Закони заломлення світла.
При падінні світла на межу поділу двох середовищ відбувається перехід світлового променя з одного середовища в інше. При цьому напрям променя у другому середовищі буде інший, ніж у першому. Це означає, що на межі поділу середовищ промінь заломлюється. Процес заломлення підлягає двом законам заломлення світла:
1. Промінь падаючий, промінь заломлений і перпендикуляр, поставлений у точку падіння променя до межі поділу двох середовищ, лежать у одній площині.
2. Відношення синуса кута падіння променя до синуса кута заломлення променя є величина стала для двох даних середовищ і називається
відносним показником заломлення другого середовища відносно першого:
sin i / sin b = n 2 1
Так як, при переході з вакууму в середовище показник заломлення називається абсолютним показником - n, то відносний показник можна виразити через абсолютний так:
n 2 1 = n 2 / n 1,
Тоді
sin i / sin b = n 2 / n 1.
Якщо промінь падає на поверхню перпендикулярно до неї, то він проникає у друге середовище, не заломлюючись.
Виходячи з другого закону заломлення, видно, що кут падіння променя не рівний куту заломлення. Кут заломлення може бути меншим від кута падіння або більшим від кута падіння. Це залежить від межуючих середовищ.
Якщо промінь переходить з середовища менш оптично густого в середовище більш оптично густе ( n 1 < n 2 ), то заломлений промінь наближається до перпендикуляря і кут заломлення менший від кута падіння :
Ð b < Ð і
Якщо промінь переходить з середовища більш оптично густого в середовище менш оптично густе ( n 1 > n 2 ), то заломлений промінь віддаляється від перпендикуляра, а кут заломлення більший від кута падіння:
Ð b > Ð i
Враховуючи ці правила, можна будувати хід променів через різні середовища.
Повне внутрішнє відбивання.
Нехай джерело світла перебуває в середовищі з оптичною густиною n1. Його світло падає на межу поділу з другим середовищем, у якого оптична густина – n2, менша, ніж у першого ( n2 < n1 ). Тоді на межі поділу світло буде і відбиватися і переходити в друге середовище. При цьому заломлений промінь буде віддалятися від перпендикуляра. При збільшенні кута падіння променя збільшується і кут заломлення цього променя. При деякому куті падіння - i гр, кут заломлення стає рівний 90о і заломлений промінь ковзає по поверхні поділу двох середовищ. Такий
кут падіння променя, при якому заломлений промінь ковзає по межі поділу двох середовищ, називається граничним кутом повного внутрішнього відбивання – і гр.
Якщо далі збільшувати кут падіння променя, то у першому середовищі появиться відбитий промінь, а заломленого променя вже не буде. Це означає, що при кутах, більших від граничного , процесу заломлення уже не спостерігається. Виникає явище повного внутрішнього відбивання.
Явище, при якому світлове випромінювання повністю відбивається від поверхні поділу двох прозорих середовищ, називається явищем повного внутрішнього відбивання світла.
Величину граничного кута визначають, користуючись законами заломлення світла. Справді для випадку повного відбивання маємо:
sin i гр / sin p/2 = n 2 / n 1
або
sin i гр = n 2 / n 1
Якщо світло переходить з будь-якого середовища у повітря або у вакуум, то
sin i гр = 1 / n,
де n - показник заломлення першого середовища.
Повне внутрішнє відбивання використовують під час створення світлопровідних волокон. Світло спрямовують всередину прозорого волокна через один торець, а виходить воно через другий торець, проходячи всі його згини.
| 
