Reflecție internă totală

Reflexia interioara- fenomenul de reflexie a undelor electromagnetice de la interfața dintre două medii transparente, cu condiția ca unda să cadă dintr-un mediu cu indice de refracție mai mare.

Reflecție internă incompletă- reflexie internă, cu condiția ca unghiul de incidență să fie mai mic decât unghiul critic. În acest caz, fasciculul se împarte în refractat și reflectat.

Reflecție internă totală- reflexie internă, cu condiția ca unghiul de incidență să depășească un anumit unghi critic. În acest caz, unda incidentă este reflectată complet, iar valoarea coeficientului de reflexie depășește cele mai mari valori ale sale pentru suprafețele lustruite. În plus, coeficientul de reflexie pentru reflexia internă totală nu depinde de lungimea de undă.

Acest fenomen optic este observat pentru un spectru larg de radiații electromagnetice, inclusiv domeniul de raze X.

În cadrul opticii geometrice, explicația fenomenului este banală: pe baza legii lui Snell și ținând cont de faptul că unghiul de refracție nu poate depăși 90°, obținem că la un unghi de incidență al cărui sinus este mai mare decât raportul dintre indice de refracție mai mic față de coeficientul mai mare, o undă electromagnetică ar trebui să fie reflectată complet în primul mediu.

În conformitate cu teoria undelor a fenomenului, unda electromagnetică pătrunde totuși în al doilea mediu - așa-numita „undă neuniformă” se propagă acolo, care se degradează exponențial și nu duce cu ea energie. Adâncimea caracteristică de pătrundere a unei unde neomogene în al doilea mediu este de ordinul lungimii de undă.

Reflexia internă totală a luminii

Luați în considerare reflexia internă folosind exemplul a două raze monocromatice incidente pe interfața dintre două medii. Razele cad dintr-o zonă de mediu mai dens (indicat cu albastru mai închis) cu un indice de refracție până la limita cu un mediu mai puțin dens (indicat cu albastru deschis) cu un indice de refracție.

Fasciculul roșu cade într-un unghi , adică la limita mediilor, se bifurcă - este parțial refractat și parțial reflectat. O parte a fasciculului este refracta la un unghi.

Fasciculul verde cade și se reflectă complet src="/pictures/wiki/files/100/d833a2d69df321055f1e0bf120a53eff.png" border="0">.

Reflecție internă totală în natură și tehnologie

Reflexia razelor X

Refracția razelor X în incidența pășunatului a fost formulată pentru prima dată de M. A. Kumakhov, care a dezvoltat oglinda cu raze X, și fundamentată teoretic de Arthur Compton în 1923.

Alte fenomene ondulatorii

Demonstrarea refracției și, prin urmare, a efectului reflexiei interne totale, este posibilă, de exemplu, pentru undele sonore de pe suprafață și în cea mai mare parte a lichidului în timpul tranziției între zone cu vâscozitate sau densitate diferită.

Fenomene similare cu efectul reflectării totale interne a radiației electromagnetice sunt observate pentru fasciculele de neutroni lenți.

Dacă o undă polarizată vertical cade pe interfață la unghiul Brewster, atunci se va observa efectul refracției complete - nu va exista undă reflectată.

Note

Fundația Wikimedia. 2010 .

• Respirație plină
• Schimbare completă

Vedeți ce este „Reflexia internă totală” în alte dicționare:

REFLECȚIE INTERNĂ TOTALĂ- e-mail de reflecție. magn. radiații (în special, lumină) atunci când cade pe interfața dintre două medii transparente dintr-un mediu cu un indice de refracție ridicat. P. în. despre. se efectuează atunci când unghiul de incidență i depășește un anumit unghi limitativ (critic) ... Enciclopedia fizică

Reflecție internă totală- Reflecție internă totală. Când lumina trece dintr-un mediu cu n1 > n2, are loc reflexia internă totală dacă unghiul de incidență a2 > apr; la un unghi de incidenţă a1 Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

Reflecție internă totală- reflectarea radiației optice (vezi radiații optice) (lumină) sau a radiației electromagnetice dintr-un domeniu diferit (de exemplu, unde radio) atunci când cade pe interfața dintre două medii transparente dintr-un mediu cu un indice de refracție ridicat ... .. . Marea Enciclopedie Sovietică

