ТОП 10:

Закон отражения и преломления в электромагнитной теории света.



Когда луч достигает плоской границы раздела двух прозрачных сред , он частично проходит во вторую среду (преломляется), частично возвращается обратно (отражается).Закон отражения света был известен еще грекам. Он утверждал , что падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с нормалью к границе раздела в точке падения ( эта плоскость называется плоскостью падения), причем угол падения равен углу отражения . (рис. 2.5.1)

 

 

Закон преломления был установлен экспериментально в 1621 г. голландским ученым Снеллиусом (1580-1626) и опубликован только после его смерти. Позднее Декарт (1596-1650) в 1637 г. опубликовал тот же закон , не ссылаясь на Снеллиуса. Знал ли Декарт работы Снеллиуса – этот вопрос остался открытым , хотя он и был предметом многочисленных дискуссий . Декарт получил закон преломления Снеллиуса , пользуюсь аналогией между преломлением света и прохождением упругого шара ( мяча)через границу раздела воздух с водой . Его рассуждения были неубедительны и крайне туманны , но окончательный результат , к которому он пришел , оказался верным.

 

 

Согласно закону преломления Снеллиуса , преломленный луч лежит в плоскости падения , причем отношение синуса угла падения (рис 2.5.2) к синуса угла преломления для рассматриваемых сред зависит только от длины световой волны , но не зависит от угла падения , т.е. (2.5.1)

 

Постоянная величина называется относительным показателем или коэффициентом преломления второй среды относительно первой . Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем ( коэффициентом ) преломления этой среды. Его будем обозначать через n, снабжая эту букву если требуется , соответствующими индексами . Например , - показатель преломления первой , а - второй сред . Ради кратности величину n обычно называют просто показателем (коэффициентом ) среды, т.е. опускают прилагательное «абсолютный».

Относительный показатель преломления выражается через абсолютные показатели и соотношением (2.5.2)

 

 

Рис.2.5.3

 

 

Это соотношение можно получить путем предельного перехода . Пусть световой луч падает из вакуума на плоскопараллельную пластинку с показателем преломления , а затем попадает в среду с показателем преломления (рис.2.5.3)

Для преломления на границах пластинки можно написать ,

Перемножая написанные равенства , получим (2.5.3)

Это соотношение справедливо , какова бы ни была толщина пластинки . Оно остается верным и в предельном случае , когда толщина пластинки стремится к нулю . Но тогда свет будет преломляться так, как если бы ни какой пластинки вообще не было . Поэтому должно быть Сравнение этого результата с предыдущим и приводит к соотношению (2.5.2)

Слабая сторона приведенного рассуждения состоит в следующем. Показатель преломления есть макроскопическая характеристика среды .Когда толщина пластинки , разделяющей среды 1 и 2 , становится порядка атомных размеров, ее уже нельзя рассматривать как непрерывную среду , так что понятие показателя преломления теряет смысл .Однако окончательный результат (2.5.2) остается верным .Он подтверждается опытом и в дальнейшем при рассмотрении теории отражения и преломления света будет выведен с различных точек зрения .

С учетом соотношения (2.5.2) закон преломления можно записать в симметричной форме:

. (2.5.4)

из формулы (2.5.2) следует также :

. (2.5.5)







Последнее изменение этой страницы: 2016-12-27; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.215.33.158 (0.003 с.)