ОПТИКА
В этом разделе изучаются законы излучения, поглощения и распространения света. Свет имеет двойственную природу: он проявляет себя и как поток частиц - фотонов (квантов света), и как. электромагнитное излучение (электромагнитная волна). Это свойство называется корпускулярно - волновым дуализмом света. В одних явлениях более выражены волновые свойства света (интерференция, дифракция, поляризация), в других – корпускулярные (фотоэффект, тепловое излучение, эффект Комптона). Ряд оптических явлений к настоящему времени удалось объяснить и с волновых, и с корпускулярных (квантовых) позиций.
ЗАКОНЫ ОТРАЖЕНИЯ И ПРЕЛОМЛЕНИЯ СВЕТА
Известно, что в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно с постоянной скоростью v. Величина
n = с/ v (1.1)
называется абсолютным показателем преломления среды.
Здесь с = 3∙108 м/с - скорость света в вакууме.
При падении света на границу раздела двух сред происходит отражение и преломление луча (рис.1). Угол падения светового луча равен углу отражения, т. е.
α = α′. (1.2)
Это условие называют законом отражения.
Луч падающий, отраженный и преломленный, а также перпендикуляр, проведенный в точку падения, лежат в одной плоскости. Причем
(1.3)
где n1 и n2 - абсолютные показатели преломления первой и второй сред; n21 - относительный показатель преломления второй среды относительно первой; β - угол преломления светового луча.
Последнее выражение является законом преломления света.
Как видно из (1.3), при падении света из среды, оптически менее плотной, в среду с большей оптической плотностью (n1 ‹ n2 ) угол преломления β меньше угла падения α. В обратном случае (при n1 › n2) угол β больше угла α (рис. 2), и возможна такая ситуация, при которой преломленный луч скользит вдоль границы раздела сред (рис. 2, пунктир), т. е β = 90 º.
Угол падения, соответствующий этому случаю называется предельным (αпр). При падении света под углом большим предельного преломленный луч во вторую среду вообще не выходит, а, отражаясь от границы раздела, возвращается в первую среду. Это явление носит название полного внутреннего отражения.
ПРИМЕР. На плоскопараллельную стеклянную пластинку с показателем преломления 1,5 и толщиной d = 5 см падает луч лазера под углом α = 30º и выходит параллельно первоначальному лучу. Определить расстояние l между вышедшими лучами.
РЕШЕНИЕ. Ход лучей в пластинке изображен на рис. 3. Используя закон преломления света, найдем угол β:
Отсюда следует, что угол β = 19º30′.
Расстояние l между лучами можно найти из ∆ BED:
l = BD∙cos α.
Отрезок BD определим, рассмотрев ∆ BСD:
BD = 2ВК = 2d tg β.
Тогда
l = 2d∙tg β∙cos α =2d∙tg 19º30′ ∙cos 30º = 2∙5∙0, 3541∙0,8665 = 0,3063 (см).
