Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
Ð Ð Ð½Ð Ñ Ð ÐµÑ Ð³ Ð Ð ÐÐ ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ Ð Ñ Ð½Ñ Ð¹ Ñ Ñ ÐµÐ
| раздела. Это явление носит название полного внутреннего от-
ражения. Рис. 186. Полное внутреннее отражение: толщина лучей соответству- ет доле отраженной или прошедшей через границу раздела световой энергии
230 Гл. IX. Основные законы геометрической оптики Рассмотрим снова, как и в § 81, падение света на границу раздела стекла и воздуха. Пусть световой луч падает и з с т е к- л а н а г р а н и ц у р а з д е л а под различными углами падения (рис. 186). Если измерить долю отраженной световой энергии и долю световой энергии, прошедшей через границу раздела, то получаются величины, приведенные в табл. 7 (стекло, так же как и в табл. 4, имело показатель преломления n = 1,555). Угол падения i пр , начиная с которого вся световая энергия отражается от границы раздела, называется предельным углом полного внутреннего отражения. У стекла, для которого со- ставлена табл. 7 (n = 1,555), предельный угол равен приблизи- тельно 40 ◦ . Т а б л и ц а 7. Доли отраженной энергии для различных углов падения при переходе света из стекла в воздух Угол падения i 0 ◦ 10 ◦ 20 ◦ 30 ◦ 35 ◦ 38 ◦ 39 ◦ 39 ◦ 30 40 ◦ 50 ◦ 60 ◦ 70 ◦ 80 ◦ Угол прелом- ления r 0 ◦ 15 ◦ 40 32 ◦ 51 ◦ 63 ◦ 73 ◦ 20
79 ◦ 82 ◦ 90 ◦ — — — — Доля отра-
женной энер- гии (в %) 4,7 4,7
5,0 6,8 12 23 36 47 100 100 100 100 100 Обратим внимание, что при падении света на границу раздела под предельным углом угол преломления равен 90 ◦ ,
ления, sin i
sin r = 1 n при i = i пр мы должны положить r = 90 ◦ или sin r = 1. Отсюда находим sin i
пр = 1 n . (84.1) При углах падения, б´ ольших i
пр , преломленного луча не существует. Формально это следует из того, что при углах паде- ния, б´
ольших i пр , из закона преломления для sin r получаются значения, б´ ольшие единицы, что, очевидно, невозможно. В табл. 8 приведены предельные углы полного внутренне- го отражения для некоторых веществ, показатели преломления которых приведены в табл. 6. Нетрудно убедиться в справедли- вости соотношения (84.1). Полное внутреннее отражение можно наблюдать на г р а н и- ц е воздушных пузырьков в воде. Они блестят потому, что пада- ющий на них солнечный свет полностью отражается, не проходя
Гл. IX. Основные законы геометрической оптики 231
Т а б л и ц а 8. Предельный угол полного внутреннего отражения на границе с воздухом Вещество i пр , в градусах Вещество i пр , в градусах Вода
49 Стекло (легкий крон) 40 Сероуглерод 38 Стекло (тяжелый флинт) 34 Глицерин
43 Алмаз
24 внутрь пузырьков. Это особенно заметно на тех воздушных пузырьках, которые всегда имеются на стеблях и листьях под- водных растений и которые на солнце кажутся сделанными из серебра, т. е. из материала, очень хорошо отражающего свет. Полное внутреннее отражение находит себе применение в устройстве стеклянных поворотных и оборачивающих призм, действие которых понятно из рис. 187. Предельный угол для призмы составляет 35–40 ◦ в зависимости от показателя прелом- ления данного сорта стекла; поэтому применение таких призм Рис. 187. Ход лучей в стеклянной поворотной призме (а), оборачиваю- щей призме (б) и в изогнутой пластмассовой трубке — световоде (в) не встречает затруднений в отношении подбора углов входа и вы- хода световых лучей. Поворотные призмы с успехом выполняют функции зеркал и выгодны тем, что их отражающие свойства остаются неизменными, тогда как металлические зеркала тускне- ют с течением времени из-за окисления металла. Надо заметить, что оборачивающая призма проще по устройству эквивалентной
232 Гл. IX. Основные законы геометрической оптики ей поворотной системы зеркал. Поворотные призмы применяют- ся, в частности, в перископах.
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|