Закон преломления света. Абсолютный и относительный показатели преломления. Полное внутреннее отражение.
Преломление света — явление, при котором луч света, переходя из одной среды в другую, изменяет направление на границе этих сред.
Преломление света происходит по следующему закону:
Падающий и преломленный лучи и перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред:
,
где α — угол падения,
β — угол преломления,
n — постоянная величина, не зависящая от угла падения.
При изменении угла падения изменяется и угол преломления. Чем больше угол падения, тем больше угол преломления.
Если свет идет из среды оптически менее плотной в более плотную среду, то угол преломления всегда меньше угла падения:
Луч света, направленный перпендикулярно к границе раздела двух сред, проходит из одной среды в другую без преломления.
абсолютный показатель преломления вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде n=c/v
Величина n, входящая в закон преломления, называется относительным показателем преломления для пары сред.
Величина n есть относительный показатель преломления среды В по отношению к среде А, а n’ = 1/n есть относительный показатель преломления среды А по отношению к среде В.
Эта величина при прочих равных условиях больше единицы при переходе луча из среды более плотной в среду менее плотную, и меньше единицы при переходе луча из среды менее плотной в среду более плотную (например, из газа или из вакуума в жидкость или твердое тело). Есть исключения из этого правила, и потому принято называть среду оптически более или менее плотной, чем другая.
(Абсолютный — относительно вакуума.
Относительный — относительно любого другого вещества (того же воздуха, например).
Относительный показатель двух веществ есть отношение их абсолютных показателей.)
Полное внутреннее отражение — внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. Коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.
В оптике это явление наблюдается для широкого спектра электромагнитного излучения, включая рентгеновский диапазон.
В геометрической оптике явление объясняется в рамках закона Снелла. Учитывая, что угол преломления не может превышать 90°, получаем, что при угле падения, синус которого больше отношения меньшего показателя преломления к большему показателю, электромагнитная волна должна полностью отражаться в первую среду.
В соответствии с волновой теорией явления, электромагнитная волна всё же проникает во вторую среду — там распространяется так называемая «неоднородная волна», которая экспоненциально затухает и энергию с собой не уносит. Характерная глубина проникновения неоднородной волны во вторую среду порядка длины волны.
Законы преломления света.
Из всего сказанного заключаем:
1 . На границе раздела двух сред различной оптической плотности луч света при переходе из одной среды в другую меняет своё направление.
2. При переходе луча света в среду с большей оптической плотностью угол преломления меньше угла падения; при переходе луча света из оптически более плотной среды в среду менее плотную угол преломления больше угла падения.
Преломление света сопровождается отражением, причём с увеличением угла падения яркость отражённого пучка возрастает, а преломлённого ослабевает. Это можно увидеть проводя опыт, изображённом на рисунке. Следовательно, отражённый пучок уносит с собой тем больше световой энергии, чем больше угол падения.
Пусть MN -граница раздела двух про зрачных сред, например, воздуха и воды, АО-падающий луч, ОВ — преломленный луч, -угол падения, -угол преломления, -скорость распространения света в первой среде, — скорость распространения света во второй среде .
Первый закон преломления звучит так: отношение синуса угла падения к синусу угла преломления является постоянной величиной для данных двух сред:
, где — относительный показатель преломления (показатель преломления второй среды относительно первой).
Второй закон преломления света очень напоминает второй закон отражения света:
infopedia.su
Закон преломления света
Модель представляет собой анимированную иллюстрацию по теме «Закон преломления света». Рассматривается система вода–воздух. Прорисовывается ход падающего, отраженного и преломленного лучей.
Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления γ есть величина, постоянная для двух данных сред:
Постоянную величину n называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления.
Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления:
Закон преломления света находит объяснение в волновой физике. Согласно волновым представлениям, преломление является следствием изменения скорости распространения волн при переходе из одной среды в другую. Физический смысл показателя преломления – это отношение скорости распространения волн в первой среде υ1 к скорости их распространения во второй среде υ2:
Абсолютный показатель преломления равен отношению скорости света c в вакууме к скорости света υ в среде:
Кнопка Старт/Стоп позволяет начать или поставить на паузу эксперимент, кнопка Сброс – начать новый эксперимент.
files.school-collection.edu.ru
Показатель преломления абсолютный — Справочник химика 21
Показатель преломления. Различают абсолютный и относительный показатель преломления. Абсолютный показатель преломления — отношение скорости света в вакууме (с = 2,997925-10 м/с) к скорости света в водороде. Относительный показатель преломления — отношение скорости света в среде, из которой свет падает на границу раздела, к скорости света во второй среде, в которой лучи света преломляются. Численно показатель преломления равен отношению синуса угла падения лучей к синусу угла их преломления. Показатель преломления водорода зависит от длины волны света, т. е. от его цвета. Более коротким волнам соответствуют большие значения коэффициента преломления таким образом, оптическая плотность возрастает при переходе от длинных волн к коротким. [c.156]АБСОЛЮТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРЕЛОМЛЕНИЯ ГАЗОВ ПРИ НОРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ [c.1036]
Различают абсолютный и относительный показатели преломления. Абсолютный показатель преломления определяется как отношение скорости света в вакууме к скорости света в данной среде п — [c.105]
Абсолютный показатель преломления при нормальных условиях………. 1,0002936 [c.24]
В отличие от других абсолютных методов в оптическом способе определение температурного градиента основано на использовании температурной зависимости показателя преломления жидкости. В этом методе оригинальным путем исключается необходимость измерения температур поверхностей нагревателя и холодильника, а также расстояния между ними.
Абсолютный показатель преломления N — это отношение скорости Со распространения света в вакууме к скорости с его распространения в данной среде [c.586]
Абсолютные показатели преломления некоторых газов и паров при нормальных условиях [c.904]
Ошибки при определении абсолютной величины показателей преломления. Абсолютная величина показателя преломления воды до сих пор известна не точнее, чем до нескольких единиц пятого десятичного знака. На эту величину расходятся между собой данные разных заслуживающих доверия измерений при 20° С для желтого света натрия. Значительно больше (уже в четвертом знаке) расхождения для других длин волн и при других температурах [7], так что систематическую ошибку, вносимую величиной щ в показатель преломления раствора, можно оценить примерно в 1 10 . Она значительно больше других ошибок, почему основные результаты измерений, в отличие от общепринятого, даны ниже в виде разности А.
[c.154]Показатель преломления увеличивается с плотностью, например, при понижении температуры, но так, что молекулярная рефракция остается неизменной. Если табличные данные относятся к измерениям в абсолютном бензоле, то можно приписать некоторое увеличение ре и Пе, примеси к бензолу воды или другого веще ства с большей плотностью, чем бензол. Труднее допустить систематическую ошибку за счет прибора ИРФ-22, при помощи которого производили измерения пь, именно из-за симбатности повыше- [c.11]
Определить показатель преломления по абсолютному значению угла ф — фо, пользуясь таблицами перевода угла ф — ф в показатель преломления (таблицы прилагаются к прибору). Результаты измерений и вычислений показателя преломления записать в виде таблицы по образцу.
