Повне відбивання світлаРозділ V. Електромагнітні хвилі, 11 клас

РозробивВчитель I категорії НВК “Локачинська ЗОШ І-ІІІ ступенів-гімназія”Денисевич Ярослав Антолійович

Приклади відбивання світла

Задача:Промінь світла падає із води на межу поділу «вода-повітря» під кутом 50°. Знайти кут заломлення променя у повітрі.

Розв’язання

І спосіб.

Враховуючи, що α1=50°, п1=1,33, п2=1,00029≈1, шукаємо α2 за допомогою закона заломлення світла.

Маємо п1∙sin α1= п2∙sin α2, звідки sin α2=1,33 ∙0,766=1,0188.

Синус кута більший від одиниці! Парадокс.

ІІ спосіб.

Врахуємо показник заломлення повітря. Маємо

Синус кута більший від одиниці! Парадокс.

0185,100029,1

766,033,1sin 2

Дослід. Заломлення світлового променя при різних кутах падіння на межу «скло-повітря»:

а) кут падіння – біля 30°; б) кут падіння – біля 40°; в) кут падіння дорівнює куту повного відбивання

Рис. 1.

Якщо збільшувати кут падіння α, то досягнувши граничного значення кута α (назвемо його кутом повного внутрішнього відбиття), β = 90°.

При цьому куті падіння і більших кутах заломлений промінь вже не може проникнути в друге середовище, а відбивається – відбувається повне внутрішнє відбиття світла.

Кут падіння, за якого все світло починає повністю відбиватися в перше середовище, називається граничним кутом повного відбивання.

Закон заломлення світла дозволяє пояснити цікаве і практично важливе явище – повне відбиття світла.

Рис.1

Знайдемо зв’язок граничного кута повного відбивання з відносним показником заломлення оптично більш густого середовища.

,1

sin

sin1 n

n де n1 – відносний показник заломлення другого

(менш густого) середовища;

n – відносний показник першого середовища.

В цьому випадку закон заломлення запишемо такЯкщо кут падіння дорівнює граничному, то кут заломлення дорівнює 90°. Отже, sin =1 і

.1

sinnn

Явище повного внутрішнього відбиття легко спостерігати на простому досліді. Налийте в склянку воду і підніміть її дещо вище рівня очей. Поверхня води, якщо розглядати її знизу крізь склянку, здаватиметься блискучою, неначе срібною, це і буде явищем повного внутрішнього відбивання світла.

Повне внутрішнє відбиття використовують у волоконній оптиці. Це явище зумовило революцію в передаванні інформації, широко використовується в медицині.

Промінь світла, спрямований на торець скляного стрижня, поширюватиметься в ньому на значні відстані практично без послаблення. При цьому світло не виходитиме за межі скляного стрижня, зазнаючи численних відбивань на межі скло—повітря.

На поширення світла не впливає форма стрижня. З багатьох таких стрижнів-волокон виготовляють волоконні світловоди, за допомогою яких передають зображення.

Рефрактометр - пристрій, призначений для визначення показника заломлення рідини. У медицині рефрактометри застосовуються для визначення концентрації речовини у розчині (наприклад, вмісту білка в сироватці крові).

Повне внутрішнє відбивання лежить в основі проведення світла по світловолокну:Світловоди, що складаються з кількох десятків світловолокон, застосовують в ендоскопах.

Ендоскоп - прилад для розглядання внутрішніх порожнин тіла людини.

Для оптичних спостережень мікроскопічних об'єктів використовують мікроскопи, які дають збільшення до 1000 разів.

Поняття граничного кута повного відбивання лежить в основі дії багатьох приладів

Висновки При переході променя з оптично більш густого

середовища в оптично менш густе може спостерігатись явище повного відбивання, коли промінь в друге середовище не переходить, а відбивається від межі.

Найменший кут падіння, при якому вже відбувається повне відбивання, називається граничним кутом повного відбивання.