Что называют углом преломления

УГОЛ ПРЕЛОМЛЕНИЯ

Смотреть что такое «УГОЛ ПРЕЛОМЛЕНИЯ» в других словарях:

угол преломления — 1. Угол между лучом преломленной волны и нормалью к границе раздела сред. 2. Угол между акустической осью преломленного пучка и нормалью к границе раздела сред. [BS EN 1330 4:2000. Non destructive testing Terminology Part 4: Terms used in… … Справочник технического переводчика

угол преломления — 2.3.3 угол преломления: Угол между акустической осью преломленного пучка и нормалью к границе раздела сред (см. рисунки 4, 9 и 10). Источник: ГОСТ Р ИСО 5577 2009: Контроль неразрушающий. Ультразвуковой контроль. Словарь … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

угол преломления — lūžio kampas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. refraction angle vok. Brechungswinkel, m; Refraktionswinkel, m rus. угол преломления, m pranc. angle de réfraction, m … Fizikos terminų žodynas

угол преломления радиоволны — угол преломления Острый угол между направлением распространения преломленной радиоволны и нормалью к поверхности раздела двух сред в точке падения волны. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины распространение радиоволн Синонимы… … Справочник технического переводчика

угол преломления (отражения) — ε’ Угол между преломленным (отраженным) лучом и нормалью к поверхности в точке преломления (отражения). Примечание Углы отсчитывают от нормали. [ГОСТ 7427 76] Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN angle of refraction… … Справочник технического переводчика

угол преломления (сейсмоволны) — — [http://slovarionline.ru/anglo russkiy slovar neftegazovoy promyishlennosti/] Тематики нефтегазовая промышленность EN refraction angle … Справочник технического переводчика

Угол преломления радиоволны — 60. Угол преломления радиоволны Угол преломления Источник: ГОСТ 24375 80: Радиосвязь. Термины и определения оригинал документа … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Угол преломления радиоволны — 1. Острый угол между направлением распространения преломленной радиоволны и нормалью к поверхности раздела двух сред в точке падения волны Употребляется в документе: ГОСТ 24375 80 … Телекоммуникационный словарь

угол полного преломления радиоволны — Ндп. угол полной поляризации Угол падения радиоволны на поверхность раздела двух идеальных диэлектриков, при котором коэффициент отражения для вертикально поляризованной волны снижается до нуля. [ГОСТ 24375 80] Недопустимые, нерекомендуемые угол… … Справочник технического переводчика

Источник

Законы преломления света

Когда световой луч падает на границу разделах двух сред, то некоторая часть световой энергии возвращается в первую среду. Это явление называется отражением. Если вторая среда прозрачная, то свет, как правило, меняет направление своего распространения. Это явление называется преломлением. Таким образом, на разделе двух сред у светового пучка есть два варианта поведения: он может либо отразиться, либо преломиться.

Преломление объясняет нам искажение форм объектов, а также «путает» нас, изменяя их расположение. Например, если зайти в прозрачную воду и посмотреть на свои ноги, то можно увидеть, что они стали значительно короче и шире. Но не пугайтесь! Это лишь кратковременный эффект. На суше длина и размер ног вернутся к первоначальному виду.

Теперь проведём другой опыт. Положим на дно пустого стакана монетку. Расположим стакан так, чтобы его край, центр монеты и наши глаза находились на одной прямой. Останемся в таком положении и попросим кого-нибудь налить воду в стакан. Мы заметим, что по мере того, как уровень воды увеличивается, монетка приподнимается.

Уберём монетку и поставим в эту воду карандаш. Теперь, если посмотреть на сосуд сбоку, то можно увидеть искажение стержня, объясняющееся преломлением света.

Закон преломления света определяет взаимное расположение падающего и преломлённого лучей к перпендикуляру, проведённому к разделу сред в точке падения. При этом угол между падающим лучом и нормалью называется углом падения, а угол между преломлённым лучом и перпендикуляром – углом преломления.

Математический вывод закона преломления

Воспользуемся принципом Гюйгенса. Очевидно, что при переходе из одной среды в другую происходит изменение скорости распространения света. Характер этого изменения зависит от свойств среды.

