3. Основные положения лучевой оптики.

Лучевая оптика базируется на трёх основных положениях:

- прямолинейности распространения света в однородной среде;

- на границе раздела двух оптически разнородных сред при условии, что такая граница представляет собой идеально гладкую поверх­ность, происходит преломление света;

- независимости распространения света.

4. Абсолютный и относительный показатель преломления. Полное внутреннее отражение.

Абсолютным показателем преломления для данной прозрачной среды называется отношение скорости распространения света в вакууме к скорости распространения света в данной среде.

Поскольку значение «n» зависит от длины волны света (λ) и от температуры, то её измерение проводят при монохроматическом свете и постоянной температуре.

Очевидно, при переходе из более плотной среды (стекло, рис. 1) в менее плотную (воздух) луч удалится от нормали, а показатель преломления примет обратное соотношение:

(2)

Показатель преломления как постоянная величина является характеристикой вещества (подобно температуре плавления).

Свет как электромагнитное излучение при прохождении через однородную прозрачную среду, взаимодействуя с её частицами (молекулами, атомами, ионами), изменяет свою скорость. Наибольшая скорость распространения света достигается в вакууме ( С₀ = 3·10⁸ м/с). В воздухе скорость света (С_в) уменьшается, и значение абсолютного показателя преломления воздуха (N_в) составляет:

(3)

Относительный показатель преломления определённой среды «n_с»– это отношение скорости света в воздухе к скорости света в исследуемой среде (С_с):

(4)

Таким образом, абсолютный и относительный показатели преломления воздуха связаны между собой соотношением:

(5)

Для жидких и твердых тел n определяют, как правило, относительно воздуха, а для газов – относительно вакуума.

Полное внутреннее отражение

α ₀ = 90⁰

а α Среда А

(воздух)

а₀ 0

(стекло) Среда В

а¹ β₀ b¹

b₀

β

b

Рис.2. Схема направления распространения лучей при полном

Внутреннем отражении.

b_оOa о – распространение луча при предельном угле;

b¹Oa¹ - распространение лучей при полном внутреннем отражении

Угол β₀ называется предельным углом полного внутреннего отражения, превышение которого приводит к полному отражению светового луча.

На измерении предельного угла основан принцип работы рефрактометров.