011 Отражение и преломление света на границе между диэлектриками. Случай нормального падения на границу раздела. Закон Брюстера и его физический смысл. Явление полного внутреннего отражения.
БРЮСТЕРА
ЗАКОН -
соотношение между показателем преломления
n
диэлектрика
и таким углом падения
на
него естественного (неполяризованного)
света, при к-ром отражённый от поверхности
диэлектрика свет полностью поляризован.
При этом отражается только компонента
электрич.
вектора световой волны, перпендикулярная
плоскости падения, т. е. параллельная
поверхности раздела; компонента
,
лежащая в плоскости падения, не отражается,
а преломляется (рис.). Это происходит
при условии
.
Угол
наз.
углом Брюстера. Поскольку в силу закона
преломления
,
где
-
угол преломления, то из Б. з. следует
,
т. е. угол между отражённым и преломлённым
лучами составляет 90°.
Рассмотрим
пример, когда преломление воздуха будет
происходить на границе стекло (
)
- воздух (
).
В этом случае
>
,
а угол падения 
меньше угла преломления 
,
где стекло является первой средой, а
воздух - второй. Если 
- показатель
преломления
стекла относительно воздуха, то показатель
преломления воздуха относительно стекла
будет равен 
.
Тогда закон преломления света можно
записать следующим образом: 
- формула преломления (при
>
средой, а воздух - второй. Если
- показатель
преломления).
При увеличении угла падения увеличивается и угол преломления. На приведенной анимации можно заметить, что при определенном угле падения, близком к 90, преломленный луч практически исчезает, а вся энергия падающего луча переходит в энергию отраженного.
При
некотором значении угла падения aпр
(этот угол называется предельным
углом падения),
преломленный луч распространяется
вдоль границы раздела двух сред, то есть
угол преломления в этом случае равен
90
Однако, как правило, заметить распространение
преломленного луча вдоль границы раздела
практически невозможно, так как
интенсивность светового луча становится
близкой нулю. Уравнения, для нахождения
можно записать следующим образом:
Т.к.
,
то 
,
значит 
Из этого равенства можно найти значение предельного угла. Например для воды (n=1.33) он оказывается равным 48 35', для стекла (n=1.5) он принимает значение 41 50', для алмаза (n=2.4) этот угол составляет 24 40'.
Если световой луч падает на границу раздела сред под углом > , то он вообще не проникает во вторую среду, а вся световая энергия падающего луча передается лучу отраженному. Это явление называется полным внутренним отражением. Необходимым условием, для полного внутреннего отражения, является ход луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную ( > ).
Электричество и магнетизм
Роль электромагнитных взаимодействий в природе. Электрический заряд и его дискретность. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряжённость электрического поля.
Поток вектора напряжённости электростатического поля. Теорема Гаусса и её применение для расчёта электрических полей.
Работа электростатического поля. Потенциальность электрического поля. Потенциал. Связь потенциала электрического поля с напряжённостью.
Электрическое поле при наличии проводников. Распределение зарядов на поверхности проводника. Поле вблизи поверхности проводника. Электростатическая защита.
Электростатическое поле при наличии диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Теорема Гаусса при наличии диэлектриков.
Ёмкость уединённого проводника. Система проводников. Конденсаторы и их ёмкость. Соединение конденсаторов. Энергия заряжённого конденсатора.
Электрический ток. Сила и плотность тока. Условия возникновения и существования электрического тока.
Источник ЭДС. Закон Ома для замкнутой цепи и участка цепи. Законы Ома и Джоуля- Ленца в интегральной и локальной формах.
Природа носителей заряда в металлах. Классическая теория электропроводности и её затруднения. Зависимость электропроводности от температуры.
Электрические цепи. Правила Кирхгофа.
Собственная проходимость полупроводников. Примесная проводимость. Доноры и акцепторы. Температурная зависимость проводимости полупроводников.
Магнитное поле. Поле элементарного тока. Магнитный момент элементарного тока. Механизмы намагничивания.
Диамагнетики и парамагнетики. Природа диамагнетизма.
Ферромагнетизм. Петля гистерезиса. Зависимость ферромагнитных свойств от температуры. Домены.
Закон взаимодействия элементов тока. Полевая трактовка законов взаимодействия элементов тока. Магнитное поле. Индукция магнитного поля.
Вектор магнитной индукции. Закон Био-Савара_Лапласа.
Движение заряженной частицы в магнитном поле. Сила Лоренца.
Электромагнитная индукция. Индукция токов в движущихся проводниках. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.
Индуктивность контура. Явление самоиндукции. Магнитная энергия тока.
Переменные ток. Свободные и вынужденные колебания в контуре. Закон Ома для цепи переменного тока. Импеданс. Работа и мощность переменного тока.
Оптика
Основные понятия и законы геометрической оптики (закон прямолинейного распространения света, закон независимости световых пучков, закон отражения, закон преломления).
Преломление света в сферической поверхности. Линзы. Формула тонкой линзы. Построение изображения в линзах.
Шкала электромагнитных волн. Оптический диапазон электромагнитных волн. Структура и свойства плоских электромагнитных волн. Энергия электромагнитных волн.
Интенсивность света. Фотометрические понятия и величины. Электроэнергетические и световые фотометрические величины. Эталон силы света. Соотношения между энергетическими и световыми величинами.
Когерентность. Явление интерференции. Методы осуществления интерференции. Схема Юнга.
Принципы Гюйгенса-Френеля. Законы Френеля. Дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Метод зон Френеля.
Дифракция Фраунгофера на щели и на двух щелях.
Дифракционная решётка. Распределение интенсивности при дифракции на решётке, условия максимумов и минимумов. Главные и дополнительные максимумы.
Основные характеристики спектральных приборов. Дисперсия, область дисперсии, разрешающая способность. Применение дифракционной решётки и призмы в качестве спектральных приборов.
Оптические приборы: лупа, микроскоп, телескоп. Оптическая схема, увеличение. Разрешающая способность оптических приборов.
Отражение и преломление света на границе между диэлектриками. Случай нормального падения на границу раздела. Закон Брюстера и его физический смысл. Явление полного внутреннего отражения.