Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
§ 82. Обратимость световых лучей
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| § 82. Обратимость световых лучей. Рассматривая в преды-
дущем параграфе явления, происходящие при падении света на границу раздела двух сред, мы считали, что свет распростра- няется в определенном направлении, указанном на рис. 180, 181 стрелками. Поставим теперь вопрос: что произойдет, если свет будет распространяться в о б р а т н о м н а п р а в л е н и и? Для случая отражения света это означает, что падающий луч будет направлен не слева вниз, как на рис. 182, а, а справа вниз, как на рис. 182, б; для случая преломления мы будем Рис. 182. Обратимость световых лучей при отражении (а, б) и при преломлении (в, г). Если i 2 = r 1 , то r 2 = i 1 224 Гл. IX. Основные законы геометрической оптики рассматривать прохождение света не из первой среды во вторую, как на рис. 182, в, а из второй среды в первую, как на рис. 182, г. Точные измерения показывают, что и в случае отражения и в случае преломления углы между лучами и перпендикуляром к поверхности раздела остаются неизменными, меняется только направление стрелок. Таким образом, если световой луч будет п а д а т ь по направлению CB (рис. 182, б), то луч отраженный пойдет по направлению BA, т. е. окажется, что по сравнению с первым случаем падающий и отраженный лучи поменялись местами. То же наблюдается и при преломлении светового луча. Пусть AB — падающий луч, BC — преломленный луч (рис. 182, в). Если свет падает по направлению CB (рис. 182, г), то преломленный луч идет по направлению BA, т. е. падающий и преломленный лучи обмениваются местами. Таким образом, как при отражении, так и при преломлении свет может проходить один и тот же путь в обоих противопо- ложных друг другу направлениях (рис. 183). Это свойство света носит название обратимости световых лучей. Рис. 183. К обратимости световых лучей при преломлении Обратимость световых лучей означает, что если показатель преломления при переходе из первой среды во вторую равняет- ся n, то при переходе из второй среды в первую он равен 1/n.
Гл. IX. Основные законы геометрической оптики 225
Действительно, пусть свет падает под углом i и преломляется под углом r, так что n = sin i/ sin r. Если при обратном ходе лучей свет падает под углом r, то он должен преломляться под углом i (обратимость). В таком случае показатель преломления n
= 1/n. Например, при пере- ходе луча из воздуха в стекло n = 1,50, а при переходе из стекла в воздух n
= 0,67 = 1/1,50. Свойство обратимости световых лучей сохраняется и при многократных отражениях и преломлениях, которые могут про- исходить в любой последовательности. Это следует из того, что п р и к а ж д о м отражении или преломлении направление све- тового луча может быть изменено на обратное. Таким образом, если при выходе светового луча из любой системы преломляющих и отражающих сред заставить све- товой луч на последнем этапе отразиться точно назад, то он пройдет всю систему в обратном направлении и вернется к своему источнику. Обратимость направления световых лучей можно теорети- чески доказать, используя законы преломления и отражения и не прибегая к новым опытам. Для случая отражения света доказательство проводится весьма просто (см. упражнение 22 в конце этой главы). Более сложное доказательство для случая преломления света можно найти в учебниках оптики.
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|