Геометрическая оптика. Преломление

Закон отражения

Начнем с самого простого и интуитивно понятного: угол падения равен углу отражения:

Углы всегда измеряют от НОРМАЛИ (это, кстати, вектор), помни это! Если сказано от горизонта – окей. Но если не сказано – то всегда строго от НОРМАЛИ.

Существуют построения изображений в сферическом зеркале, но этим еще не загружают и без того перегруженный ЕГЭ, поэтому и я пока перегружать не буду.

Законы преломления

Уже так просто не будет. Начнем с хода луча через плоскопараллельную пластину. Короче через толстенькую стекляшку:

Когда луч входит из менее плотной (оптически) среды в более плотную, как у нас, из воздуха попадает в стекло, луч после преломления ПРИЖИМАЕТСЯ К НОРМАЛИ, а при выходе из более плотной в менее плотную, он снова отдаляется от нормали. Это происходит из-за скорости света, но об этом мы еще поговорим.

Степень преломления зависит от коэффициента преломления одной среды n1 относительно другой n2. И соотносятся формулой:

Обрати внимание, пропорциональность обратная. И коэффициент преломления воздуха n1 равен 1, поэтому его можно не писать.

Но если говорить по правде, то преломление происходит из-за изменения скорости распространения света в зависимости от среды. Чем плотнее среда, тем меньше скорость света. Поэтому справедливо и такое соотношение:

Где с – это скорость света в вакууме, или в воздухе, она, кстати, равна 300000000 м/с (8 ноликов, можешь не считать). Но как мы помним, коэффициент преломления в воздухе 1, поэтому чаще можно увидеть формулу:

Рубрика, интересные факты, чтобы батя похвалил: из-за того, что разные цвета имеют разную длину волны, а длина волны связана со скоростью распространения света, то свет разных цветов распространяется в среде (например стекло) с разной скоростью, из-за чего мы наблюдаем дисперсию света, то есть разложение белого пучка света на составляющие цвета. Радугу мы видим по этой же причине.

Ход луча в призме

В ЕГЭ может встретиться задача на различный ход лучей при переходе из одной среды в другую. Я покажу такой ход через треугольную призму. Нарисовать ход луча просто, главное помни золотое правило: при переходе из менее плотной в более плотную луч прижимается к нормали, наоборот – отдаляется.

Еще одно интересное явление, которое встречается в задачах ЕГЭ (и оно реально интересное):

Угол полного внутреннего отражения

Как ты помнишь, совсем недавно, целых несколько строчек назад, я говорил, что при переходе из более плотной среды в менее плотную, угол отдаляется от нормали. И если увеличивать угол падения, в какой-то момент он отдалится так, что уже не выйдет наружу. Например, если светить чем-то из воды в воздух. После этого вода (вернее граница вода-воздух) для луча будет работать как зеркало:

Из тригонометрии ты знаешь (ты же сдаешь профиль, значит точно знаешь) что синус 90 градусов равен 1, поэтому формула для предельного угла отражения:

Где n – это коэффициент преломления среды, 1 сверху говорит о том, что сверху воздух.

Оптику нельзя надолго разделять, говорят, один раздел без другого умирает, как попугаи неразлучники. Поэтому срочно продолжай читать следующую тему – линзы.