REFLECȚIE INTERNĂ TOTALĂ- undele electromagnetice, apar atunci când trec de la un mediu cu indice de refracție n1 ridicat la un mediu cu indice de refracție mai mic n2 la un unghi de incidență a care depășește unghiul limitativ apr, determinat de raportul sinapr=n2/n1. Complet… … Enciclopedia modernă

REFLECȚIE INTERNĂ TOTALĂ- REFLEXIA INTERNA TOTALA, REFLEXIA fara refractie a luminii la limita. Când lumina trece de la un mediu mai dens (cum ar fi sticla) la unul mai puțin dens (apa sau aer), există o zonă de unghiuri de refracție în care lumina nu trece prin graniță... Dicționar enciclopedic științific și tehnic

reflecție internă totală- Reflectarea luminii dintr-un mediu optic mai puțin dens cu revenire completă la mediul din care cade. [Culegere de termeni recomandați. Problema 79. Optica fizică. Academia de Științe a URSS. Comitetul de terminologie științifică și tehnică. 1970] Subiecte… … Manualul Traducătorului Tehnic

REFLECȚIE INTERNĂ TOTALĂ- undele electromagnetice apar atunci când cad oblic pe interfața dintre 2 medii, când radiația trece de la un mediu cu indice de refracție mare n1 la un mediu cu indice de refracție mai mic n2, iar unghiul de incidență i depășește unghiul limitativ... ... Dicţionar enciclopedic mare

reflecție internă totală- undele electromagnetice, apar cu incidență oblică pe interfața dintre 2 medii, când radiația trece de la un mediu cu indice de refracție ridicat n1 la un mediu cu indice de refracție mai mic n2, iar unghiul de incidență i depășește unghiul limitativ ipr .. . Dicţionar enciclopedic

Când undele se propagă într-un mediu, inclusiv cele electromagnetice, pentru a găsi un nou front de undă în orice moment, utilizați principiul Huygens.

Fiecare punct al frontului de undă este o sursă de unde secundare.

Într-un mediu izotrop omogen, suprafețele undelor secundare au forma unor sfere cu raza v × Dt, unde v este viteza de propagare a undelor în mediu. Prin conducerea anvelopei fronturilor de undă ale undelor secundare se obține un nou front de undă la un moment dat (Fig. 7.1, a, b).

Legea reflexiei

Folosind principiul Huygens, se poate demonstra legea reflexiei undelor electromagnetice la interfața dintre doi dielectrici.

Unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie. Razele incidente și reflectate, împreună cu perpendiculara pe interfața dintre doi dielectrici, se află în același plan.Ð a = Ð b. (7,1)

Lasă o undă de lumină plană să cadă pe o interfață SD plată între două medii (fasciurile 1 și 2, Fig. 7.2). Unghiul a dintre fascicul și perpendiculara pe LED se numește unghi de incidență. Dacă la un moment dat frontul undei incidente OB atinge punctul O, atunci, conform principiului Huygens, acest punct

Orez. 7.2

începe să radieze o undă secundară. În timpul Dt = IN 1 /v fasciculul incident 2 ajunge la t. O 1 . În același timp, frontul undei secundare, după reflectarea în punctul O, care se propagă în același mediu, atinge punctele emisferei, raza OA \u003d v Dt \u003d BO 1. Noul front de undă este reprezentat de planul AO ​​1, iar direcția de propagare este reprezentată de fasciculul OA. Unghiul b se numește unghi de reflexie. Din egalitatea triunghiurilor OAO 1 și OBO 1 urmează legea reflexiei: unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie.

Legea refracției

Mediul omogen optic 1 se caracterizează prin , (7.2)

Raportul n 2 / n 1 \u003d n 21 (7,4)

numit

(7.5)

Pentru vid n = 1.

