Явление внутреннего полного отражения и его примеры в быту и природе

Отражение в сферических зеркалах

Оказывается, явление отражения — это процесс, который можно использовать для увеличения или уменьшения реальных объектов. Осуществляется это с помощью выпуклых и вогнутых зеркал. Эти предметы представляют собой зеркальную поверхность, расположенную на сферическом сегменте.

Чтобы построить изображение в этих зеркалах, следует знать поведение трех лучей:

  • отражение луча совпадает с самим лучом, если он падает на зеркало, проходя через его центр C;
  • пройдя через фокус F, луч всегда отражается параллельно оси зеркала;
  • все параллельные пучки света отражаются в фокус F.

Как строить изображения в разных типах зеркал, показано на рисунке ниже.

Выпуклые зеркала в настоящее время используются для увеличения угла обзора для водителей автомобилей, а также при изготовлении рефракторных телескопов.

Законы отражения

Установлены они были еще в античное время (работы Герона Александрийского и Птолемея), однако физическое обоснование получили только в середине XVII века, когда француз Пьер Ферма сформулировал свой принцип.

Если через точку, где падающий луч встречает препятствие, провести нормаль N к поверхности этого препятствия обозначить углы между нормалью и падающим лучом и нормалью и лучом отраженным как θ1 и θ2, тогда физические законы для рассматриваемого явления формулируются так:

  • Отражение луча происходит в той же плоскости, в которой находятся луч падающий и нормаль N.
  • Углы θ1 и θ2 всегда равны друг другу.

Упомянутый принцип Ферма утверждает, что свет всегда движется по такой траектории между двумя точками, чтобы время движения было минимально. Применяя этот принцип, можно легко показать справедливость сформулированных законов отражения луча света.

3.1. Основные законы геометрической оптики window.top.document.title = «3.1. Основные законы геометрической оптики»;

Основные законы геометрической оптики были известны задолго до установления физической природы света.

Закон прямолинейного распространения света: в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. Опытным доказательством этого закона могут служить резкие тени, отбрасываемые непрозрачными телами при освещении светом источника достаточно малых размеров («точечный источник»). Другим доказательством может служить известный опыт по прохождению света далекого источника сквозь небольшое отверстие, в результате чего образуется узкий световой пучок. Этот опыт приводит к представлению о световом луче как о геометрической линии, вдоль которой распространяется свет. Следует отметить, что закон прямолинейного распространения света нарушается и понятие светового луча утрачивает смысл, если свет проходит через малые отверстия, размеры которых сравнимы с длиной волны. Таким образом, геометрическая оптика, опирающаяся на представление о световых лучах, есть предельный случай волновой оптики при λ → 0. Границы применимости геометрической оптики будут рассмотрены в разделе о .

На границе раздела двух прозрачных сред свет может частично отразиться так, что часть световой энергии будет распространяться после отражения по новому направлению, а часть пройдет через границу и продолжит распространяться во второй среде.

Закон отражения света: падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости (плоскость падения). Угол отражения γ равен углу падения α.

Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред:

Закон преломления был экспериментально установлен голландским ученым В. Снеллиусом в 1621 г.

Постоянную величину n называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления.

Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления:

Законы отражения и преломления находят объяснение в волновой физике. Согласно волновым представлениям, преломление является следствием изменения скорости распространения волн при переходе из одной среды в другую. Физический смысл показателя преломления – это отношение скорости распространения волн в первой среде υ1 к скорости их распространения во второй среде υ2:

Абсолютный показатель преломления равен отношению скорости света c в вакууме к скорости света υ в среде:

Рис 3.1.1 иллюстрирует законы отражения и преломления света.

Рисунок 3.1.1.Законы отражения и преломления: γ = α; n1 sin α = n2 sin β.

Среду с меньшим абсолютным показателем преломления называют оптически менее плотной.

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную n2 < n1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать явление полного отражения, то есть исчезновение преломленного луча. Это явление наблюдается при углах падения, превышающих некоторый критический угол αпр, который называется предельным углом полного внутреннего отражения (см. рис. 3.1.2).

Для угла падения α = αпр  sin β = 1; значение sin αпр = n2 / n1 < 1.

