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.

1. К данному моменту, знакомясь с оптикой, ...
2. Что общего у явлений отражения и преломления света?
3. Каково полное название изучаемого нами явления?
4. Схематичные рисунки с лучами и аквариумом в § 14-б позволяют сделать наблюдение:
5. О преломлении можно говорить, только если ...
6. В левой части рисунка проиллюстрировано явление ...
7. На среднем рисунке преломлённый луч отклоняется сильнее, чем на левом. Какой мы делаем вывод?
8. На правом рисунке преломлённый луч отклоняется меньше, чем на среднем. Чем это обусловлено?
9. Проводя опыты или сравнивая чертежи, мы приходим к обобщению: ...
10. Для характеристики преломляющей способности пары сред пользуются ...
11. Показатель преломления может быть измерен только косвенно, так как ...
12. Какой вывод мы делаем, сравнивая табличные значения показателей преломления?
13. Мы утверждаем, что воздух почти не оказывает влияния на преломление света, ...

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).

14. Углом падения при изучении отражения и преломления света в оптике называют ...
15. Что в оптике называют новым для вас термином – углом преломления?
16. Какие закономерности в совокупности образуют закон преломления света?
17. Какие качественные закономерности следуют из количественной части закона преломления света?
18. Для явлений отражения и преломления света всегда выполняется ...
19. Поскольку ход лучей не меняется, если изменить их направления на противоположные, то ...
20. Мы считаем принцип обратимости лучей верным, так как его подтверждают ...