Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
б) Угол отражения равен углу падения /=/' (рис. V.l.2,а).
Законы отражения справедливы при обратном направлении хода световых лучей. Луч, распространяющийся по пути отраженного, отражается по пути падающего луча (обратимость хода световых лучей) (рис. V.1.2, б).
5°. Отражение света, удовлетворяющее этим законам, называется зеркальным. Если условие зеркальности отражения не выполняется, то законы отражения несправедливы и отражение света называется диффузным.
6°. Законы преломления света:
а) Лучи падающий, преломленный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.
б) Отношение синусов углов падения и преломления есть величина постоянная, равная относительному показателю преломления данных двух сред (п. 2е);
sin і _ n2 _
346 отдел V. ГЛ. 1. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) оптика
Падающий и преломленный лучи взаимно обратимы: если падающий луч будет пущен по направлению преломленного луча, то луч преломленный пойдет по направлению падающего.
7°. Законы отражения и преломления света справедливы для однородных изотропных сред в отсутствие поглощения света.
8°. Если световые лучи из оптически более плотной среды / падают на границу раздела с оптически менее плотной средой 2, например из стекла в воду (рис. V.1.3), то при углах
Рис. V.1.3
падения t'^t'np, где sin (np=n2i, преломления света не происходит. При условии t = /np угол преломления г=л/2, и при t>fnp свет не переходит во вторую среду. Это явление называется полным отражением. Угол /пр называется предельным углом полного отражения. Если свет переходит из вещества с абсолютным показателем преломления пх=п в воздух, где пг7а\, то условие полного отражения примет вид
sin/Пр= ¦^-
Задача. Глаз наблюдателя расположен так, что стенка плоскодонной чашки полностью закрывает дно. Если в чашку налить жидкость до краев, то наблюдателю будет виден рисунок в центре дна чашки. Высота чашки 8,1 см, диаметр 14 см (рис. V.1.3*).
Определить относительный показатель преломления жидкости и кажущуюся глубину h чашки.
Дано: СЛ=8,1 см, C? = 14 см.
Найти: пи, h.
1.3. ПЛОСКОЕ ЗЕРКАЛО. ПЛОСКОПАРАЛЛЕЛЬНАЯ ПЛАСТИНКА 347
Решение: В пустой чашке световой луч идет по направлению BA и глаз не видит дна и рисунка. В жидкости луч от рисунка идет по направлению OA, затем преломляется и попадает в глаз наблюдателя. Относительный показатель
Рис. V.1.3*
sin» ,т
преломления жидкости п2, = . Углы і и г определяются из треугольников ACB и АСО:
tg і = -7Л~ = 87і = 1'7' угол l = 60°' tg г = 1^- = "2t|j = 0.86, угол г = 40°.
~ sin 60° 0,86 , т л
Тогда n„i = . = л ск = 1,33. Такой относительный по-21 sin 40 0,65
казатель преломления имеет вода.
Из рисунка видно, что «кажущаяся глубина» чашки
h = АС/2, h = (8,1/2) см « 4,0 см.
1.3. Плоское зеркало. Плоскопараллельная пластинка. Призма
Г. Каждая точка S источника света *) в геометрической оптике считается центром расходящегося пучка лучей, который называется гомоцентрическим. Если после отражений и преломлений в различных средах пучок остается гомоцентрическим, то его центр S' называется изображением точки S в оптическом устройстве.
*) В главе 1 отдела V мы рассматриваем только монохроматический свет (IV.4.2.50).
348 отдел v. ГЛ. 1. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ (ЛУЧЕВАЯ) ОПТИКА
Рис. V.1.4 Рис. V.l.5
ружено, например, фотоэлементом (V.5.4.10) или светочувствительной бумагой. При мнимом изображении этого не происходит — световые лучи как бы выходят из точки, в которой обнаружить энергию нельзя. Однако существенно,
что и при мнимом изображении точки на сетчатке глаза всегда возникает ее действительное изображение (V.l.7.3°).
2°. Гомоцентрический световой пучок, выходящий из точки S источника, после отражения в плоском зеркале AC (рис. V.l.4) остается гомоцентрическим. Точка S1 является мнимым изображением точки S. Ее положение определяется пересечением продолжения любых двух лучей, попадающих в глаз, например AB и CD. Линия SSi перпендикулярна к плоскости зеркала, причем SO=OSi. Для того чтобы найти изображение точки в плоском зеркале, достаточно на перпендикуляре, опущенном из точки на зеркало, отложить за зеркалом такое же расстояние. Геометрические
Изображение S' называется действительным, если в точке S' пересекаются сами лучи пучка, и мнимым, если в ней пересекаются продолжения этих лучей. В точке, где возникает действительное изображение, происходит концентрация энергии световых лучей, и это может быть обна-
1.4. сферические зеркала
349
размеры протяженного источника света и его мнимого изображения в плоском зеркале одинаковы (рис. V.1.5).
3°. После прохождения плоскопараллельной пластинки (рис. V.l.6) лучи выходят под тем же углом І, под которым на нее падают. Пластинка смещает луч света параллельно самому себе на расстояние
где d — толщина пластинки, і — угол падения лучей, п — показатель преломления материала пластинки по отношению к окружающей среде. Светящаяся точка 5 источника или освещенного предмета кажется приближенной к поверхности пластинки на расстояние
