Question

Світловий промінь проходить межу між середовищами з різними показниками заломлення. Що залишається незмінним?

Answer 1

Ответ:

Проведемо дослід (рис. 12.2). На плоску поверхню прозорого скляного півциліндра, закріпленого на оптичній шайбі, спрямуємо вузький пучок світла, — світло не тільки відіб’ється від поверхні циліндра, але й частково пройде крізь скло. Отже, під час переходу з повітря в скло напрямок поширення світла змінюється.

І Зміну напрямку поширення світла на межі поділу двох середовищ називають заломленням світла.

Кут у (гамма), утворений заломленим променем і перпендикуляром до межі поділу двох середовищ, проведеним із точки падіння променя, називають кутом заломлення.

Провівши низку дослідів з оптичною шайбою, помітимо, що зі збільшенням кута падіння кут заломлення теж збільшується, а зі зменшенням кута падіння кут заломлення зменшується (рис. 12.3). Якщо ж світло падає перпендикулярно до межі поділу двох середовищ (кут падіння а = 0), напрямок поширення світла не змінюється.



Першу згадку про заломлення світла можна знайти в працях давньогрецького філософа Арістотеля (IV ст. до н. е.), який замислювався: «Чому палиця у воді здається переламаною?». А от закон, який кількісно описує заломлення світла, був установлений лише в 1621 р. голландським природознавцем Віллебрордом Снелліусом (1580-1626).

Закони заломлення світла:

1. Промінь падаючий, промінь заломлений і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, встановлений із точки падіння променя, лежать в одній площині.

2. Відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для двох даних середовищ є величиною незмінною:



де п2 ! — фізична величина, яку називають відносним показником заломлення середовища 2 (середовища, в якому світло поширюється після заломлення) відносно середовища 1 (середовища, із якого світло падає).

Дізнаємося про причину заломлення світла

Чому ж світло, переходячи з одного середовища в інше, змінює свій напрямок?

Річ у тім, що в різних середовищах світло поширюється з різною швидкістю, але завжди повільніше, ніж у вакуумі. Наприклад, у воді швидкість поширення світла в 1,33 разу менша, ніж у вакуумі; коли світло переходить із води в скло, швидкість поширення світла зменшується ще в 1,3 разу; у повітрі швидкість поширення світла в 1,7 разу більша, ніж у склі, й лише трохи менша (приблизно в 1,0003 разу), ніж у вакуумі.

Саме зміна швидкості поширення світла в разі переходу з одного прозорого середовища в інше є причиною заломлення світла.

Прийнято говорити про оптичну густину середовища: чим менша швидкість поширення світла в середовищі (чим більший показник заломлення), тим більшою є оптична густина середовища.

Як ви вважаєте, оптична густина якого середовища більша — води чи скла? оптична густина якого середовища менша — скла чи повітря?

З'ясовуємо фізичний зміст показника заломлення

відносний показник заломлення (п2 і) показує, у скільки разів швидкість поширення світла в середовищі 1 більша (або менша), ніж швидкість поширення світла в середовищі 2:



Згадавши другий закон заломлення світла:



маємо:



Answer 2

Світловий промінь, який проходить межу між двома середовищами з різними показниками заломлення, зазнає явища заломлення, але зберігає певні характеристики. Основні характеристики, які залишаються незмінними в цьому процесі, включають такі:

1. Частота світла: Частота світла, тобто його коливання, залишається незмінною під час заломлення. Це означає, що світловий промінь не міняє свою кольорову складову при заломленні.

2. Час зменшення швидкості: Час, за який світловий промінь змінює свою швидкість при заломленні, також залишається незмінним. Це важливо для забезпечення виконання законів збереження енергії.

3. Час нормальної лінії: Час, який світловий промінь витрачає на перетин з площиною межі між середовищами під кутом до цієї межі (так звана нормальна лінія), також залишається незмінним.

Закони заломлення світла описують зміну напрямку руху світлового променя при переході через межу двох середовищ і базуються на цих збереженнях. Один з таких законів - закон Снелла-Дескатиуса, який визначає взаємозв'язок між кутами заломлення і показниками заломлення в обох середовищах.

Загалом, під час заломлення світла зберігаються фундаментальні параметри, які визначають його характер і являються важливими для розуміння та опису цього оптичного явища.