A. Полное отражение

Полное отражение света

Из закона преломления следует, что $\sin \beta = \frac{n_1}{n_2} \sin \alpha.$ Если n₁ > n₂, то $~\beta$ > $~\alpha$, т.е. если свет переходит из среды, оптически более плотной, в среду, оптически менее плотную, то угол преломления больше угла падения (рис. 16.25). При увеличении $~\alpha$ увеличивается и $~\beta$. При некотором угле $~\alpha$ = $~\alpha$_пр преломленный луч 2 будет скользить вдоль границы раздела ($~\beta$ = 90°). При $~\alpha$ > $~\alpha$_пр свет не пройдет во вторую прозрачную среду (так как $~\sin \beta$ не может быть >1), он полностью отразится. Это явление называется полным отражением света.

Угол падения $~\alpha$_пр, при котором преломленный луч скользит вдоль поверхности раздела сред, называется предельным углом полного отражения.

Из закона преломления следует, что в этом случае

$\frac{\sin \alpha_{pr} }{\sin 90^\circ } = \frac{n_2}{n_1}.$ Откуда $\sin \alpha_{pr} = \frac{n_2}{n_1} = n_{21}.$

Полное отражение можно наблюдать в равнобедренной прямоугольной стеклянной призме (рис. 16.26), которая широко используется в перископах, биноклях и др.

Свет падает перпендикулярно первой грани (рис. 16.26, а) и поэтому здесь не происходит преломления ($~\alpha$ = 0 и $~\beta$ = 0). Угол падения на вторую грань $~\alpha$ = 45°, т.е. больше $~\alpha$_пр (для стекла $~\alpha$_пр= 42°). Поэтому на этой грани свет испытывает полное отражение. Это поворотная призма. Она поворачивает луч на 90°.

В случае, изображенном на рисунке 16.26, б, внутри призмы свет испытывает уже двукратное полное отражение. Это тоже поворотная призма. Она поворачивает луч на 180°.

На рисунке 16.26, в изображена оборотная призма. При выходе из призмы лучи параллельны падающим, но верхний падающий луч выходит из призмы ниже, а нижний — выше.

В изогнутом стеклянном стержне (рис. 16.27) возникает многократное полное отражение света. Это используется в световодах. Волокнистые световоды служат для передачи не только света, но и изображения предмета. Качество изображения, передаваемого по световоду, зависит от диаметра волокон и плотности их укладки. Они широко используются в медицине для освещения и наблюдения тех или иных участков внутренних органов, а также в современной технике и в промышленности.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — С. 468-469.