Закон преломления света в физике

Закон преломления света

Преломление света — это изменение направления распространения светового луча при его прохождении через границу раздела двух прозрачных сред.

На рис. 160 показаны: луч , падающий на границу раздела двух однородных сред; преломлённый луч ; перпендикуляр к плоскости раздела, проходящий через точку падения луча .
Угол называется углом падения, угол — углом преломления.
Преломление света подчиняется определённым законам.

  1. Луч падающий и луч преломлённый лежат в одной плоскости с нормалью, проведённой к границе раздела двух сред в точке падения луча. Плоскость эта называется плоскостью падения.
  2. Угол падения и угол преломления связаны соотношением:
(3/28)

где — постоянная, не зависящая от углов и .

Величина п называется показателем преломления и зависит лишь от свойств обеих сред, через границу раздела которых проходит свет.
Закон преломления, выраженный соотношением (3.28), называется законом Снелля (Снеллиуса).

Закон преломления света выводится с помощью принципа Гюйгенса. Преломление света при переходе из одной среды в другую вызвано различием в скоростях распространения света в этих средах. Пусть плоская волна, обозначенная лучами и и плоской волновой поверхностью , падает на зеркальную плоскость под некоторым углом (рис. 160). Различные участки волновой поверхности достигают отражающей границы не одновременно. Возбуждение колебаний в точке начнётся на время (где — скорость волны в первой среде) раньше, чем в точке . В момент времени, когда вторичная волна в точке только начнёт возбуждаться, волна от точки во второй среде уже имеет вид полусферы радиусом , где — скорость света во второй среде. Волновая поверхность преломлённой волны (от центров, лежащих на границе раздела двух сред) в этот момент времени представлена плоскостью — касательной к волновым поверхностям всех вторичных волн во второй среде.
Угол падения луча равен в треугольнике (стороны одного угла перпендикулярны сторонам другого). Следовательно,

(3.29)

Угол преломления равен углу треугольника . Поэтому

(3.30)

Разделив почленно (3.29) на (3.30), получим

(3.31)

где — постоянная величина, не зависящая от угла падения.
Из построения (рис. 160) видно, что луч падающий и луч преломлённый лежат в одной плоскости с нормалью, проведённой к границе раздела двух сред в точке падения луча. Это утверждение вместе с выражением (3.31) представляет собой закон преломления света.

Таким образом, из принципа Гюйгенса не только выводится закон преломления света, но и раскрывается физический смысл показателя преломления: он равен соотношению скоростей света в средах, на границе между которыми происходит преломление (см. (3.31)).



Эта лекция взята со страницы лекций по всем темам предмета физика:

Предмет физика

Возможно эти страницы вам будут полезны:

Отражение света в физике
Построение изображений в плоском зеркале в физике
Абсолютный и относительный показатели преломления в физике
Полное внутреннее отражение в физике