Практическое занятие №2.
Правило знаков в оптике. Основные законы распространения света
2.4. Задачи на эффект полного внутреннего отражения
Подробно тема изложена в параграфе "3.1.3.
Полное внутреннее отражение".
2.4.1. Эффект полного внутреннего отражения как частный случай закона
преломления
По соотношениям закона преломления
несложно установить: Угол полного внутреннего отражения - это угол, при
падении под которым луч пойдет вдоль границы раздела двух сред, теоретически
даже не проникая ни в одну из них.
Получается, что угол выхода = 90, синус =1. По соотношениям для закона
преломления несложно установить:
Угол полного внутреннего отражения:
 
Легко догадаться, что полное внутреннее отражение может происходить только
для перехода из среды более плотной в менее плотную. Иначе получится синус
больше 1 (а это невозможно). Например, задача:
Задача 1.
Определить угол полного внутреннего отражения на границе раздела сред
стекло-воздух.
Решение:
 воздух;  ;
 - угол полного внутреннего
отражения.
Ответ: Полное внутреннее отражение
будет наступать при углах, больших чем .
При превышении угла полного внутреннего отражения , как видно из
рисунка, производится отражение луча от границы раздела по закону отражения.
Задача 2.
Показатель преломления первой среды n1=2. Синус угла ПВО
=0.71. Определить показатель преломления второй среды.
$F 1.42 % 5
Решение:
По сотношениям для угла ПВО:
n2=sin εПВО·n1
Таким образом, n2=0.71·2=1.42
Ответ: Показатель преломления
второй среды n2=1.42
2.4.2. Применение явления ПВО
Явление полного внутреннего отражения используется в оптике: в волоконной
оптике, в призмах для подсветки штрихов и перекрестий и т.д.
a) Световод
Для передачи света или изображения по волокну используется световод:
Свет запускается в жилу световода под углом, большим угла ПВО, и таким
образом, многократно отражаясь от стен, свет доходит до конца световода.
б) Призмы
Отражение от граней в призмах.
ПРИЗМА ОПТИЧЕСКАЯ - призма из прозрачного вещества (стекол, кварца, флюорита,
LiF, NaCl, KBr, Csl и др.) Различают спектральные (дисперсионные) призмы,
которые используют для изучения явлений, связанных с дисперсией света,
и применяют в спектральных приборах; отражательные призмы, применяющиеся
в оптических системах для изменения направления лучей; поляризационные
призмы.
Если расчет показывает, что угол падения луча на отражающую грань больше
угла полного внутреннего отражения, это означает, что на данную грань
отражающее покрытие наносить не нужно. Например:
 
Не следует на отражающую грань наносить отражающее покрытие.
Законы отражения и преломления имеют очень важное значение в геометрической
оптике, т.к. последовательное их применение к поверхностям оптической
системы позволяет производить расчет хода луча, т.е. определять координаты
луча.
|