Если второй средой является воздух (n2 ≈ 1), то формулу удобно переписать в виде

n = n1 > 1

Для границы раздела стекло–воздух (n = 1,5) критический угол равен αпр = 42°, для границы вода–воздух (n = 1,33) αпр = 48,7°.

Рисунок 3.1.2.Полное внутреннее отражение света на границе вода–воздух; S – точечный источник света

Явление полного внутреннего отражения находит применение во многих оптических устройствах. Наиболее интересным и практически важным применением является создание волоконных световодов, которые представляют собой тонкие (от нескольких микрометров до миллиметров) произвольно изогнутые нити из оптически прозрачного материала (стекло, кварц). Свет, попадающий на торец световода, может распространяться по нему на большие расстояния за счет полного внутреннего отражения от боковых поверхностей (рис 3.1.3). Научно-техническое направление, занимающееся разработкой и применением оптических световодов, называется волоконной оптикой.

Рисунок 3.1.3.Распространение света в волоконном световоде. При сильном изгибе волокна закон полного внутреннего отражения нарушается, и свет частично выходит из волокна через боковую поверхность

Модель.
Отражение и преломление света

Волоконный световод (оптоволокно)

Оптоволокно
(ОВ) представляет собой волоконный
световод
(ВС),
состоящий в простейшем случае из двух
слоев – сердцевины и оболочки.
Распространение световой волны в котором
происходит путем многократных
переотражений за счет явления полного
внутреннего отражения
.

ГРАДИЕНТНЫЕ И
СТУПЕНЧАТЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА

Условие полного
внутреннего отражения
,
которое является основой принципа
работы ОВ, — это условие волноводного
режима для показателей преломления
оптоволокна
,,
т.е. условие существования поверхностных
волн вдоль оси .

Условие
слабонаправляющего
оптоволокона

.

ОДНОМОДОВЫЕ И
МНОГОМОДОВЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА

ФИЗИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
ПРОЦЕССОВ В ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ

2.2.
МОДЫ (Электромагнитные колебания) В
ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ

МНОГОМОДОВЫЕ
ВОЛОКОННЫЕ СВЕТОВОДЫ

2.2.1.
Волоконные световоды (ВС) в общем случае
являются многомодовыми
линиями
(ММВС),
т.е. в них на одной частоте возможно
одновременное распространение множества
типов волн (мод)
с разным поперечным распределением и
с разными скоростями.

ВС
является разновидностью круглого
диэлектрического волновода, используемого
на СВЧ, и поэтому основной модой является
НЕ11,
также могут распространяться моды Hmn,,
E
mn
, HЕ
mnи
EH
mn.

В случае
слабонаправляющих волокон
постоянные распространения, ориентация
вектора Е и распределения мод HE
k+1,m
, HE
k-1,m
очень похожи
(т.е.
моды вырождены).

Поэтому для упрощения анализа несколько
мод объединяются в группы, и суммарные
распределения называются
линейно-поляризованными модами LP
kl,
поперечные распределения которых
удобнее рассматривать для декартовых
составляющих полей E
xy,Hx,Hy
(продольными составляющими пренебрегают
из-за их малости по сравнению с
поперечными).

Смысл индексов
остаётся тем же, что и для обычных мод,
но рассматриваются вариации интенсивности
поля, которые можно наблюдать визуально
(к– количество вариаций по азимуту, l–
количество вариаций по радиусу).

Мода LP01=HE11.

В
этом случае НЕ11
считается модой LP01,
которая может существовать в виде
двух вырожденных решений a
и б .
На рис. в показано распределение
интенсивности, из которого понятнее
смысл индекса к=0.

Следующие моды
LPkl
условно можно записать в виде:

Мода LP11

Для
анализа условий распространения разных
мод вводится нормализованная
постоянная распространения

,
зависящая от отношенияа/
и
.

На
рис. 2.5,а
приведены результаты решения дисперсионного
уравнения в виде зависимости коэффициента
распространения
для разных мод, где
коэффициент распространения в материале
сердцевины, а
в материале оболочки волокна (
коэффициент распространения в воздухе).

Из графиков видно,
что для всех мод значение коэффициента
фазы
лежит в пределах.Мода LP01
является
основной
и не имеет отсечки,
т.е. может распространяться при любом.

ДИСПЕРСИОННЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЛС.