Datorită dispersiei (frecvențele luminii n » 10 14 Hz), de exemplu, pentru apă n = 1,33, și nu n = 9 (e = 81), după cum rezultă din electrodinamică pentru frecvențe joase. Dacă viteza de propagare a luminii în primul mediu este v 1, iar în al doilea - v 2,

Orez. 7.3

apoi în timpul Dt al undei plane incidente care trece pe distanţa AO 1 în primul mediu AO 1 = v 1 Dt. Frontul undei secundare, excitat în al doilea mediu (conform principiului Huygens), ajunge în punctele emisferei, a cărei rază este OB = v 2 Dt. Noul front al undei care se propagă în al doilea mediu este reprezentat de planul BO 1 (Fig. 7.3), iar direcția de propagare a acesteia este reprezentată de razele OB și O 1 C (perpendiculare pe frontul de undă). Unghiul b dintre fasciculul OB și normala la interfața dintre doi dielectrici în punctul O numit unghi de refractie. Din triunghiurile OAO 1 și OBO 1 rezultă că AO 1 \u003d OO 1 sin a, OB \u003d OO 1 sin b.

Atitudinea lor exprimă legea refracției(lege Snell):

. (7.6)

Raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție este egal cu indicele de refracție relativ al celor două medii.

Reflecție internă totală

Orez. 7.4

Conform legii refracției, la interfața dintre două medii se poate observa reflecție internă totală, dacă n 1 > n 2, adică Рb >Рa (Fig. 7.4). Prin urmare, există un astfel de unghi limitativ de incidență Ða pr când Ðb = 90 0 . Atunci legea refracției (7.6) ia următoarea formă:

sin a pr \u003d, (sin 90 0 \u003d 1) (7.7)

Cu o creștere suplimentară a unghiului de incidență Ða > Ða pr, lumina este reflectată complet de la interfața dintre două medii.

Un astfel de fenomen se numește reflecție internă totalăși utilizat pe scară largă în optică, de exemplu, pentru a schimba direcția razelor de lumină (Fig. 7. 5, a, b).

Este folosit în telescoape, binocluri, fibre optice și alte instrumente optice.

În procesele ondulatorii clasice, cum ar fi fenomenul de reflexie internă totală a undelor electromagnetice, se observă fenomene similare efectului de tunel din mecanica cuantică, care este asociat cu proprietățile undei corpusculare ale particulelor.

Într-adevăr, în timpul tranziției luminii de la un mediu la altul, se observă refracția luminii, asociată cu o modificare a vitezei de propagare a acesteia în diverse medii. La interfața dintre două medii, un fascicul de lumină este împărțit în două: refractat și reflectat.

Un fascicul de lumină cade perpendicular pe faţa 1 a unei prisme de sticlă isoscelă dreptunghiulară şi, fără a fi refractat, cade pe faţa 2, se observă reflexia internă totală, întrucât unghiul de incidenţă (Ða = 45 0) al fasciculului pe faţa 2 este mai mare decât unghiul limitativ de reflexie internă totală (pentru sticlă n 2 = 1,5; Ða pr = 42 0).

Daca aceeasi prisma este plasata la o anumita distanta H ~ l/2 fata de fata 2, atunci fasciculul luminos trece prin fata 2 * si iese din prisma prin fata 1 * paralel cu fasciculul incident pe fata 1. Intensitatea J a fluxul luminos transmis scade exponențial odată cu creșterea decalajului h între prisme conform legii:

,

unde w este o probabilitate ca fasciculul să treacă în al doilea mediu; d este un coeficient în funcție de indicele de refracție al substanței; l este lungimea de undă a luminii incidente

Prin urmare, pătrunderea luminii în regiunea „interzisă” este o analogie optică a efectului de tunel cuantic.

Fenomenul de reflexie internă totală este într-adevăr complet, deoarece în acest caz toată energia luminii incidente este reflectată la interfața dintre două medii decât atunci când este reflectată, de exemplu, de pe suprafața oglinzilor metalice. Folosind acest fenomen, se poate urmări o altă analogie între refracția și reflectarea luminii, pe de o parte, și radiația Vavilov-Cherenkov, pe de altă parte.

INTERFERENȚA UNDELOR

7.2.1. Rolul vectorilor şi

În practică, mai multe unde se pot propaga simultan în medii reale. Ca urmare a adăugării undelor, se observă o serie de fenomene interesante: interferența, difracția, reflexia și refracția undelor etc.

Aceste fenomene ondulatorii sunt caracteristice nu numai pentru undele mecanice, ci și pentru undele electrice, magnetice, luminoase etc. Toate particulele elementare prezintă, de asemenea, proprietăți ondulatorii, ceea ce a fost dovedit de mecanica cuantică.