Скорость распространения света в разных средах различна. Этим обстоятельством объясняется явление преломления света, т. е. отклонения световых лучей от первоначального направления на границе раздела двух сред. Преломление света оценивается абсолютным и относительным показателями преломления света. [c.362]
Согласно волновой теории света, абсолютный показатель преломления — это отношение скорости света с в пустоте к скорости света [c.255]
Отсюда относительный показатель преломления ( 2-1) —это отношение скоростей распространения световых волн в двух средах или с учетом (15.12) отношение абсолютных показателей преломления двух сред [c.255]
Приступая к установлению строения вещества по молекулярной рефракции, следует прежде всего обеспечить необходимую точность исходных данных. Экспериментальные величины показателя преломления и плотности должны иметь Точность до нескольких единиц четвертого десятичного знака, легко достижимую на обычных лабораторных рефрактометрах предельного угла и при работе с пикнометрами объемом более 1—2 мл с термостатиро-ванием до 0,ГС. Абсолютное значение температуры несущественно, но обе величины (п и с1) обязательно должны быть измерены при одинаковой [c.197]
Абсолютная точность температур кипения. Определенных Хенне, составляет +0,01° С. Плотности определялись при помощи пикнометров обычным способом абсолютная точность этих определений составляет + 0,0002. Показатели преломления определялись при помощи рефрактометра Аббе специальной конструкции, сис обного измерять показатель преломления до нижнего предела 1,12. Абсолютная точность измерения составляет +0,0004. Результаты приводятся в табл. 3. [c.74]
Рефрактометрия — метод исследования и анализа веществ, основанный на измерении показателя преломления N или разницы показателей преломления веществ. Показатель преломления — постоянная величина для каждого вещества (подобно температуре плавления, удельному весу, молярному коэффициенту поглощения и др.) и таким образом характеризует данное вещество. Различают абсолютный N и относительный п показатели преломления. Свет как электромагнитное излучение при прохождении через какую-либо среду взаимодействует с частицами вещества [c.795]
Таким образом, абсолютный (по отношению к вакууму) показатель преломления воздуха N и относительный п связаны между собой зависимостью [c.796]
При получении веществ заданного строения по давно известным и многократно проверенным методикам при соблюдении всех условий синтеза идентификация полученных продуктов заключается только Б определении некоторых констант после соответствующей очистки. Такими константами являются для жидких веществ температура кипения при нормальном или другом, но вполне определенном давлении, абсолютная илн относительная плотность при стандартной температуре, показатель преломления нри указанной длине волны падающего света и т. д. Для твердых (при обычных условиях) веществ такой константой служит температура плавления, сравнительно мало зависящая от давления. Однако д
www.chem21.info
Закон преломления света. Методические материалы
Цифровой ресурс может использоваться для обучения в рамках программы основной и средней школы (базового уровня).
Модель представляет собой анимированную иллюстрацию по теме «Закон преломления света». Рассматривается система вода–воздух. Прорисовывается ход падающего, отраженного и преломленного лучей.
Краткая теория
Закон преломления света: падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления γ есть величина, постоянная для двух данных сред:
Постоянную величину n называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления.
|
Рис. 1. |
Относительный показатель преломления двух сред равен отношению их абсолютных показателей преломления:
Закон преломления света находит объяснение в волновой физике. Согласно волновым представлениям, преломление является следствием изменения скорости распространения волн при переходе из одной среды в другую. Физический смысл показателя преломления – это отношение скорости распространения волн в первой среде υ1 к скорости их распространения во второй среде υ2:
Абсолютный показатель преломления равен отношению скорости света c в вакууме к скорости света υ в среде:
Работа с моделью
Кнопка / позволяет начать или поставить на паузу эксперимент, кнопка – начать новый эксперимент.
Рекомендации по применению модели
Данная модель может быть применена в качестве иллюстрации на уроках изучения нового материала по теме «Закон преломления света». На примере этой модели можно рассмотреть с учащимися ход луча при переходе из оптически менее плотной среды в оптически более плотную.
Пример планирования урока с использованием модели
Тема «Преломление света»
Цель урока: рассмотреть явление преломления света, ход луча при переходе из одной среды в другую.
|
|||||||||||||||||||||||||
|
Таблица 1. |
Примеры вопросов и заданий
- Свет переходит из вакуума в стекло, при этом угол падения равен α, угол преломления β. Чему равна скорость света в стекле, если скорость света в вакууме равна c?
- Показатели преломления воды, стекла и алмаза относительно воздуха равны 1,33, 1,5, 2,42 соответственно. В каком из этих веществ предельный угол полного отражения имеет минимальное значение?
- Водолаз рассматривает снизу вверх из воды лампу, подвешенную на высоте 1 м над поверхностью воды. Чему равна кажущаяся высота лампы под водой?
files.school-collection.edu.ru
Показатель преломления (абсолютный и относительный)
Показа́тель преломле́ния вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде . Также о показателе преломления говорят для любых других волн, например, звуковых[1].
Показатель преломления зависит от свойств вещества и длины волны излучения, для некоторых веществ показатель преломления достаточно сильно меняется при изменении частоты электромагнитных волн от низких частот до оптических и далее, а также может ещё более резко меняться в определённых областях частотной шкалы. По умолчанию обычно имеется в виду оптический диапазон или диапазон, определяемый контекстом.