Пусть скорость волны в первой среде v₁, а во второй – v₂. Предположим, что на плоскую границу раздела двух сред падает свет. Обозначим через АС фронт волны, присущий точке А. Направим луч В₁В на границу раздела двух сред. Он достигнет этой точки за время: ∆t=CB/v₁.

В то время, когда волна дойдёт до точки В, вторичная волна во второй среде от источника, локализующейся в точке А, станет похожей на полусферу с радиусом AD=v₂∆t.

Получим фронт преломлённой поверхности. Для этого во второй среде проведём касательную ко всем фронтам вторичных волн поверхность. Получится плоскость BD.

Заметим, что угол падения ɑ луча А₁А равен углу САВ в треугольнике АВС, а значит: СВ=v₁∆t=ABsinɑ.

Аналогично в треугольнике АВD угол преломления β равен углу АВD. С учётом этого составляем выражение для AD: AD= v₂∆t=ABsinβ.

Разделим первое полученное уравнение на второе и получим: sinɑ/sinβ=v₁/v₂=n, где n – постоянная величина, характерная для конкретной среды.

Итак, сформулируем законы преломления света:

Показатель преломления

Отношение синусов падающего и преломлённого углов можно переписать через скорости: n=v₁/v₂.

Если угол преломления β меньше угла падения ɑ, то скорость света во второй среде меньше, чем в первой.

Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления. Эта величина показывает соотношение скорости света в вакууме к некоторой среде: n=c/v.

Относительный показатель преломления можно выразить через абсолютные показатели преломления n₁ и n₂ двух сред: n=n₁/n₂.

Среду с меньшим показателем преломления называют оптически менее плотной средой. И, наоборот, среду с большим показателем преломления – оптически более плотной.

Зачем же нужен этот абсолютный показатель преломления, если есть относительный? Абсолютный показатель преломления определяет скорость распространения света в конкретной среде, которая отличается определёнными свойствами (температурой и плотностью вещества и т.д.).

Помимо этого, показатель преломления зависит от длины волны λ света. Например, у красного цвета он меньше, чем у зелёного.

Ход лучей в треугольной призме

Возьмём треугольную призму и рассмотрим особенности закона преломления внутри неё.

Попадая внутрь призмы, луч отклоняется к основанию и преломляется на боковых гранях ОА и ОВ. Угол ϕ между ними называются преломляющим углом призмы. Степень отклонения луча от первоначального положения зависит от показателя преломления материала призмы и угла падения ɑ.

Источник

Преломление света

В предыдущих параграфах мы изучили явление отражения света. Познакомимся теперь со вторым явлением, при котором лучи меняют направление своего распространения. Это явление – преломление света на границе раздела двух сред. Взгляните на чертежи с лучами и аквариумом в § 14-б. Луч, выходящий из лазера, был прямолинейным, но, дойдя до стеклянной стенки аквариума, луч изменил направление – преломился.

Преломлением света называют изменение направления луча на границе раздела двух сред, при котором свет переходит во вторую среду (сравните с отражением). Например, на рисунке мы изобразили примеры преломления светового луча на границах воздуха и воды, воздуха и стекла, воды и стекла.

Из сравнения левых чертежей следует, что пара сред «воздух-стекло» преломляет свет сильнее, чем пара сред «воздух-вода». Из сравнения правых чертежей видно, что при переходе из воздуха в стекло свет преломляется сильнее, чем при переходе из воды в стекло. То есть, пары сред, прозрачные для оптических излучений, обладают различной преломляющей способностью, характеризующейся относительным показателем преломления. Он вычисляется по формуле, указанной на следующей странице, поэтому может быть измерен экспериментально. Если в качестве первой среды выбран вакуум, то получаются значения:

Эти значения измерены при 20 °С для жёлтого света. При другой температуре или другом цвете света показатели будут иными (см. § 14-з). При качественном рассмотрении таблицы отметим: чем больше показатель преломления отличается от единицы, тем больше угол, на который отклоняется луч, переходя из вакуума в среду. Поскольку показатель преломления воздуха почти не отличается от единицы, влияние воздуха на распространение света практически незаметно.