РИС.2.5.
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТУПЕНЧАТЫХ
ВОЛС

Для всех высших
мод существует условие отсечки
,
зависящее от номера моды и отношения,
т.е..
Ближайшая к основной высшая модаимеет,
следовательно, условие одномодовости
(ОМВС)
можно записать, как V<2,405.
Количество мод, которые могут
распространяться в ступенчатом ВС
,
а в градиентной.
Количество групп мод –.

УСЛОВИЕ
ОДНОМОДОВОСТИ ВОЛОКНА –
V<2,405.

При 2a=50
мкм

,
а для одномодового волокна необходимо
значение2a<8
мкм
.

Для удобства
пользования этими графиками вводится
вспомогательная величина
волноводный
показатель замедления

,
которая позволяет рассматривать
нормализованные зависимостинезависимо
от конкретных значений,иа.
Условие существования моды в этом случае
записывается как
(рис.2.5,б).

Критический угол

Угол θ1, для которого θ2 = 90o, принято называть критическим для рассматриваемой пары сред. Любой луч, падающий на поверхность раздела под углом, большим чем критический, отражается полностью в первую среду. Для критического угла θc можно записать выражение, которое непосредственно следует из формулы Снелла:

Если второй средой является воздух, то это равенство упрощается до вида:

Например, критический угол для воды составляет:

Если нырнуть на дно бассейна и посмотреть вверх, то можно увидеть небо и бегущие по нему облака только над собственной головой, на всей остальной поверхности воды будут видны лишь стенки бассейна.

Из приведенных рассуждений ясно, что, в отличие от преломления, полное отражение не является обратимым явлением, оно происходит только при переходе из более плотной в менее плотную среду, но не наоборот.

Внутреннее полное отражение света

Теперь перейдем к самому интересному. Рассмотрим ситуацию, когда световой пучок переходит из более плотной среды, то есть n1>n2. В этом случае θ13. Теперь будем постепенно угол падения θ1 увеличивать. Угол преломления θ3 также будет расти, но так как он больше, чем θ1, то он раньше станет равным 90o. Что означает θ3 = 90o с физической точки зрения? Это означает, что вся энергия луча, при попадании на поверхность раздела, будет распространяться вдоль нее. Иными словами, преломляющего луча не будет существовать.

Дальнейшее увеличение θ1 приведет к тому, что весь луч будет отражаться от поверхности обратно в первую среду. Это и есть явление внутреннего полного отражения света (преломление отсутствует полностью).

Угол θ1, при котором θ3 = 90o, называется критическим для данной пары сред. Вычисляется он по следующей формуле:

Это равенство следует непосредственно из 2-го закона преломления.

Если известны скорости v1 и v2 распространения электромагнитного излучения в обеих прозрачных средах, тогда критический угол рассчитывается по такой формуле:

Следует понимать, что главное условие внутреннего полного отражения заключается в том, что существует оно только в оптически более плотной среде, окруженной менее плотной. Так, при определенных углах свет, идущий от морского дна, может полностью отражаться от поверхности воды, но при любом угле падения из воздуха луч всегда будет проникать в толщу воды.

Основы знаний о свете

Основы физических знаний являются наиболее доступными для понимания, так как их принципы мы воочию наблюдаем каждый день вокруг себя. То же касается и закона отражения света. Этот закон описывает момент, когда световые волны, попадая на поверхность, изменяют свое направление и возвращаются обратно только под другим углом.

Это касается не только зеркальных поверхностей. Любой объект мы видим, потому что он отражает естественное солнечное или искусственное освещение.

При изменении своего направления лучи проходят в одной среде и сталкиваются с другой, часть их возвращается обратно в первичную среду. Если часть спектра проникает в другое вещество мы наблюдаем явление – преломления.

В ходе преломления происходит изменение длины и угла распространения волн внутри прозрачной сферы.

Чтобы не запутаться в теории, давайте разберемся с терминологией:

  1. Падающий луч – это поток световых волн, попадающий на границу разделения двух оптических сред.
  2. Излучение, которое вернулось в начальное вещество – называется отраженным.
  3. Если мы построим воображаемый перпендикуляр к отражающей поверхности (нормаль) в точке падения освещения, то угол падения будет высчитываться, как угол между перпендикуляром и падающим световым потоком.
  4. Угол возвращения света, соответственно, это угол между нормалью и отраженным освещением.

