Принцип ФермаВ 1660 г. П. Ферма сфор­мулировал принцип, который явился обобщением законов геомет­рической оптики. В простейшей формулировке этот принцип звучит так: в пространстве между двумя точками свет распространяется по тому пути, вдоль которого время его прохождения мини­мально.

В вакууме скорость света максимальна. В оптической среде с показателем преломления n время прохождения светом того же расстояния увеличивается в n раз. Величина s, равная произ­ведению абсолютного показателя преломления n на пройденное расстояние l (s=nl), называется оптической длиной пути. Прин­цип Ферма относится именно к оптической длине пути: из одной точки в другую свет распространяется по линии с наимень­шей оптической длиной пути.

Используя принцип Ферма, можно получить закон прямолинейного распространения света. Свет из одной точки в другую распространяется по кратчайшему расстоянию. В однородной среде кратчайшим оптическим путем является прямая линия.

Однако в неоднородной среде кратчайшим оптическим путем может оказаться некоторая кривая (или ломаная) линия, вдоль которой показатель преломления меньше, чем вдоль геометри­ческой прямой. Этим объясняется явление преломления света и ис­кривление световых лучей в неоднородной среде — явление рефракции.

Преломление и отражение.

Согласно закону преломления све­та отношение синуса угла падения к синусу угла пре­ломления есть величина постоянная для данных двух сред. Пусть в воде (показатель преломления n1) находится источник све­та S, освещающий поверхность раздела воды со средой с по­казателем преломления n2<n1. Световой пучок, падающий перпендикулярно поверхности раздела сред, не претерпевает пре­ломления на границе раздела, но при этом небольшая часть энергии, порядка 2 - 4%. отражается обратно. Пучок, падающий на границу раздела под углом, также раздваивается — часть энер­гии отражается, часть энергии пере­ходит во вторую среду. При этом, согласно закону сохране­ния энергии, сумма энергий отра­женного и преломленного пучков равна энергии пучка, падающего на границу раздела двух сред:

Wотр + Wпрел = Wпад.


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+