Решебник по физике 9 класс Перышкин | Страница 208

Преломление — изменение направления распространения света при переходе из одной прозрачной среды в другую. Из-за него ложка в стакане воды кажется изломанной, а дно водоёма — приподнятым.

Падающий и преломлённый лучи и перпендикуляр к границе в точке падения лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления постоянно для данной пары сред: sin α/sin β = n₂₁.

При n₂₁ > 1 преломлённый луч ближе к перпендикуляру, чем падающий; при n₂₁ < 1 — дальше от него. При нормальном падении направление не изменяется.

Полное внутреннее отражение возникает при переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную, если угол падения больше предельного. Тогда распространяющийся преломлённый луч отсутствует и свет отражается внутрь первой среды.

Предельный угол α₀ — угол падения, при котором преломлённый луч идёт вдоль границы, то есть β = 90°. Для перехода из среды с показателем n₁ в среду n₂ < n₁ выполняется sin α₀ = n₂/n₁; при выходе в воздух sin α₀ ≈ 1/n₁.

Световоды применяют для передачи оптических сигналов, например в связи, и для доставки света в труднодоступные места. Их действие основано на полном внутреннем отражении света внутри прозрачного волокна.

При нормальном падении α = 0 и β = 0. Луч проходит границу без изменения направления, хотя его скорость в другой среде может измениться; часть света может отразиться обратно.

При волнении направление поверхности воды постоянно изменяется. Поэтому меняются углы падения и преломления лучей от предметов на дне. Их видимые положения смещаются, и предметы кажутся колеблющимися.

Угол преломления больше при переходе из воздуха в стекло. По закону преломления sin β = sin α/n, поэтому при одинаковом α меньший показатель 1,5 даёт больший угол, чем показатель алмаза 2,4.

α — угол падения;

βводы, βстекла — углы преломления;

nводы, nстекла — показатели преломления относительно воздуха.

β — угол преломления;

n — относительный показатель преломления.

При выходе из воды в воздух sin β = 1,33 sin α. Для α = 30° получаем sin β = 0,665, то есть β ≈ 41,7°: луч отклоняется от перпендикуляра. Предельный угол равен arcsin(1/1,33) ≈ 48,8°, поэтому при α = 60° происходит полное внутреннее отражение; угол отражения равен 60°.

nстекла, nводы — показатели преломления относительно воздуха;

α₀ — предельный угол.