Рекомендуем посмотреть видео на тему “Закон отражения света”.

Излучение в каждой сфере с разной плотностью, может проходить только прямолинейно. Это значит, что освещение распространяется только по прямой не меняя направления и не огибая предметы.

На основе этих определений можно вывести коэффициент отражения. Этот коэффициент показывает, какая часть светового потока вернется обратно в первоначальную среду. На показатель возвращения в первую очередь влияет характер лучей и угол падения на поверхность.

Полное внутреннее отражение в природе и технике

Фата-моргана, эффекты миража, например иллюзия мокрой дороги при летней жаре. Здесь отражения возникают из-за полного отражения между слоями воздуха с разной температурой.

Яркий блеск многих природных кристаллов, а в особенности — огранённых драгоценных и полудрагоценных камней объясняется полным внутренним отражением, в результате которого каждый вошедший в кристалл луч образует большое количество достаточно ярких вышедших лучей, окрашенных в результате дисперсии.

Блеск алмазов, выделяющий их из прочих драгоценных камней, также определяется этим феноменом. Из-за высокого показателя преломления (n ≈ 2) алмаза оказывается большим и число внутренних отражений, которые претерпевает луч света с меньшими потерями энергии, по сравнению со стеклом и другими материалами с меньшим показателем преломления.

Отражение рыбы на поверхности раздела воздух-вода.

Полное внутреннее отражение можно наблюдать, если смотреть из-под воды на поверхность: при определённых углах на границе раздела наблюдается не внешняя часть (то, что в воздухе), а видно зеркальное отражение объектов, которые находятся в воде.

Светоделительный куб

Непосредственно за первой граничной поверхностью, то есть на расстоянии максимум, равной длине волны света, вторая граничная поверхность имеет тот же показатель преломления n1. Электромагнитная волна света проникает через полосу с показателем преломления n2 и попадает во вторую граничную поверхность с показателем преломления n1, но с меньшим значением энергии. Наблюдается раздвоение луча света, часть которого проникла в зону с показателем преломления n2. В конечном результате луч раздваивается : часть распространяется дальше в первоначальном направлении, в то время как другая часть отражается. Потеря интенсивности в среде n2 проходит экспоненциально по формуле:

I=I⋅exp(−xλ).{\displaystyle I=I_{0}\cdot \exp \!\left(-{\frac {x}{\lambda }}\right).}

Световод

Эффект полного внутреннего отражения используется в оптических волокнах. Осевая часть волокна (сердцевина) формируется из стекла с более высоким показателем преломления, чем окружающая оболочка. Такие световоды используются для построения волоконно-оптических кабелей.

Диффузное отражение

Диффузное отражение световой энергии не вызывает у человека неприятных ощущений в глазах. Это происходит от того, что не весь свет возвращается в первоначальную среду. Так от снега отражается около 85% излучения, от белой бумаги – 75%, ну а от велюра черного цвета – всего 0,5%. При отражении света от различных шероховатых поверхностей лучи направляются хаотично по отношению друг к другу. В зависимости от того, в какой степени поверхности отражают световые лучи, их называют матовыми или зеркальными. Но все-таки эти понятия являются относительными. Одни и те же поверхности могут быть зеркальными и матовыми при различной длине волны падающего света. Поверхность, которая равномерно рассеивает лучи в разные стороны, считается абсолютно матовой. Хотя в природе таких объектов практически нет, к ним очень близки неглазурованный фарфор, снег, чертежная бумага.

Закон отражения света

Закон отражения света описывает закономерности при явлении, когда луч, проходящий в одном веществе, на поверхности соприкосновения с другим веществом возвращается обратно.

Если среда прозрачная, то спектр проходит через нее и возвращения мы не увидим.

Наше зрение воспринимает свет от его излучателя, либо от предметов, отражающих световые волны. При этом если предмет отражает часть энергии обратно, то он сам становится объектом излучения, для наших глаз.

Чтобы описать закономерности геометрической оптики существуют, два закона:

  • Первый закон: излучение падающее, излучение, отраженное и нормальное (условный перпендикуляр к поверхности) располагаются в одной плоскости относительно друг друга. Это значит, что световой пучок является плоской.
  • Второй закон: угол отражения падающего луча равен углу падения относительно нормали.

