Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. На этой лекции мы с вами продолжаем обсуждать взаимодействие светового пучка с границей раздела двух сред. Помните, когда мы изображали падению пучка на границу двух сред мы обнаружили, что часть светового пучка отражается, а часть уходит внутрь второй среды. И на этой лекции мы поговорим о второй части светового пучка - о преломленном луче.
И возникает вопрос как же связаны углы между собой и во-вторых можно сформулировать еще один закон - первый закон преломления, который очень похож на первый закон отражения. Давайте вспомним первый закон отражения.
Первый закон отражения - луч падающий и луч отраженный и перпендикуляр к отражающей поверхности, проходящий через точку падения лежат в одной плоскости.
Достаточно заменить отражающая поверхность на преломляющую поверхность или, просто, границу раздела двух прозрачных сред и заменить отраженный луч на преломленный луч и у нас получится первый закон преломления. Давайте сформулируем его в строгой формулировке.
Первый закон преломления - падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к преломляющей поверхности, проведенный через точку падения лежат в одной плоскости.
Второй закон преломления связывает угол падения и угол преломления, т.е он является аналогом второго закона отражения. Но в случае второго закона отражения мы уже говорили о том, что угол отражения равен углу падения, а в нашем случае они разные и попробуем разобраться как они связаны. Самая простая зависимость - это прямо пропорциональная зависимость. Угол преломления может быть в какое-то количество раз меньше угла отражения? Давайте это проверим и для этого нам необходимо поставить опыт...
И так что мы с вами видим в этом опыте? Мы видим, что прямая пропорциональность не связывает, заданные нами углы, но отношение синуса угла падения к синусу угла отражения везде где-то одно и то же, где-то чуть больше или чуть меньше, но это связано с тем, что наши измерения были достаточно грубы, так как цена деления угломерного прибора, которым мы измеряли была 10 градусов. И если быть строгим и честным, то точность с которой мы измеряем должна быть равно 5 градусам. Конечно, мы точнее измеряли...плюс минус 1 градус, но тем не менее несмотря на погрешности измерений, мы можем установить такой факт: отношения синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная. Мы в опыте в качестве второй среды использовали прозрачный пластик - оргстекло. В качестве первой - воздух. Оказывается, что если бы в качестве второй среды, мы взяли бы какую-нибудь вторую среду, например: воду или, просто, стекло, хрусталь, алмаз, керосин или какие-то другие прозрачные среды, то все равно отношения синуса угла падения к синусу угла преломления было бы примерно одним и тем же при эксперименте, а теоретически это была бы постоянная величина. И то что это постоянная величина мы об этом узнаем на более поздних лекциях, а пока что нужно понять, что эта величина будет постоянная, но для каждых двух сред - это отношение будет свое. Конкретно для нашего случая - эта величина где-то 1,45. Для стекла - эта величина может составлять где-то 1,5; 1,6 может быть 1,7 и она зависит от сорта стекла. Для воды - это будет 1,33. Для алмаза - это будет 2,41. Т.е отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред и у нее есть свое название. Она называется относительный показатель преломления второй среды по отношению к первой. И то что мы сейчас с вами сформулировали - это есть второй закон преломления. Этот закон еще называется законом Снеллиуса. Этот закон был открыт ученым нидерландского происхождения - Снеллом Виллебрордом. И давайте сформулируем второй закон преломления.
Относительный показатель преломления второй среды по отношению к первой (второй закон преломления или закон Снеллиуса) - отношение синуса угла падения к синусу угла преломления, есть величина постоянная для данных двух сред и называемая относительным показателем преломления второй среды относительно первой.
И давайте запишем формулу отражающую этот закон.
Ну а теперь давайте поймем какой физический смысл имеет этот закон...
Физический смысл относительного показателя преломления - относительный показатель преломления показывает во сколько раз скорость света во второй среде меньше, чем скорость света в первой среде.
А теперь давайте приведем некоторые справочные данные абсолютных показателей преломления различных веществ.
И давайте запишем еще одно очень важное определение.
Среда в которой света распространяется медленнее, или другими словами, абсолютный показатель преломления больше получила название оптически более плотной среды. Давайте сформулируем более строгое определение.
Среда называется оптически более плотной, если ее абсолютный показатель преломления больше. И давайте вот на что еще обратим наше внимание.
А теперь давайте рассмотрим второй случай, когда свет падает из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду.
И так мы с вами выяснили, что угол преломления может быть больше угла падения и не обязательно меньше и в этом легко убедиться на опыте...
Принцип обратимости световых лучей - если падающий луч пустить по пути отраженного луча, то новый отраженный луч пойдет по пути старого падающего луча; Если падающий луч пустить по пути преломленного, то новый преломленный луч пойдет по пути прежнего падающего.
Этот принцип обратимости световых лучей еще не раз пригодится на следующих наших лекциях.
На этом мы эту лекцию закончим.
Если тебе понравилось, пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора.