4.1. Аксиомы геометрической оптики

Геометрическая оптика рассматривает световые явления на основе представлений о бесконечно тонком световом луче – линии, указывающей направление распространения световой энергии. В оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. Прямолинейностью распространения света объясняются тени и полутени. В оптически неоднородной среде световые лучи могут изгибаться.

Рисунок 4.1.1.
Солнечное затмение объясняется законом прямолинейного распространения света.

Закон отражения света. Угол падения светового луча равен углу его отражения. Падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости.

Рисунок 4.1.2.
Шероховатая поверхность, в отличие от зеркальной, отражает световые лучи в разные стороны.

Световое излучение распространяется в вакууме с конечной скоростью, равной 300 000 км/с. Среда, в которой скорость распространения света меньше, является оптически более плотной средой. Преломление света – это изменение направления луча света при пересечении границы между средами.

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:
  

Коэффициент n называется относительным показателем преломления двух сред. Он равен отношению скоростей света в данных средах: В вакууме скорость света равна c и показатель преломления n = 1. Преломление света «приподнимает» планеты и звезды над горизонтом по сравнению с их истинным положением и является причиной миражей.

При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную можно наблюдать явление полного внутреннего отражения. При некотором предельном угле падения преломленный луч исчезает. Явление полного внутреннего отражения используется в оптических световодах.

Рисунок 4.1.3.
Явление полного отражения.

Коэффициент преломления n зависит от длины волны света. При прохождении луча под некоторым углом через границу раздела двух сред может наблюдаться разложение белого света на цветные компоненты (в спектр). Это явление называется дисперсией.

Вперед


© Интерактивная физика.




Использованы материалы сайта www.physics.ru