Закон преломления света. Чтобы рассмотреть этот закон, введём определения. Угол между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред в точке излома луча назовём углом падения ( a ). Аналогично, угол между преломлённым лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред в точке излома луча назовём углом преломления ( g ).

При преломлении света всегда выполняются закономерности, составляющие закон преломления света: 1. Луч падающий, луч преломлённый и перпендикуляр к границе раздела сред в точке излома луча лежат в одной плоскости. 2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления – постоянная величина, не зависящая от углов:

n – относительный показатель преломления a – угол падения луча g – угол преломления луча

Применяют и качественную трактовку закона преломления света: при переходе света в оптически более плотную среду луч отклоняется к перпендикуляру к границе раздела сред. И наоборот.

Принцип обратимости световых лучей. При отражении или преломлении света падающий и отражённый лучи всегда можно поменять местами. Это означает, что ход лучей не изменится, если изменить их направления на противоположные. Многочисленные опыты подтверждают: при этом «траектория» хода лучей не меняется (см. чертёж).

Источник

Для того, чтобы знания преломлялись в твоем сознании без больших искажений, нужно, чтобы знания попадали в среду, с оптической плотностью равной оптической плотности знаний.

Как происходит преломление света?

Угол, который образует падающий луч к проведенному к границе двух сред перпендикуляру после попадания во вторую среду, называется углом преломления. Опытным путем установлено, что если свет падает из среды оптически менее плотной в более плотную, то угол падения будет

где α – угол падения, B – угол преломления, n – постоянная величина для двух конкретных сред, не зависящая от угла падения.

Закон преломления света

Падающий и преломленный луч лежат в одной плоскости, причем отношение синуса угла падения к синусу угла преломления – величина постоянная для двух сред.

Вследствие преломления света объекты на дне водоема кажутся ближе, чем они есть на самом деле, звезды на небосводе кажутся выше, чем они есть на самом деле.

Если мы возьмем кусок стекла с параллельными гранями, например, оконное стекло, то получим незначительное смещение изображения, видимого сквозь окно. То есть, войдя в стекло, лучи света преломляться, а попадая снова в воздух, вновь преломляться до прежних значений угла падения, только при этом немного сместятся, причем величина

смещения будет зависеть от толщины стекла.

Возьмем стекло, плоскости которого будут расположены друг к другу наклонно, например, призму, то эффект будет совсем иным. Лучи, проходящие сквозь призму,

всегда преломляются к ее основанию. Это несложно проверить. Для этого нарисуем треугольник, источник света и начертим входящий в любую из его боковых сторон луч. Пользуясь законом преломления света, проследим дальнейший путь луча. Проделав эту процедуру несколько раз под разными значениями угла падения, мы выясним, что под каким бы углом не входил луч внутрь призмы, с учетом двойного преломления на выходе он все равно отклонится к основанию призмы.

Источник

Преломление света. Закон преломления света

Содержание

Из прошлых уроков вы уже знаете, что в однородной среде свет распространяется прямолинейно. Но в жизни много ситуаций, когда свет проходит через разные вещества до того, как достигнет наших глаз.

Например, через оконные стекла мы отлично видим все, что происходит на улице. А через стекла в межкомнатных дверях мы можем видеть только размытые силуэты того, что находится за дверью. Тот же самый пример можно привести и с прозрачной и мутной водой.

Значит, получаемое нашими глазами изображение как-то связано с тем, через какие среды проходит свет. Двигаясь прямолинейно в одной среде, он переходит в другую и снова двигается прямолинейно. Что же происходит при этом переходе из одной среды в другую?

Так, вам предстоит узнать новое понятие – преломление света. В ходе данного урока вы узнаете закономерности этого явления, рассмотрите различные опыты и научитесь применять полученные знания для решения задач.

Явление преломления света

Рассмотрим простой опыт. Для него нам понадобится прозрачный стакан с водой и обычный карандаш (рисунок 1).

Сначала опустим карандаш в воду вертикально (рисунок 1, а). Части карандаша в воздухе и в воде не изменились.

А теперь поменяем угол наклона карандаша (рисунок 2, б). Мы увидим интересную картинку. Нам кажется, что карандаш переломился на границе воды и воздуха.

Что произошло? Мы видим карандаш, потому что на него падает свет от какого-то источника. Его лучи отражаются от карандаша и попадают нам в глаза. Когда мы опустили карандаш в воду под каким-то углом, световые лучи дошли до наших глаз не только через воздух, но еще и через воду в стакане. При этом они поменяли направление своего распространения при переходе из одной среды в другую. В таком случае говорят, что свет преломился.

Преломление света – это явление изменения направления распространения света при переходе из одной среды в другую.

Но, если свет преломляется при переходе из одной среды в другую, почему на рисунке 1 (а) мы все равно видим карандаш без изменений? Чтобы разобраться с этим вопросом, нам необходимо более подробно изучить природу преломления света.

Скорость света и оптическая плотность среды

Свет распространяется в пространстве с определенной скоростью. Эта скорость настолько велика, что нам кажется, будто свет появляется мгновенно. Например, когда в темной комнате мы щелкаем переключателем, и включается свет.

Ученые не только рассчитали значение этой скорости, но и доказали, что скорость света различается в разных средах (таблица 1).

Значения скорости света в вакууме и воздухе практически не отличаются, поэтому используют одно значение – $300 000 \frac<км><с>$. Эта величина обозначается буквой $c$.

В других же средах наблюдается значительная разница в значениях скорости. Например, в воде скорость света меньше, чем в воздухе. При этом говорят, что вода является оптически более плотной средой, чем воздух.

Оптическая плотность – это величина, которая характеризует различные среды в зависимости от значения скорости распространения света в них.

Если пучок света падает на поверхность, разделяющую две прозрачные среды с разной оптической плотностью, то часть света отразится от этой поверхности, а другая часть проникнет во вторую среду. При этом луч света изменит свое направление – происходит преломление света.

Схема преломления светового луча. Угол преломления

Рассмотрим преломление света более подробно (рисунок 2).

Перечислим элементы, обозначенные на рисунке 2:

Угол преломления – это угол между перпендикуляром, опущенным к границе раздела двух сред в точке падения светового луча, и преломленным лучом.

Теперь на поверхность воды с помощью маленького фонарика направим пучок света. Сделаем это таким образом, чтобы пучок света падал под каким-то углом.

Мы увидим, как луч поменяет свое направление на границе воздуха и воды. При этом угол преломления заметно меньше угла падения ($\gamma_1 \alpha_2$).

Вода – более плотная оптическая среда, чем воздух. Из всего этого мы можем сделать следующие выводы:

Если в ходе опытов мы будем менять угол падения, то заметим, что угол преломления тоже будет изменяться. При этом вышеописанные нами закономерности будут исполняться.

Показатель преломления

Давайте выясним, как именно углы падения и преломления связаны друг с другом. Рассматривать будем луч света падающий из воздуха в воду.

При увеличении угла падения, будет увеличиваться угол преломления (рисунок 4). Но отношение между этими углами ($\frac<\alpha><\gamma>$) не будет постоянным.

Постоянным будет оставаться другое отношение этих углов – отношение их синусов:
$\frac<\sin 30 \degree> <\sin 23 \degree>= \frac<\sin 45 \degree> <\sin 33 \degree>= \frac<\sin 60 \degree> <\sin 42 \degree>\approx 1.33$.

Полученное число (1.3) называют относительным показателем преломления. Обозначают эту величину буквой $n_<21>$.

Так, для любой пары веществ с разными оптическими плотностями можно записать:

Чем больше относительный показатель преломления, тем сильнее преломляется световой луч при переходе из одной среды в другую.

В чем физический смысл этой величины? Ранее мы говорили, что оптическая плотность характеризует вещество по скорости распространения света в нем. Показатель преломления делает то же самое.

Относительный показатель преломления – это величина, показывающая, во сколько раз скорость света в первой по ходу луча среде отличается от скорости распространения света во второй среде:
$n_ <21>= \frac<\upsilon_1><\upsilon_2>$.

Если луч света падает из вакуума или воздуха в какое-то вещество, то используется еще одна величина – абсолютный показатель преломления.

Таблица 2. Абсолютные показатели преломления света различных веществ

Здесь мы вернемся к вопросу о том, почему на рисунке 1 (а) мы не видим преломления.

Если падающий луч падает перпендикулярно на границу раздела двух сред, то он не испытывает преломления.

Закон преломления света

Итак, преломление света происходит по определенному закону.

Закон преломления света:
падающий и преломленный лучи и перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости. При этом отношение синуса угла падения к синусу угла преломления – постоянная величина для двух сред:
$\frac<\sin \alpha> <\sin \gamma>= \frac = n_<21>$.

Мнимое изображение, образованное преломлением света. Призмы

Преломление света, как и отражение света плоским зеркалом, создает “кажущееся” изменение положение источника света. Мы наблюдали такое изменение в самом первом опыте этого урока на рисунке 1, б.

Но, дело в том, что мнимое положение источника света в случае преломления будет различным для лучей, падающих на границу раздела двух сред под разными углами. Поэтому мнимое положение источника света при преломлении обычно подробно не рассматривают.

Тем не менее, мы часто замечаем эти изменения. Например, в прозрачной воде в закрытых водоемах или в море кажется, что предметы, лежащие на дне и находящиеся в толще воды, находятся на другом расстоянии от нас, чем они есть на самом деле.

Рассмотрим наглядный опыт с монеткой (рисунок 5).

Возьмем неглубокую широкую чашку и положим на ее дно монетку. Выберем такое положение для наблюдения, чтобы она была не видна (рисунок 5, а).

Оставаясь в этой же точке наблюдения, нальем в чашку воду. Теперь монета стала видна (рисунок 5, б). То есть, мы видим не саму монету, а ее мнимое изображение, образованное преломлением света.

В различных оптических приборах используют эти особенности преломления. Часто свет проходит сквозь тело, имеющее форму призмы (рисунок 6, а).

Световой луч, падающий на боковую грань призмы дважды преломляется (рисунок 6, б): при входе в призму и при выходе из нее. Такой луч на выходе из призмы будет отклоняться к основанию треугольника.

В оптических приборах используют не просто призмы, но и их различные сочетания. Например, на рисунке 7 изображены 3 коробки, в которых находятся треугольные призмы.

Вы можете оценить, как при разных положениях призм изменяется ход лучей на выходе из коробки. При этом падающие лучи во всех трех случаях (а, б, в) были параллельны и имели одинаковое направление.

Примеры задач

Дано:
$\alpha = 30 \degree$
$\gamma = 45 \degree$
$n_2 = 1$
$c = 3 \cdot 10^8 \frac<м><с>$

Посмотреть решение и ответ

Решение:

По определению абсолютного показателя преломления для скипидара мы можем записать:
$n_1 = \frac<\upsilon_1>$.

При решении задачи мы будем использовать рисунок 9.

Теперь запишем условие задачи и решим ее.

Дано:
$n_1 = 1$
$n_2 = 1.73$
$\beta = 60 \degree$

Посмотреть решение и ответ

Решение:

По закону отражения света:
$\alpha = \beta = 60 \degree$.

Условие задачи дает понять, что в глаз наблюдателя попадает луч, который падает перпендикулярно границе раздела двух сред. В таком случае, преломление наблюдаться не будет. Тем не менее, как и в настоящей жизни, мы все равно увидим преломленное изображение источника света. Он будет казаться ближе. В ходе решения этой задачи вы узнаете, почему так происходит.

Для начала рассмотрим рисунок 10.

Теперь мы можем записать условие задачи и решить ее.

Дано:
$H = 3 \space м$
$n_1 = 1.33$
$n_2 = 1$

Посмотреть решение и ответ

Решение:

$h = \frac<3 \space м> <1.33>\approx 2.3 \space м$.

Источник