ЗАКОНИ ЗАЛОМЛЕННЯ СВІТЛА

Щоб установити закони заломлювання світла на досліді, скористаємося вже знайомим вам оптичним диском.

Проведемо дослід

Направимо промінь світла на скляний півциліндр. Ми побачимо, що на межі «повітря-скло» промінь світла «роздвоюється» на два промені — відбитий і заломлений.

Зосередимо зараз увагу на заломленому промені. Перш за все ми помітимо, що справедливий

перший закон заломлення світла: заломлений промінь лежить у одній площині з променем, що падає, та перпендикуляром до межі поділу двох середовищ, поставленим у точці падіння променя.

Кутом заломлювання називають кут між заломленим променем і перпендикуляром до дзеркала, поставленим у точці падіння . Цей кут позначають часто грецькою літерою γ (гама). Як ми бачимо, у разі переходу з повітря у скло кут заломлювання менший, ніж кут падіння.

Другий закон заломлювання світла встановлює співвідношення між кутами падіння й заломлювання. Щоб сформулювати його, визначимо поняття синуса кута.

Нагадаємо, що сторону прямокутного трикутника, що лежить проти прямого кута, називають гіпотенузою, а інші сторони — катетами. Синусом гострого кута α (позначають «sinα») називають відношення катета, протилежного цьому куту, до гіпотенузи .

Досліди показують, що справедливий

другий закон заломлювання світла: відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлювання для двох конкретних середовищ є сталою величиною:

Величину п називають відносним показником заломлювання цих двох середовищ. Якщо промінь падає в певне середовище з вакууму, п називають абсолютним показником заломлювання (або просто показником заломлювання) цього середовища.

Показник заломлювання повітря відрізняється від одиниці всього на кілька десятитисячних. Показник заломлювання води дорівнює приблизно 1,33. Показник заломлювання звичайного скла дещо перевищує 1,5.

Коли кут падіння дорівнює нулю, кут заломлювання також дорівнює нулю. У решті випадків ці кути різні: наприклад, у разі переходу з повітря у скло або воду кут заломлювання менший від кута падіння. А в разі переходу зі скла в повітря, навпаки, кут заломлювання більший від кута падіння.

Фізичною причиною заломлення світла на межі двох середовищ є різна швидкість світла в різних середовищах: що менша швидкість світла в конкретному середовищі, то більший його абсолютний показник заломлювання.

Наприклад, те, що показник заломлювання води та скла більший від одиниці, означає, що швидкість світла у воді та склі менша, ніж у вакуумі.

ЗАЛОМЛЕННЯ СВІТЛА В ПРИЗМІ

Направимо промінь світла на скляну призму, як показано на рис. . Проходячи крізь призму, промінь заломлюється двічі. У результаті він відхиляється до основи призми .

Надалі ми побачимо, що призма не тільки відхиляє промені світла, а й розкладає біле світло в кольоровий спектр. Зараз же ми обмежимося розглядом пучків світла, що мають певний колір (найкраще з цією метою скористатися лазерним променем — наприклад, від лазерного ліхтарика).

Якщо паралельні промені світла падають на дві призми, розташовані так, то (залежно від розташування призм) промені стають або збіжними, або розбіжними. Це спостереження допоможе нам у наступному параграфі зрозуміти принцип дії лінз.