Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 81. Законы отражения и преломления света
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 81. Законы отражения и преломления света. Как уже ука-
зывалось (см. § 76), возможность в и д е т ь несветящиеся пред- меты связана с тем обстоятельством, что всякое тело частично отражает, а частично пропускает или поглощает падающий на него свет. В § 76 нас интересовали главным образом явления д и ф ф у з н о г о отражения и пропускания. Именно благодаря этим явлениям свет, падающий на тело, рассеивается в р а з н ы е с т о р о н ы, и мы получаем возможность видеть тело с л ю б о й с т о р о н ы. В частности, благодаря рассеянному свету, хотя и слабо- му, мы видим отовсюду даже очень хорошие зеркала, которые должны были бы отражать свет только по одному направлению и, следовательно, быть заметными только по одному определен- ному направлению. Рассеянный свет возникает в этом случае из-за мелких дефектов поверхности, царапин, пылинок и т. д. В настоящей главе мы рассмотрим законы н а п р а в л е н н о г о (зеркального) отражения и н а п р а в л е н н о г о пропускания (преломления) света. Гл. IX. Основные законы геометрической оптики 219
Для того чтобы имело место зеркальное отражение или пре- ломление, поверхность тел должна быть д о с т а т о ч н о г л а д- к о й (не матовой), а его внутренняя структура — д о с т а т о ч- н о о д н о р о д н о й (не мутной). Это означает, что неровности поверхности, равно как и неоднородности внутреннего строения, должны быть д о с т а т о ч н о м а л ы. Как и во всяком физи- ческом явлении, выражение «достаточно мало» или «достаточно велико» означает малое или большое по сравнению с какой-то другой физической величиной, имеющей значение для изучаемо- го явления. В данном случае такой величиной является д л и- н а с в е т о в о й в о л н ы. В дальнейшем мы укажем способы ее определения. Здесь же ограничимся указанием, что длина световой волны зависит от окраски светового пучка и имеет значение от 400 нм (для фиолетового цвета) до 760 нм (для крас- ного цвета). Таким образом, для того чтобы поверхность была оптически гладкой, а тело оптически однородным, необходимо, чтобы неровности и неоднородности были значительно меньше микрометра. В этой главе мы ограничимся рассмотрением случая, когда поверхность тела п л о с к а я; вопрос о прохождении света че- рез искривленную (сферическую) поверхность будет рассмотрен в следующей главе. Примером плоской поверхности может слу- жить г р а н и ц а раздела воздуха и какой-нибудь жидкости в широком 1 ) сосуде. Соответствующая полировка твердых тел также позволяет получать весьма совершенные плоские поверх- ности, среди которых металлические поверхности выделяются своей способностью отражать много света. Из стекла легко мож- но сделать плоские пластинки, которые затем покрываются слоем металла, в результате чего получаются обычные зеркала. Рассмотрим следующий простой опыт. Направим, например, узкий пучок лучей на поверхность воды в большом сосуде (рис. 180). Мы обнаружим, что часть света отразится от поверх- ности воды, другая часть пройдет из воздуха в воду. Для того чтобы падающий луч SO, отраженный луч OR и прошедший в воду луч OD были лучше видны, рекомендуется слегка запы- лить воздух над сосудом (например, дымом), а в воде, запол- няющей сосуд, растворить немного мыла, благодаря чему вода станет слегка мутной. На опыте видно, что вошедший в воду луч не является простым продолжением луча, падающего на границу раздела, а испытывает преломление. 1 ) В узких сосудах поверхность жидкости может быть заметно искривлена вследствие явлений капиллярности. |