Отражение и преломление света

1. ОТРАЖЕНИЕ И ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА

План лекции
1.
ВВЕДЕНИЕ.
2. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА.
ЗАКОНЫ ОТРАЖЕНИЯ.
3. ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА.
ЗАКОНЫ ПРЕЛОМЛЕНИЯ.
4. ОСОБЕННОСТИ ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА НА ГРАНИЦЕ
СРЕД РАЗНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ПЛОТНОСТИ.
5. ЯВЛЕНИЕ ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ.
1. ВВЕДЕНИЕ.
Как известно, свет и другие
электромагнитные
излучения обладают
ДУАЛИЗМОМ: в разных
процессах могут
проявлять либо свойства
волн (волновые), либо
свойства частиц
(корпускулярные).
Как поток частиц –
ФОТОНОВ – ЭМ излучения
ведут себя в явлениях
поглощения и излучения.
Механизм этих процессов
мы рассмотрим вскоре в
разделе «КВАНТОВАЯ
БИОФИЗИКА».

2. Отражение света

Предметом данной лекции
будут происходящие на
границе двух сред явления
отражения и преломления
света, в которых ЭМ
излучения проявляют
волновые свойства.
При описании таких
явлений используется
понятие ЛУЧА –
НАПРАВЛЕНИЯ,
ПО КОТОРОМУ
РАСПРОСТРАНЯЕТСЯ ЭМ
ВОЛНА.
2. ОТРАЖЕНИЕ СВЕТА.
ЗАКОНЫ ОТРАЖЕНИЯ
ОТРАЖЕНИЕМ называется
изменение направления
световой волны
на границе двух сред
БЕЗ ПЕРЕХОДА волны
В ДРУГУЮ СРЕДУ
и
БЕЗ ИЗМЕНЕНИЯ СКОРОСТИ
ее РАСПРОСТРАНЕНИЯ.

3. Отражение света

ЗАКОНЫ ОТРАЖЕНИЯ
• Луч падающий, луч
отраженный и
перпендикуляр к
границе раздела
двух сред,
восстановленный в
точке падения луча,
лежат в одной
плоскости.
• Угол падения равен
углу отражения.
Углы отмеряются
от соответствующего луча до
перпендикуляра к границе
сред.
α β
1
2
α=β

4. Преломление света

3. ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА.
ЗАКОНЫ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
ЗАКОНЫ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
ПРЕЛОМЛЕНИЕМ
называется
изменение направления
световой волны на границе
двух сред
С ПЕРЕХОДОМ волны ИЗ
ПЕРВОЙ СРЕДЫ ВО
ВТОРУЮ
И ИЗМЕНЕНИЕМ
ЕЕ СКОРОСТИ.
Луч падающий, луч
преломленный и
перпендикуляр к границе
раздела двух сред,
проведенный в точку
падения, лежат в одной
плоскости.
Отношение синуса угла
падения к синусу угла
преломления есть
величина постоянная, и
называется показателем
преломления второй
среды относительно
первой.

5. Преломление света

α
1
γ
2
sin n2
n21
sin n1
• Относительный
показатель
преломления равен
отношению двух
АБСОЛЮТНЫХ
показателей
преломления –
показателей
преломления каждой
из сред относительно
вакуума.

6. Физический смысл показателей преломления

• Физический смысл
абсолютного показателя
преломления:
показывает,
ВО СКОЛЬКО РАЗ
СКОРОСТЬ СВЕТА
В ВАКУУМЕ
БОЛЬШЕ, ЧЕМ В СРЕДЕ.
n
c
• Физический смысл
относительного показателя преломления:
показывает,
ВО СКОЛЬКО РАЗ
СКОРОСТЬ СВЕТА
В ПЕРВОЙ СРЕДЕ
отличается от скорости
во ВТОРОЙ.
1
n21
2

7. 4. Особенности преломления света на границе сред разной оптической плотности

При наличии двух сред
та, у которой
абсолютный
показатель
преломления
больше, называется
ОПТИЧЕСКИ БОЛЕЕ
ПЛОТНОЙ.
При переходе из оптически
менее плотной в более
плотную среду УГОЛ
ПРЕЛОМЛЕНИЯ
МЕНЬШЕ УГЛА
ПАДЕНИЯ.
α
γ

8. Полное преломление света

При увеличении угла
падения увеличивается
и угол преломления,
оставаясь меньше угла
падения.
При любом угле
падения (от 0 до 90°) луч
проходит во вторую
среду. - Имеет место
ПОЛНОЕ ПРЕЛОМЛЕНИЕ
СВЕТА.
• Угол преломления,
соответствующий углу
падения 90°,
называется
ПРЕДЕЛЬНЫМ УГЛОМ
ПРЕЛОМЛЕНИЯ.
α
γпр

9. Полное внутреннее отражение

При переходе из
оптически более плотной
в менее плотную среду
УГОЛ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
БОЛЬШЕ
УГЛА ПАДЕНИЯ.
• При увеличении угла
падения увеличивается
и угол преломления,
оставаясь больше угла
падения.
В случае перехода света в
оптически менее плотную
среду возможно явление
ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО
ОТРАЖЕНИЯ.

10. 5. ЯВЛЕНИЕ ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ

ПОЛНЫМ ВНУТРЕННИМ
ОТРАЖЕНИЕМ
называется явление
перехода (возвращения)
всей световой энергии
из второй среды в первую.
Такое явление
наблюдается при переходе
света из оптически более
плотной в менее плотную
среду, если угол падения
достаточно велик.
Действительно, при
увеличении угла падения
луча на границу с
оптически менее плотной
средой наступит такой
момент,
когда угол преломления
окажется равным 90°,
т.е. преломленный луч будет
скользить по границе
раздела сред.
Если еще увеличить угол
падения, то луч вернется
из второй среды в первую.

11. Условия полного внутреннего отражения

Угол падения,
соответствующий углу
преломления 90°,
называется ПРЕДЕЛЬНЫМ.
УСЛОВИЯ
ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО
ОТРАЖЕНИЯ:
1) Переход светового луча из
оптически более плотной
среды в оптически менее
плотную.
2) Угол падения больше
предельного.
αпр
γ = 90°
α > αпр
β=α

12. ПОЛЯРИЗАЦИЯ СВЕТА – ТЕМА СЛЕДУЮЩЕЙ ЛЕКЦИИ

На измерении показателей
преломления
биологических жидкостей
основан диагностический
метод РЕФРАКТОМЕТРИИ.
Явление полного
внутреннего отражения
используется в приборах
ПОЛЯРИМЕТРАХ, также
широко применяемых в
клинической лабораторной
практике,
а также в волоконной
оптике.
ДО СЛЕДУЮЩЕЙ
ЛЕКЦИИ!