Физика

Полное отражение света. Предельный угол

Поместим источник света в какую-либо прозрачную среду и будем наблюдать переход светового излучения в среду оптически менее плотную, например, в воздух (рис. 29.20).

На поверхности раздела свет будет и отражаться, и преломляться; по мере увеличения угла падения i энергия отраженного света будет возрастать, а энергия преломленного света — убывать. Кроме того, можно еще заметить, что при некотором угле падения iп преломленный луч скользит по поверхности раздела сред, а при угле падения, большем iп, преломленных лучей вообще нет. Явления такого рода можно обнаружить только в тех случаях, когда свет падает на поверхность раздела со стороны среды оптически более плотной, т. е. когда лучи при преломлении удаляются от перпендикуляра к поверхности раздела сред. Явление, при котором световое излучение полностью отражается от поверхности раздела прозрачных сред, называют полным отражением света.

Граница, отделяющая частично отраженные лучи от полностью отраженных лучей, определяется величиной угла iп (рис. 29.20). Угол падения лучей iп, при котором их угол преломления β равен π/2, называют предельным углом падения. Заметим, что полное отражение происходит только у тех лучей, которые падают на поверхность раздела под углом i, большим предельного угла iп. Величину предельного угла в каждом случае можно определить по относительному показателю преломления двух сред: Действительно, поскольку для угла iп угол β=π/2, из формулы (29.9) имеем:

sin iп /sin (π/2) = n2/n1.

Учитывая, что sin (π/2) = 1, окончательно получим:

sin iп = n2/n1. (29.11)

Когда световое излучение переходит из какой-либо среды в вакуум (в воздух), отношение (29.11) принимает вид:

sin iп = 1\n,      (29.11а)

(Объясните, почему при переходе лучей из среды оптически менее плотной в среду более плотную полное отражение невозможно.)

Полая пробирка, опущенная в воду, и пузырьки газа в воде иногда блестят, как посеребренные. Это явление объясняется полным отражением лучей на границе жидкости или твердого тела с газообразной средой. Полное отражение света используется при устройстве светопроводящих волокон. Свет направляют внутрь прозрачного волокна через один торец, а выходит он через другой торец, многократно отражаясь от стенок волокна и следуя всем его изгибам.

Светопроводы используются для оптической связи. С помощью модуляции света, идущего по светопроводу, можно передавать по нему несравненно больший поток информации, чем по обычному высокочастотному кабелю.

По пучку светопроводящих волокон можно передавать изображение предмета, помещенного перед торцом пучка. Это используется в медицине для осмотра внутренних органов больного (при этом часть волокон используется для внутреннего освещения).

content

Share
Published by
content

Recent Posts

Копирование и размножение планов и карт

Если основа оригинала (карты пли плана) прозрачна, то копию можно снять при помощи стола со…

6 месяцев ago

Решение задач на топографических планах (картах)

Определение координат точки. Пусть точка А (рис. 32) находится в квадрате, абсциссы и ординаты вершин…

6 месяцев ago

Рельеф местности и способы его изображения

Рельефом местности называется совокупность неровностей физической поверхности земли. В зависимости от характера рельефа местность делят…

7 месяцев ago

Условные знаки топографических планов и карт

Для обозначения на планах и картах различных предметов местности, применяются специально разработанные условные знаки. Для обличения…

7 месяцев ago

Номенклатура карт и планов

В инженерной геодезии чаще всего пользуются топографическими картами. Их составляют в масштабах 1:10000, 1:25000, 1:50000…

7 месяцев ago

Масштабы

Масштабом называется отношение длины отрезка линии на плане (профиле) к соответствующей проекции этой линии на…

7 месяцев ago