Законы преломления света. Физика – 9, 11 кл. Автор: Васильева Е.Д. Учитель физики, МОУ гимназия, 2009г.

Световая энергия, падающая на поверхность, может быть поглощена, отражена или пропущена. Частично она поглощается и превращается в тепло, а частично отражается или пропускается. Объект можно увидеть, только если он отражает или пропускает свет. Если же объект поглощает весь падающий свет, то он невидим и называется абсолютно черным телом.

Зеркальное Диффузное

Благодаря зеркальному отражению на блестящих предметах появляются световые блики.

Когда свет достигает раздела двух сред, часть его отражается, другая же часть проходит сквозь границу, преломляясь при этом, изменяя направление дальнейшего распространения.

Монета, погруженная в воду, кажется нам более крупной по сравнению с тем, когда она просто лежит на столе. Карандаш или ложка, помещенные в стакан с водой, видятся нам надломленными: часть, находящаяся в воде, кажется приподнятой и немного увеличенной. Эти и многие другие оптические явления объясняются преломлением света.

Преломление света связано с тем, что в разных средах свет распространяется с различной скоростью. Скорость распространения света в той или иной среде характеризует оптическую плотность данной среды: чем выше скорость света в данной среде, тем меньше ее оптическая плотность.

Из карело-финского эпоса "Калевала" "Если ж ты спустился с неба, С облаков далеких, тонких, Ты взойди опять на небо, Поднимись опять на воздух, В облака, где много капель, На мерцающие звезды..." Вопрос: Чем объяснить мерцание звезд?

Из сказки В. Гауфа "Маленький Мук" "Бодро шагал он целый день, ведь отправился-то он искать счастья; заметив блестящий на солнце черепок, он, должно быть, подбирал его в надежде, что тот превратится в алмаз; завидев вдали купол мечети, сияющий, точно зарево, увидев озеро, сверкающее, словно зеркало, он радостно спешил туда, ибо думал, что попал в волшебную страну. Но увы! Те миражи исчезали вблизи, а усталость и голодное бурчание в животе тот час напоминали ему, что он все еще в стране смертных". Вопрос: Что такое мираж и как он образуется? Почему озеро сверкает, как зеркало?

Из сказки Г.-Х. Андерсена "Дикие лебеди" "Элиза спросила, не та ли это страна, куда они летят, но лебеди покачали головами; она видела перед собой чудный, вечно изменяющийся облачный замок фата-морганы; туда не смеет проникнуть ни одна человеческая душа". Вопрос: Что такое фата-моргана и имеет ли она отношение к оптике? Ответ: Фата-моргана редко встречающаяся форма миража, когда на горизонте появляются сложные и быстро меняющиеся изображения предметов, находящихся за горизонтом. Ее происхождение связано с особым преломлением света.

Как изменится угол преломления при переходе света из воздуха в воду и при переходе из воды в воздух? Опыты показывают, что при переходе из воздуха в воду угол преломления оказывается меньшим, чем угол падения. И наоборот: при переходе из воды в воздух угол преломления оказывается больше угла падения.

Из опытов по преломлению света стали очевидными два факта: 1. Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. 2. При переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную угол преломления больше угла падения. При переходе из оптически менее плотной среды в оптически более плотную угол преломления меньше угла падения.

Интересное явление можно наблюдать, если постепенно увеличивать угол падения при переходе света в оптически менее плотную среду. Угол преломления в этом случае, как известно, больше угла падения, и, с увеличением угла падения, угол преломления также будет увеличиваться. При некотором значении угла падения угол преломления станет равен 90 0.

Такое явление называют полным внутренним отражением, а угол падения, при котором оно происходит – предельным углом полного внутреннего отражения. Явление полного внутреннего отражения широко используется в технике. На этом явлении основано применение гибких оптических волокон, по которым проходят световые лучи, многократно отражаясь от стенок.

Свет не выходит за пределы волокна вследствие полного внутреннего отражения. Более простое оптическое устройство, в котором используется полное внутреннее отражение, – это оборотная призма: она переворачивает изображение, меняя местами входящие в нее лучи.

Применение явлений отражения и преломления