То есть сначала световой пучок попадает на зеркальную поверхность, и в точке падения становится источником вторичного излучения. Это произойдет спустя миллисекунды. Исходя из принципа Гюйгенса, если рассматривать падение и возвращение потока с точки зрения равнобедренных треугольников (∠АВС = ∠DAC).

Второй закон можно представить в виде равенства:

ƒот = ƒп

Если среда, из которой исходит освещение более плотная, то она может полностью возвращать в себя все лучи. Например, если в воде установить излучатель и направить под тупым углом к поверхности воды, то все пучки освещения будут возвращаться обратно и не пройдут через границу двух сред.

То есть вся энергия будет направлена на отражение света, при этом преломленного освещения не будет совсем. Этот феномен называется – явление полного отражения света.

Закон отражения света

Закон отражения света описывает закономерности при явлении, когда луч, проходящий в одном веществе, на поверхности соприкосновения с другим веществом возвращается обратно.

Если среда прозрачная, то спектр проходит через нее и возвращения мы не увидим.

Наше зрение воспринимает свет от его излучателя, либо от предметов, отражающих световые волны. При этом если предмет отражает часть энергии обратно, то он сам становится объектом излучения, для наших глаз.

Чтобы описать закономерности геометрической оптики существуют, два закона:

  • Первый закон: излучение падающее, излучение, отраженное и нормальное (условный перпендикуляр к поверхности) располагаются в одной плоскости относительно друг друга. Это значит, что световой пучок является плоской.
  • Второй закон: угол отражения падающего луча равен углу падения относительно нормали.

То есть сначала световой пучок попадает на зеркальную поверхность, и в точке падения становится источником вторичного излучения. Это произойдет спустя миллисекунды. Исходя из принципа Гюйгенса, если рассматривать падение и возвращение потока с точки зрения равнобедренных треугольников (∠АВС = ∠DAC).

Второй закон можно представить в виде равенства:

ƒот = ƒп

Если среда, из которой исходит освещение более плотная, то она может полностью возвращать в себя все лучи. Например, если в воде установить излучатель и направить под тупым углом к поверхности воды, то все пучки освещения будут возвращаться обратно и не пройдут через границу двух сред.

То есть вся энергия будет направлена на отражение света, при этом преломленного освещения не будет совсем. Этот феномен называется – явление полного отражения света.

Волоконный световод (оптоволокно)

Оптоволокно
(ОВ) представляет собой волоконный
световод
(ВС),
состоящий в простейшем случае из двух
слоев – сердцевины и оболочки.
Распространение световой волны в котором
происходит путем многократных
переотражений за счет явления полного
внутреннего отражения
.

ГРАДИЕНТНЫЕ И
СТУПЕНЧАТЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА

Условие полного
внутреннего отражения
,
которое является основой принципа
работы ОВ, — это условие волноводного
режима для показателей преломления
оптоволокна
,,
т.е. условие существования поверхностных
волн вдоль оси .

Условие
слабонаправляющего
оптоволокона

.

ОДНОМОДОВЫЕ И
МНОГОМОДОВЫЕ ОПТИЧЕСКИЕ ВОЛОКНА

ФИЗИЧЕСКОЕ ОПИСАНИЕ
ПРОЦЕССОВ В ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ

2.2.
МОДЫ (Электромагнитные колебания) В
ВОЛОКОННЫХ СВЕТОВОДАХ

МНОГОМОДОВЫЕ
ВОЛОКОННЫЕ СВЕТОВОДЫ

2.2.1.
Волоконные световоды (ВС) в общем случае
являются многомодовыми
линиями
(ММВС),
т.е. в них на одной частоте возможно
одновременное распространение множества
типов волн (мод)
с разным поперечным распределением и
с разными скоростями.

ВС
является разновидностью круглого
диэлектрического волновода, используемого
на СВЧ, и поэтому основной модой является
НЕ11,
также могут распространяться моды Hmn,,
E
mn
, HЕ
mnи
EH
mn.

В случае
слабонаправляющих волокон
постоянные распространения, ориентация
вектора Е и распределения мод HE
k+1,m
, HE
k-1,m
очень похожи
(т.е.
моды вырождены).

