Повне відбивання світла

Згідно із законом заломлення електромагнітних хвиль їх заломлення не залежить від напрямку поширення. Важливі ефекти спостерігаються в разі, коли хвиля поширюється з оптично густішого середовища в оптично менш густе. Проаналізуємо закон заломлення для цього випадку:

якщо Це означає, що при переході з оптично більш густішого середовища в оптично менш густе пучок електромагнітних хвиль відхиляється від перпендикуляра.

Видно, що при збільшенні кута α синус α збільшується, тому синус γ, а відповідно й кут γ, повинні також збільшуватися. Тому знайдеться деякий кут α0, коли γ стане рівним 90°, і заломлений промінь почне ковзати по межі розділу двох середовищ. Цей кут можна визначити із закону заломлення:

Видно, що при збільшенні кута α синус α збільшується, тому синус γ, а відповідно й кут γ, повинні також збільшуватися. Тому знайдеться деякий кут α0, коли γ стане рівним 90°, і заломлений промінь почне ковзати по межі розділу двох середовищ.

Явище повного внутрішнього відбивання – це явище, коли заломлення світла відсутнє, тобто світло повністю відбивається від межі поділу із середовищем меншої оптичної густини.

Граничний кут повного внутрішнього відбивання α0 – це найменший кут падіння, починаючи з якого вся світлова енергія повністю відбивається від межі поділу двох прозорих середовищ

ЗАПИТАННЯ
1. За яких умов відбувається повне відбивання світла?
2. Яке співвідношення між енергією падаючої і відбитої хвиль у разі повного відбивання?
3. Як можна спостерігати повне відбивання?
4. Як визначити показник заломлення речовини за повного відбивання?
5. Якого практичного застосування набуло явище повного відбивання?

Розв’язування задач

1. Граничний кут повного внутрішнього відбивання для межі поділу середовищ скло – повітря дорівнює 34°. Знайдіть швидкість світла в цьому склі.
2. Визначте кут падіння променя з повітря на прозоре середовище, якщо швидкість поширення світла в цьому середовищі дорівнює 200000 км/с, а відбитий і заломлений промені взаємно перпендикулярні?
3. Відносний показник заломлення на межі поділу середовищ повітря—скло дорівнює 1,6, а на межі поділу середовищ повітря—вода — 1,3. Визначте значення відносного показника заломлення на межі поділу середовищ вода—скло.
4. Промінь світла падає на плоскопаралельну скляну пластинку завтовшки 6 см під кутом 40°. Знайдіть зсув променя при виході із пластинки.