Unul dintre cele mai interesante fenomene ondulatorii, care se observă atunci când două sau mai multe unde se propagă într-un mediu, se numește interferență. Mediul omogen optic 1 se caracterizează prin indicele absolut de refracție , (7.8)

unde c este viteza luminii în vid; v 1 - viteza luminii în primul mediu.

Mediul 2 se caracterizează prin indicele de refracție absolut

unde v 2 este viteza luminii în al doilea mediu.

Raport (7,10)

numit indicele de refracție relativ al celui de-al doilea mediu față de primul. Pentru dielectrici transparente, unde m = 1, folosind teoria lui Maxwell, sau

unde e 1 , e 2 sunt permisivitățile primului și celui de-al doilea mediu.

Pentru vid, n = 1. Datorită dispersiei (frecvențele luminii n » 10 14 Hz), de exemplu, pentru apă, n = 1,33, și nu n = 9 (e = 81), după cum rezultă din electrodinamică pentru frecvențe joase. Lumina este unde electromagnetice. Prin urmare, câmpul electromagnetic este determinat de vectorii și , care caracterizează intensitățile câmpului electric și respectiv magnetic. Cu toate acestea, în multe procese de interacțiune a luminii cu materia, cum ar fi efectul luminii asupra organelor de vedere, fotocelulelor și altor dispozitive, rolul decisiv revine vectorului, care în optică este numit vector luminos.

Propagarea undelor electromagnetice în diverse medii respectă legile reflexiei și refracției. Din aceste legi, în anumite condiții, rezultă un efect interesant, care în fizică se numește reflexia internă totală a luminii. Să aruncăm o privire mai atentă la ce este acest efect.

Reflexia si refractia

Înainte de a trece direct la luarea în considerare a reflexiei totale interne a luminii, este necesar să oferim o explicație a proceselor de reflexie și refracție.

Reflexia este înțeleasă ca o schimbare a direcției de mișcare a unui fascicul de lumină în același mediu atunci când întâlnește o interfață. De exemplu, dacă direcționați de la un pointer laser către o oglindă, puteți observa efectul descris.

Refracția este, ca și reflexia, o schimbare în direcția mișcării luminii, dar nu în primul, ci în al doilea mediu. Rezultatul acestui fenomen va fi o distorsiune a contururilor obiectelor și a aranjamentului lor spațial. Un exemplu obișnuit de refracție este ruperea unui creion sau a unui stilou dacă este pus într-un pahar cu apă.

Refracția și reflexia sunt legate între ele. Sunt aproape întotdeauna prezente împreună: o parte din energia fasciculului este reflectată, iar cealaltă parte este refractă.

Ambele fenomene sunt rezultatul aplicării principiului lui Fermat. El susține că lumina călătorește pe o traiectorie între două puncte care îi va lua cel mai puțin timp.

Deoarece reflexia este un efect care are loc într-un mediu, iar refracția are loc în două medii, este important pentru acesta din urmă ca ambele medii să fie transparente la undele electromagnetice.

Conceptul de indice de refracție

Indicele de refracție este o mărime importantă pentru descrierea matematică a fenomenelor luate în considerare. Indicele de refracție al unui anumit mediu este determinat după cum urmează:

Unde c și v sunt vitezele luminii în vid și respectiv materiei. Valoarea lui v este întotdeauna mai mică decât c, deci exponentul n va fi mai mare decât unu. Coeficientul adimensional n arată câtă lumină dintr-o substanță (mediu) va rămâne în urma luminii în vid. Diferența dintre aceste viteze duce la apariția fenomenului de refracție.

Viteza luminii în materie se corelează cu densitatea acesteia din urmă. Cu cât mediul este mai dens, cu atât lumina este mai greu să se deplaseze în el. De exemplu, pentru aer n = 1,00029, adică aproape ca pentru vid, pentru apă n = 1,333.

Reflecțiile, refracția și legile lor

Un exemplu izbitor de rezultat al reflexiei totale sunt suprafețele strălucitoare ale unui diamant. Indicele de refracție pentru un diamant este de 2,43, așa că multe raze de lumină care lovesc o bijuterie experimentează reflexii totale multiple înainte de a o părăsi.

Problema determinării unghiului critic θc pentru diamant

Să luăm în considerare o problemă simplă, în care vom arăta cum să folosim formulele de mai sus. Este necesar să se calculeze cât de mult se va schimba unghiul critic de reflexie totală dacă un diamant este plasat din aer în apă.

După ce am căutat în tabel valorile indicilor de refracție ai mediilor indicate, le scriem:

• pentru aer: n 1 = 1,00029;
• pentru apă: n 2 = 1,333;
• pentru diamant: n 3 = 2,43.

Unghiul critic pentru o pereche diamant-aer este:

θ c1 \u003d arcsin (n 1 / n 3) \u003d arcsin (1,00029 / 2,43) ≈ 24,31 o.

După cum puteți vedea, unghiul critic pentru această pereche de medii este destul de mic, adică doar acele raze pot lăsa diamantul în aer care va fi mai aproape de normal decât 24,31 o .

Pentru cazul unui diamant în apă, obținem:

θ c2 \u003d arcsin (n 2 / n 3) \u003d arcsin (1,333 / 2,43) ≈ 33,27 o.

Creșterea unghiului critic a fost:

Δθ c \u003d θ c2 - θ c1 ≈ 33,27 o - 24,31 o \u003d 8,96 o.

Această ușoară creștere a unghiului critic pentru reflectarea totală a luminii în diamant duce la faptul că în apă strălucește aproape la fel ca în aer.

Pe imagine Aprezintă un fascicul normal care trece prin interfața aer-plexiglas și iese din placa de plexiglas fără a suferi nicio deformare la trecerea prin cele două interfețe dintre plexiglas și aer. Pe imagine b prezintă un fascicul de lumină care intră într-o placă semicirculară în mod normal fără deviație, dar formând un unghi y cu normala în punctul O în interiorul plăcii de plexiglas. Când fasciculul părăsește un mediu mai dens (plexiglas), viteza de propagare a acestuia într-un mediu mai puțin dens (aerul) crește. Prin urmare, se refractă, formând un unghi x față de normala în aer, care este mai mare decât y.



Pe baza faptului că n \u003d sin (unghiul pe care fasciculul îl face cu normala în aer) / sin (unghiul pe care fasciculul îl face cu normala în mediu), plexiglas n n \u003d sin x / sin y. Dacă se fac mai multe măsurători x și y, indicele de refracție al plexiglasului poate fi calculat prin mediarea rezultatelor pentru fiecare pereche de valori. Unghiul y poate fi mărit prin deplasarea sursei de lumină de-a lungul unui arc de cerc centrat în punctul O.

Rezultatul este creșterea unghiului x până când se ajunge la poziția prezentată în figură. în, adică până când x devine egal cu 90 o. Este clar că unghiul x nu poate fi mai mare. Se numește unghiul pe care raza îl face acum cu normala din interiorul plexiglasului unghi critic sau limitator cu(acesta este unghiul de incidență pe limita de la un mediu mai dens la unul mai puțin dens, când unghiul de refracție într-un mediu mai puțin dens este de 90°).

De obicei, se observă un fascicul slab reflectat, precum și un fascicul luminos, care este refractat de-a lungul marginii drepte a plăcii. Aceasta este o consecință a reflexiei interne parțiale. Rețineți, de asemenea, că atunci când este utilizată lumină albă, lumina care apare de-a lungul marginii drepte este descompusă în culorile spectrului. Dacă sursa de lumină este avansată mai mult în jurul arcului, ca în figură G, astfel încât I în interiorul plexiglasului devine mai mare decât unghiul critic c și nu are loc nicio refracție la interfața dintre cele două medii. În schimb, fasciculul experimentează o reflexie internă totală la un unghi r față de normală, unde r = i.

A se intampla reflecție internă totală, unghiul de incidență i trebuie măsurat în interiorul unui mediu mai dens (plexiglas) și trebuie să fie mai mare decât unghiul critic c. Rețineți că legea reflexiei este valabilă și pentru toate unghiurile de incidență mai mari decât unghiul critic.