Поэтому для упрощения анализа несколько
мод объединяются в группы, и суммарные
распределения называются
линейно-поляризованными модами LP
kl,
поперечные распределения которых
удобнее рассматривать для декартовых
составляющих полей E
xy,Hx,Hy
(продольными составляющими пренебрегают
из-за их малости по сравнению с
поперечными).

Смысл индексов
остаётся тем же, что и для обычных мод,
но рассматриваются вариации интенсивности
поля, которые можно наблюдать визуально
(к– количество вариаций по азимуту, l–
количество вариаций по радиусу).

Мода LP01=HE11.

В
этом случае НЕ11
считается модой LP01,
которая может существовать в виде
двух вырожденных решений a
и б .
На рис. в показано распределение
интенсивности, из которого понятнее
смысл индекса к=0.

Следующие моды
LPkl
условно можно записать в виде:

Мода LP11

Для
анализа условий распространения разных
мод вводится нормализованная
постоянная распространения

,
зависящая от отношенияа/
и
.

На
рис. 2.5,а
приведены результаты решения дисперсионного
уравнения в виде зависимости коэффициента
распространения
для разных мод, где
коэффициент распространения в материале
сердцевины, а
в материале оболочки волокна (
коэффициент распространения в воздухе).

Из графиков видно,
что для всех мод значение коэффициента
фазы
лежит в пределах.Мода LP01
является
основной
и не имеет отсечки,
т.е. может распространяться при любом.

ДИСПЕРСИОННЫЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ ВОЛС.

РИС.2.5.
ДИСПЕРСИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СТУПЕНЧАТЫХ
ВОЛС

Для всех высших
мод существует условие отсечки
,
зависящее от номера моды и отношения,
т.е..
Ближайшая к основной высшая модаимеет,
следовательно, условие одномодовости
(ОМВС)
можно записать, как V<2,405.
Количество мод, которые могут
распространяться в ступенчатом ВС
,
а в градиентной.
Количество групп мод –.

УСЛОВИЕ
ОДНОМОДОВОСТИ ВОЛОКНА –
V<2,405.

При 2a=50
мкм

,
а для одномодового волокна необходимо
значение2a<8
мкм
.

Для удобства
пользования этими графиками вводится
вспомогательная величина
волноводный
показатель замедления

,
которая позволяет рассматривать
нормализованные зависимостинезависимо
от конкретных значений,иа.
Условие существования моды в этом случае
записывается как
(рис.2.5,б).

Понятие о показателе преломления

Показатель преломления является важной величиной для математического описания рассматриваемых явлений. Показатель преломления конкретной среды определяется так:. Где c и v — скорости света в вакууме и веществе соответственно

Величина v всегда меньше, чем c, поэтому показатель n будет больше единицы. Безразмерный коэффициент n показывает, как сильно свет в веществе (среде) будет отставать от света в вакууме. Различие этих скоростей ведет к возникновению явления преломления

Где c и v — скорости света в вакууме и веществе соответственно. Величина v всегда меньше, чем c, поэтому показатель n будет больше единицы. Безразмерный коэффициент n показывает, как сильно свет в веществе (среде) будет отставать от света в вакууме. Различие этих скоростей ведет к возникновению явления преломления.

Скорость света в веществе коррелирует с плотностью последнего. Чем плотнее среда, тем тяжелее свету в ней двигаться. Например, для воздуха n = 1,00029, то есть почти как для вакуума, для воды же n = 1,333.

Суть физического явления

Отражение — это процесс резкого изменения направления распространения световой волны в некоторой прозрачной среде, когда эта волна на своем пути встречает препятствие больших размеров. Здесь под большими размерами имеются в виду геометрические параметры препятствия, намного превосходящие длину падающей волны.

Это явление, в отличие от преломления, для своего существования нуждается только в одном прозрачном материале. Препятствием может служить совершенно любой объект, например, металлическая пластина, зеркало, лист бумаги и так далее, а также поверхность раздела двух прозрачных сред.

Если препятствие изготовлено из непрозрачного материала, то часть света поглощается, а вторая часть — отражается. Если же свет падает на поверхность раздела прозрачных сред, тогда часть луча преломляется, а часть — отражается.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Андрей Измаилов
Наш эксперт
Написано статей
116
Добавить комментарий