnych ośrodkach.
Wartość równa stosunkowi prędkości światła w próżni do prędkości światła w danym ośrodku nazywa się bezwzględnym współczynnikiem załamania światła ośrodka. Ta tabelaryczna wartość jest cechą danego środowiska.
Wartość równa stosunkowi prędkości światła w jednym ośrodku do prędkości światła w innym nazywa się względnym współczynnikiem załamania światła w drugim ośrodku względem pierwszego.
Dowód prawa załamania. Propagacja promieni padających i załamanych: MM" - powierzchnia styku dwóch ośrodków. Promienie A 1 A i B 1 B - promienie padające; α - kąt padania; AC - powierzchnia fali w chwili, gdy promień A 1 A dociera do granicy między ośrodkami ośrodka. Korzystając z zasady Huygensa, skonstruujemy powierzchnię fali w momencie, gdy promień B 1 B dotrze do granicy ośrodków. Skonstruujemy promienie załamane AA 2 i BB 2. β to kąt załamania, AB to wspólny bok trójkątów ABC i ABD.Ponieważ promienie i powierzchnie fal są do siebie prostopadłe, to kąt ABD= α i kąt BAC=β.Otrzymujemy:

W pryzmacie lub płytce płasko-równoległej załamanie zachodzi na każdej powierzchni zgodnie z prawem załamania światła. Nie zapominaj, że zawsze jest refleksja. Ponadto rzeczywista droga promieni zależy zarówno od współczynnika załamania światła, jak i od kąta załamania światła - kąta przy wierzchołku pryzmatu.)

Odbicie całkowite Jeżeli światło przechodzi z ośrodka optycznie gęstszego do optycznie słabszego, to przy pewnym kącie padania dla każdego ośrodka załamana wiązka zanika. Obserwuje się jedynie załamanie. Zjawisko to nazywane jest całkowitym wewnętrznym odbiciem.

Kąt padania, który odpowiada kątowi załamania wynoszącemu 90°, nazywany jest granicznym kątem całkowitego wewnętrznego odbicia (a 0). Z prawa załamania wynika, że światło przechodząc z dowolnego ośrodka do próżni (lub powietrza)
Jeśli spróbujemy spojrzeć spod wody na to, co jest w powietrzu, to pod pewnym kątem, pod jakim patrzymy, zobaczymy dno odbite od powierzchni wody. Należy to wziąć pod uwagę, aby nie stracić orientacji.
W biżuterii szlif kamieni dobiera się tak, aby na każdej twarzy zaobserwowano pełne odbicie. To wyjaśnia „grę w kamienie”.
Zjawisko mirażu tłumaczy się także całkowitym wewnętrznym odbiciem.