Существуют оптически анизотропные вещества, в которых показатель преломления зависит от направления и поляризации света. Такие вещества достаточно распространены, в частности, это все кристаллы с достаточно низкой симметрией кристаллической решётки, а также вещества, подвергнутые механической деформации.
Показатель преломления можно выразить как корень из произведения магнитной и диэлектрических проницаемостей среды
(надо при этом учитывать, что значения магнитной проницаемости и диэлектрической проницаемости для интересующего диапазона частот — например, оптического, могут очень сильно отличаться от статических значений этих величин).
Для измерения показателя преломления используют ручные и автоматические рефрактометры.
Отношение показателя преломления одной среды к показателю преломления второй называют относительным показателем преломления первой среды по отношению к второй. Для выполняется:
где и — фазовые скорости света в первой и второй средах соответственно. Очевидно, что относительным показателем преломления второй среды по отношению к первой является величина, равная .
Эта величина, при прочих равных условиях, обычно меньше единицы при переходе луча из среды более плотной в среду менее плотную, и больше единицы при переходе луча из среды менее плотной в среду более плотную (например, из газа или из вакуума в жидкость или твердое тело). Есть исключения из этого правила, и потому принято называть среду оптически более или менее плотной, чем другая (не путать с оптической плотностью как мерой непрозрачности среды).
Луч, падающий из безвоздушного пространства на поверхность какой-нибудь среды, преломляется сильнее, чем при падении на неё из другой среды; показатель преломления луча, падающего на среду из безвоздушного пространства, называется егоабсолютным показателем преломления или просто показателем преломления данной среды, это и есть показатель преломления, определение которого дано в начале статьи. Показатель преломления любого газа, в том числе воздуха, при обычных условиях много меньше, чем показатели преломления жидкостей или твердых тел, поэтому приближенно (и со сравнительно неплохой точностью) об абсолютном показателе преломления можно судить по показателю преломления относительно воздуха.
3-net.ru
Абсолютный показатель преломления света.
Абсолютным показателем преломления называют физическую величину, равную отношению скорости распространения света в вакууме ( c ) к фазовой скорости света в среде ( v ). Обозначают данный показатель преломления буквой ( n) . Математически данное определение показателя преломления запишем как:
Величина n, входящая в закон преломления, называется относительным показателем преломления для пары сред.
Величина n есть относительный показатель преломления среды В по отношению к среде А, а n’ = 1/n есть относительный показатель преломления среды А по отношению к среде В.
Эта величина при прочих равных условиях больше единицы при переходе луча из среды более плотной в среду менее плотную, и меньше единицы при переходе луча из среды менее плотной в среду более плотную (например, из газа или из вакуума в жидкость или твердое тело). Есть исключения из этого правила, и потому принято называть среду оптически более или менее плотной, чем другая.
Луч, падающий из безвоздушного пространства на поверхность какой-нибудь среды В, преломляется сильнее, чем при падении на нее из другой среды А; показатель преломления луча, падающего на среду из безвоздушного пространства, называется его абсолютным показателем преломления .
(Абсолютный — относительно вакуума.
Относительный — относительно любого другого вещества (того же воздуха, например).
Относительный показатель двух веществ есть отношение их абсолютных показателей.)
Что такое интерференция?
Явление интерференции свидетельствует о том, что свет — это волна.
Интерференциейсветовых волн называется сложение двух когерентных волн, вследствие которого наблюдается усиление или ослабление результирующих световых колебаний в различных точках пространства.
Интерференция света — это явление наложения когерентных световых волн, в результате которого происходит перераспределение световой энергии в пространстве.
В точках пространства, куда когерентные волны приходят в фазе, они усиливают друг друга; в точках, куда они попадают в противофазе, происходит ослабление света. На экране наблюдается характерная интерференционная картина в виде чередования темных и светлых полос — максимумов и минимумов освещенности, если падающий свет монохроматический. Заметим, что сказанное имеет место лишь тогда, когда направления колебаний светового вектора обеих волн совпадают.