Unghiul critic al unui diamant este doar 24°38". „Scânteia" sa depinde astfel de ușurința cu care are loc reflexia internă totală multiplă atunci când este iluminată de lumină, care depinde în mare măsură de tăierea și lustruirea pricepută pentru a spori acest efect. se determină că n = 1 /sin s, deci o măsurare precisă a unghiului critic c va determina n.

Studiul 1. Determinați n pentru plexiglas prin găsirea unghiului critic

Așezați o placă de plexiglas semicirculară în centrul unei foi mari de hârtie albă și trasați-i cu atenție contururile. Găsiți punctul mijlociu O al muchiei drepte a plăcii. Folosind raportorul, construiți un NO normal perpendicular pe această margine dreaptă în punctul O. Repoziționați placa în conturul său. Deplasați sursa de lumină în jurul arcului la stânga lui NO, în același timp direcționând fasciculul incident către punctul O. Când fasciculul refractat urmează marginea dreaptă, așa cum se arată în figură, marcați calea fasciculului incident cu trei puncte P 1, P2 și P3.



Scoateți temporar placa și conectați aceste trei puncte cu o linie dreaptă, care ar trebui să treacă prin O. Folosind un raportor, măsurați unghiul critic c dintre raza incidentă desenată și normală. Așezați din nou cu atenție placa în conturul ei și repetați ceea ce ați făcut înainte, dar de data aceasta mutați sursa de lumină în jurul arcului la dreapta lui NO, îndreptând fasciculul continuu în punctul O. Înregistrați cele două valori măsurate c în rezultate tabel și determinați valoarea medie a unghiului critic c. Apoi determinați indicele de refracție n n pentru plexiglas folosind formula n n = 1 /sin s.


Dispozitivul pentru cercetare 1 poate fi folosit și pentru a arăta că pentru razele de lumină care se propagă într-un mediu mai dens (plexiglas) și incidente pe interfața „plexiglas – aer” la unghiuri mai mari decât unghiul critic c, unghiul de incidență i este egal cu reflexiile unghiului r.

Studiul 2. Verificați legea reflexiei luminii pentru unghiuri de incidență mai mari decât unghiul critic

Pune o placă de plexiglas semi-circulară pe o foaie mare de hârtie albă și trasează-i cu atenție contururile. Ca și în primul caz, găsiți punctul de mijloc O și construiți NO normal. Pentru plexiglas, unghiul critic c = 42°, prin urmare, unghiurile de incidență i > 42° sunt mai mari decât unghiul critic. Folosind un raportor, construiți raze la unghiuri de 45°, 50°, 60°, 70° și 80° față de normala NO.

Din nou, așezați cu atenție placa de plexiglas în contur și direcționați fasciculul de lumină de la sursa de lumină de-a lungul liniei de 45°. Fasciculul va merge în punctul O, va fi reflectat și va apărea din partea arcuită a plăcii de cealaltă parte a normalului. Marcați trei puncte P 1 , P 2 și P 3 pe fasciculul reflectat. Scoateți temporar placa și conectați cele trei puncte cu o linie dreaptă care ar trebui să treacă prin punctul O.



Folosind un raportor, măsurați unghiul de reflexie r dintre și fasciculul reflectat, înregistrând rezultatele într-un tabel. Poziționați cu atenție placa în conturul său și repetați pentru unghiurile de 50°, 60°, 70° și 80° față de normal. Scrieți valoarea lui r în locul potrivit din tabelul cu rezultate. Graficul unghiului de reflexie r față de unghiul de incidență i. O diagramă în linie dreaptă trasată pe un interval de unghiuri de incidență de la 45° la 80° va fi suficientă pentru a arăta că unghiul i este egal cu unghiul r.

Unghiul limitativ de reflexie totală este unghiul de incidență a luminii pe interfața dintre două medii, corespunzător unui unghi de refracție de 90 de grade.

Fibra optică este o ramură a opticii care studiază fenomenele fizice care apar și apar în fibrele optice.

4. Propagarea undelor într-un mediu optic neomogen. Explicația curburii razelor. Miraje. Refracția astronomică. Mediu neomogen pentru unde radio.

