Угол отраженияЕсли свет переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную (n 2>n1), то всегда существуют как отражен­ный, так и преломленный пучки, энергии которых соответствуют условию Wотр + Wпрел = Wпад. Несколько иной результат получается при переходе света из оптически более плотной в оптически менее плотную среду (n2<n1), например, из воды в воздух или из стекла в воду.

Если угол падения небольшой, то существуют оба пучка — как отраженный, так и преломленный. Если же угол падения возрастает, то энергия отраженного пучка резко возрастает, а преломленного — столь же сильно убывает.
Радуга.

Все мы восхищаемся радугой — одним из красивей­ших явлений природы. Радуга поэтизировалась многими наро­дами. Древние славяне считали, что во время грозы бог-громо­вержец Перун поражает молниями злых духов. Радуга, возникающая после дождя с грозой, означала, по их мнению, торжество доб­рых сил, победивших зло.

И. Ньютон, изучавший спектры, выделил в радуге семь цве­тов, хотя, конечно, это довольно условно.

Объясним возникновение радуги. Пусть на каплю воды падает белый свет от Солнца под углом ?, близким к 90° (например, ? = 73°). Преломляясь, белый свет благодаря дисперсии разложится в спектр. В самом деле, для красного света показатель преломления воды nk = 1,331 и угол преломления ? к = 45°54', для синего nc = 1,337 и угол преломления ? с = 45°36'. Разница невелика, но она есть — и это главное.

В верхней точке свет падает на границу раздела воды и воз­духа под углом, близким к предельному, и потому большая часть энергии отражается внутрь воды, хотя часть света и выходит в воздух. То же самое происходит в нижней точке, но этот вы­ходящий свет воспринимается глазом на фоне более темного неба. Так как капель очень много, то при определенных размерах капель, положении Солнца и наблюдателя видна яркая радуга, причем синий участок обычно расположен выше красного.

Волоконная оптика.

На явлении полного отражения основано появление целого раздела оптики — волоконной оптики, в кото­ром изучается формирование изображении при распространении света по световодам. Свет от источника распространяется по световодам, диаметр которых в зависимости от назначения колеблется от нескольких микрометров до миллиметров. В применяемом стеклянном волокне основная световедущая жила окружена обо­лочкой с меньшим показателем преломления. На гра­нице раздела двух сред происходит полное отражение света. За счет этого световой пучок практически без потерь проходит от источника к освещаемой поверхности.

Применение различных устройств волоконной оптики очень широко: от техники до медицины. Например, одножильные свето­воды или жгуты из волокон уже много лет применяют для освещения внутренних поверхностей желудка, мочевого пузыря и других внутренних органов при диагностике и проведении опера­ций. Такой прибор называется эндоскопом (от греч. endon — внутри и skopeo — смотрю). В технике световоды применяются для освещения недоступных мест, а также для передачи сигналов на большие расстояния. Модулируя световой пучок, идущий по световоду, можно по нему на значительные расстояния пере­давать информацию—речь, музыку, изображения, информацию от ЭВМ и т. п.

Потери энергии света при прохождении его через световод связаны большей частью с поглощением света в жиле. Поэтому высокопрозрачные световоды изготавливают из весьма чистых материалов. Основной метод этого производства — вытягивание световода из расплава кварцевого стекла; наружная оболочка из того же кварца легируется примесями, снижающими показатель преломления (бор, германий, фосфор).


Загрузка...

Яндекс.Метрика Google+