Повне відбивання світла. Граничний кут.

Якщо промінь світла спрямувати з оптично густішого середовища в менш густе (наприклад з води в повітря), то заломлений промінь піде вздовж лінії якою раніше проходив падаючий промінь, тобто заломлений промінь буде віддалятися від перпендикуляра і наближатися до межі поділу двох середовищ. Зі збільшенням кута падіння (спочатку ₁, потім ₂, потім ₀) кут заломлення також зростає (спочатку ₁, потім ₂, потім ₀) залишаючись увесь час більшим від кута . Нарешті при деякому куті падіння ₀ кут заломлення ₀ стане рівним 90⁰ і заломлений промінь піде по границі поділу двох прозорих середовищ.

Кут падіння ₀ при якому кут заломлення ₀ дорівнює 90⁰ називається граничним кутом. У цьому випадку закон заломленя буде мати такий вигляд.

­­­­­, ₀ – граничний кут

Якщо кут падіння буде більшим за граничний кут ₀, то заломлення світла не відбудеться. Промінь світла повністю відбиватиметься від межі поділу двох прозорих середовищ і не переходитиме з оптично більш густого середовища в менш оптично густе. Це явище називають повним відбиванням світла.

Решта в підручнику 11 кл. Ст. 117 мал. 116.

 

 

Хвильова і геометрична оптика

1. Інтерференція механічних хвиль.
2. Дисперсія світла.
3. Інтерференція світла.
4. Кольори тонких плівок.
5. Кільце Ньютона. Інтерференція в природі.

 

Інтерференція механічних хвиль.

Явище взаємного підсилення і ослаблення коливань у різних точках середовища внаслідок накладання когерентних хвиль називається інтерференцією. Для того, щоб спостерігати чітку картину і інтерференції (для того, щоб в одних точках завжди було підсилення, а в інших точках завжди було послаблення) потрібно, щоб джерела хвиль були когерентними. Джерела хвиль, які коливаються з однаковою частотою і протягом усього часу коливань зберігають сталу різницю фаз називаються когерентними. Якщо хвилі накладаються з однаковими фазами, то спостерігається підсилення хвиль.

Якщо хвилі накладаються з протилежними фазами, то спостерігається послаблення коливань.

Відстань від джерела хвиль до точки до якої досягнули хвилі називається хвильовим шляхом. Наприклад S₁A і S₂A. В точках S₁ і S ₂ знаходяться джерела хвиль. Знайдемо що буде в точках А,В і С, підсилення чи послаблення коливань.

(дельта) – різниця хвильових шляхів.

 

т.А =S₂A-S₁A=2 -2 =0 max

 

т.В = S₂В-S₁В=2,5 -2 = min

т.С = S₂С-S₁С=3 -2 = max

 

 

В точці В спостерігається послаблення коливань, а в точках А і С підсилення коливань.

– max

– max – умова максимального підсилення при інтерференції.

– min – умова максимального послаблення при інтерференції (к Z).

 

Дисперсія світла.

 

 

> > >

Показник заломлення n залежить від швидкості світла V в середовищі (), промінь червоного кольору заломлюється менш тому, що в речовині він поширюється з найбільшою швидкістю, а промінь фіолетового кольору з найменшою швидкістю, саме тому призма розкладає біле світло в спектр. В спектрі білого світла монохроматичні промені (промені однієї частоти) безперервно йдуть один за одним тому такий спектр називають суцільним або неперервним. Спектр по простому це сукупність усіх кольорів райдуги.

Залежність швидкості поширення хвиль у середовищі від їх частоти (кольору) називають дисперсією.

 

3. Інтерференція світла.

 

Нехай в т. S₁ і S ₂ знаходяться когерентні джерела світла. З т. S₁ і S ₂ світлові промені йдуть в різних напрямках і частина з них падає на екран. На екрані світлові промені відкладаються і в одних точках спостерігається підсилення світла (світлі смуги), а в інших точках послаблення світла (темні смуги). Якщо було б тільки одне джерело світла S₁ чи S ₂ то весь екран був би освітлений. Якщо джерела світла S₁ і S ₂ зробити у вигляді вузьких світлих щілин паралельних міх собою і на екрані буде видно темні і світлі смуги. Найчіткіша картина інтерференції буде на екрані тоді коли джерела світла створюють монохроматичне випромінювання. Тобто випромінювання з однією точно певною частотою коливань (світло одного кольору). Якщо джерела світла випромінюють біле світло то в центрі екрана утворюється біла смуга (max; к=0), а з обох боків від неї спектри першого порядку, другого порядку і т.д. В спектрі є всі кольори райдуги. Когерентних джерел світла не існує. Щоб спостерігати цю картину інтерференції потрібні джерела світла які йдуть в різних напрямках накласти один на одного будь-яким оптичним приладом (біпризмою, два дзеркала), промені які йдуть від одного джерела світла є когерентними.

 

Кольри тонких плівок.

 

– max

– min

Припустимо, що на дуже тонку плоско-паралельну прозору пластинку падає пучок паралельних монохроматичних променів (променів одного кольору) перпендикулярних до поверхні пластинки. Світлові промені частково відбиваються від поверхні пластинки АВ, а частково проникають в середину пластинки і відбиваються від поверхні CD. Відбившись ці промені накладаються і інтерферують, бо є когерентними променями. Якщо інтерферуючі промені накладаються з протилежними фазами (…), то вся прозора пластинка здаватиметься темною, а якщо з однаковими фазами (…), то вся пластинка буде забарвлена кольором, який відповідає довжині хвилі (частоті хвилі монохроматичних променів).