Mirajul este un fenomen optic în atmosferă: reflectarea luminii de către granița dintre straturi de aer foarte diferite în densitate. Pentru un observator, o astfel de reflecție constă în faptul că, împreună cu un obiect îndepărtat (sau o secțiune a cerului), este vizibilă imaginea sa imaginară, deplasată față de obiect. Mirajele sunt împărțite în cele inferioare, vizibile sub obiect, cele superioare, deasupra obiectului și cele laterale.

mirajul inferior

Apare atunci când există un gradient vertical de temperatură foarte mare (scăzând odată cu înălțimea) pe o suprafață plană supraîncălzită, adesea un deșert sau un drum asfaltat. Imaginea imaginară a cerului creează iluzia apei la suprafață. Deci, drumul care merge în depărtare într-o zi fierbinte de vară pare umed.

mirajul superior

Se observă deasupra suprafeței pământului rece cu o distribuție inversă a temperaturii (crește odată cu înălțimea).

fata Morgana

Fenomenele complexe ale unui miraj cu o distorsiune accentuată a aspectului obiectelor se numesc Fata Morgana.

mirajul volumetric

La munte, este foarte rar, în anumite condiții, să vezi „eul distorsionat” la o distanță destul de apropiată. Acest fenomen se explică prin prezența vaporilor de apă „stagnanți” în aer.

Refracția astronomică - fenomenul de refracție a razelor de lumină din corpurile cerești la trecerea prin atmosferă / Întrucât densitatea atmosferelor planetare scade întotdeauna odată cu înălțimea, refracția luminii are loc în așa fel încât, odată cu convexitatea sa, fasciculul curbat în toate casele se îndreaptă spre zenit. În această privință, refracția „ridică” întotdeauna imaginile corpurilor cerești deasupra adevăratei lor poziții.

Refracția provoacă o serie de efecte optico-atmosferice pe Pământ: o creștere longitudinea zilei datorită faptului că discul solar, din cauza refracției, se ridică deasupra orizontului cu câteva minute mai devreme decât momentul în care Soarele ar trebui să răsară pe baza unor considerații geometrice; aplatizarea discurilor vizibile ale Lunii si Soarelui in apropierea orizontului datorita faptului ca marginea inferioara a discurilor se ridica prin refractie mai sus decat cea superioara; sclipirea stelelor etc. Datorită diferenței de refracție a razelor de lumină cu lungimi de undă diferite (razele albastre și violete deviază mai mult decât cele roșii), în apropierea orizontului apare o colorare aparentă a corpurilor cerești.

5. Conceptul de undă polarizată liniar. Polarizarea luminii naturale. radiații nepolarizate. polarizatoare dicroice. Polarizator și analizor de lumină. legea lui Malus.

Polarizarea undelor- fenomenul de încălcare a simetriei distribuţiei perturbaţiilor în transversal undă (de exemplu, puterea câmpurilor electrice și magnetice în undele electromagnetice) în raport cu direcția de propagare a acesteia. LA longitudinalÎntr-o undă, polarizarea nu poate apărea, deoarece perturbațiile din acest tip de unde coincid întotdeauna cu direcția de propagare.

liniar - oscilațiile perturbației apar într-un singur plan. În acest caz, se vorbește despre plan polarizat val";

circular - capătul vectorului de amplitudine descrie un cerc în planul de oscilație. În funcție de direcția de rotație a vectorului, dreapta sau stânga.

Polarizarea luminii este procesul de eficientizare a oscilațiilor vectorului intensității câmpului electric al unei unde luminoase atunci când lumina trece prin anumite substanțe (în timpul refracției) sau când este reflectat un flux luminos.

Polarizatorul dicroic conține o peliculă care conține cel puțin o substanță organică dicroică ale cărei molecule sau fragmente de molecule au o structură plană. Cel puțin o parte a filmului are o structură cristalină. Substanța dicroică are cel puțin un maxim al curbei de absorbție spectrală în intervalele spectrale de 400 - 700 nm și/sau 200 - 400 nm și 0,7 - 13 μm. La fabricarea unui polarizator, un film care conține o substanță organică dicroică este aplicat pe substrat, i se aplică un efect de orientare și se usucă. În acest caz, condițiile de aplicare a filmului și tipul și mărimea efectului de orientare sunt alese astfel încât parametrul de ordine al filmului corespunzător cel puțin unui maxim pe curba de absorbție spectrală în intervalul spectral de 0,7 - 13 μm să aibă o valoare de cel puțin 0,8. Structura cristalină a cel puțin unei părți a filmului este o rețea cristalină tridimensională formată din molecule organice dicroice. EFECT: extinderea gamei spectrale a funcționării polarizatorului cu îmbunătățirea simultană a caracteristicilor de polarizare a acestuia.