В случае максимума интенсивности интерференционной картины в оптической разности хода двух когерентных волн укладывается целое число длин волн (в вакууме)
Какие волны называются когерентными.
Для образования устойчивой интерференционной картины необходимо, чтобы источники волн имели одинаковую частоту и разность фаз их колебания была постоянной. Источники, удовлетворяющие этомуусловию, называются когерентными*.
От латинского слова cohaereus — взаимосвязанный.
Волны таких источников также называются когерентными.
Когерентность волн бывает временной и пространственной. Источники, у которых разность фаз остаетсяпостоянной, называются когерентными. Наиболее простой способ создать когерентные источники – этоиспользовать реальный источник и его изображение. Существуют различные способы созданиякогерентных источников. Основные схемы наблюдения интерференции в немохроматическом светеиспользуют деление волнового фронта (обычно от точечного источника) или деление амплитуды волны. При этом создаются две когерентных волны, которые интерферируют при небольшой разности хода.
Согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается неизменной с течениемвремени для любой точки пространства называется временной когерентностью.
Согласованность волн, которая заключается в том, что разность фаз остается постоянной в разных точкахволновой поверхности, называется пространственной когерентностью.
Реальные источники практически не могут быть когерентными.
Рекомендуемые страницы:
lektsia.com
Преломление света. Волновая оптика ::Класс!ная физика
Преломление света
– это изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух сред.
Законы преломления света
Законы преломления света доказываются с помощью принципа Гюйгенса, рассматривая падающий на границу раздела двух сред свет, как плоскую волну:
1. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для двух данных сред есть величина постоянная
где n – это относительный показатель преломления (иначе показатель преломления второй среды относительно первой)
2. Луч падающий и луч преломленный лежат в одной плоскости с перпендикуляром к поверхности раздела двух сред, восстановленным в точке падения луча.
Показатель преломления
Физический смысл относительного показателя преломления (иначе показателя преломления второй среды относительно первой):
он показывает во сколько раз скорость света в той среде, из которой луч выходит, больше скорости света в той среде, в которую он входит.
Кроме того, каждая среда, через которую проходит луч света, характеризуется абсолютным показателем преломления:
Абсолютный показатель преломления — это показатель преломления среды относительно вакуума.
Он равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде.
Среда с меньшим абсолютным показателем преломления называется оптически менее плотной средой.
Помни!
Для вакуума (воздуха) абсолютный показатель преломления среды = 1.
Таким образом, вакуум обладает наименьшей оптической плотностью.
Ход лучей света в плоскопараллельной пластине
Луч света, проходя через пластину, смещается параллельно своему первоначальному направлению.
При рассматривании предметов через плоскопараллельную пластину они будут казаться смещенными.
Ход лучей света через трехгранную призму
Проходя через трехгранную призму, луч света отклоняется к основанию.
Угол отклонения луча от первоначального направления зависит от преломляющего угла призмы, показателя преломления материала призмы и угла падения:
Другие страницы по теме «Волновая оптика»:
Природа света. Измерение скорости света
Отражение света
Преломление света
Полное внутреннее отражение
Дисперсия света
Интерференция света
Дифракция света
Поляризация света
В УЧЕНОМ МИРЕ
На одной из своих лекций Давид Гильберт сказал:
– Каждый человек имеет некоторый определенный горизонт. Когда он сужается и становится бесконечно малым, он превращается в точку.
Тогда человек говорит: «Это моя точка зрения».
___
Один слишком навязчивый аспирант довел своего руководителя до того, что тот сказал ему: «Идите и разработайте построение правильного многоугольника с 655 537 сторонами». Аспирант удалился, чтобы вернуться через 20 лет с соответствующим построением (хранится в архивах в Геттингене).
___
Великий физик Гиббс был очень замкнутым человеком и обычно молчал на заседаниях ученого совета университета, в котором он преподавал. Но на одном из заседаний, когда решался вопрос о том, чему уделять в новых учебных программах больше места – математике или иностранным языкам, он не выдержал и произнес речь: «Математика – это язык!» – сказал он.
www.class-fizika.narod.ru