Legea Malus este o lege fizică care exprimă dependența intensității luminii polarizate liniar după ce trece printr-un polarizator de unghiul dintre planurile de polarizare ale luminii incidente și polarizator.

Unde eu 0 - intensitatea luminii incidente pe polarizator, eu este intensitatea luminii care iese din polarizator, k a- coeficientul de transparență al polarizatorului.

6. Fenomenul lui Brewster. Formule Fresnel pentru coeficientul de reflexie pentru undele al căror vector electric se află în planul de incidență și pentru undele al căror vector electric este perpendicular pe planul de incidență. Dependența coeficienților de reflexie de unghiul de incidență. Gradul de polarizare a undelor reflectate.

Legea lui Brewster este o lege a opticii care exprimă relația dintre indicele de refracție cu un astfel de unghi la care lumina reflectată de la interfață va fi complet polarizată într-un plan perpendicular pe planul de incidență, iar fasciculul refractat este parțial polarizat în planul de incidență, iar polarizarea fasciculului refractat atinge cea mai mare valoare. Este ușor de stabilit că în acest caz razele reflectate și refractate sunt reciproc perpendiculare. Unghiul corespunzător se numește unghiul Brewster. Legea lui Brewster: , Unde n 21 - indicele de refracție al celui de-al doilea mediu față de primul, θ Br este unghiul de incidență (unghiul Brewster). Cu amplitudinile undelor incidente (U în jos) și reflectate (U ref) în linia KBV, aceasta este legată de relația:

K bv \u003d (U pad - U neg) / (U pad + U neg)

Prin coeficientul de reflexie a tensiunii (K U), KBV se exprimă după cum urmează:

K bv \u003d (1 - K U) / (1 + K U) Cu o natură pur activă a sarcinii, KBV este egal cu:

K bv \u003d R / ρ la R< ρ или

K bv = ρ / R la R ≥ ρ

unde R este rezistența activă a sarcinii, ρ este rezistența la undă a liniei

7. Conceptul de interferență luminoasă. Adăugarea a două unde incoerente și coerente ale căror linii de polarizare coincid. Dependența intensității undei rezultate în adăugarea a două unde coerente de diferența dintre fazele acestora. Conceptul de diferență geometrică și optică în calea undelor. Condiții generale pentru respectarea maximelor și minimelor de interferență.

Interferența luminii este o adăugare neliniară a intensităților a două sau mai multe unde luminoase. Acest fenomen este însoțit de maxime și minime de intensitate alternând în spațiu. Distribuția sa se numește model de interferență. Când lumina interferează, energia este redistribuită în spațiu.

Undele și sursele care le excită sunt numite coerente dacă diferența de fază a undelor nu depinde de timp. Undele și sursele care le excită sunt numite incoerente dacă diferența de fază a undelor se modifică în timp. Formula pentru diferenta:

, Unde , ,

8. Metode de laborator pentru observarea interferenței luminii: experimentul lui Young, biprismă Fresnel, oglinzi Fresnel. Calculul pozițiilor maximelor și minimelor de interferență.

Experimentul lui Jung - În experiment, un fascicul de lumină este îndreptat către un ecran-ecran opac cu două fante paralele, în spatele căruia este instalat un ecran de proiecție. Acest experiment demonstrează interferența luminii, care este dovada teoriei undelor. Particularitatea fantelor este că lățimea lor este aproximativ egală cu lungimea de undă a luminii emise. Efectul lățimii slotului asupra interferenței este discutat mai jos.

Presupunând că lumina este formată din particule ( teoria corpusculară a luminii), apoi pe ecranul de proiecție s-ar vedea doar două benzi paralele de lumină trecând prin fantele ecranului. Între ele, ecranul de proiecție ar rămâne practic neluminat.

Biprismă Fresnel - în fizică - o prismă dublă cu unghiuri foarte mici la vârfuri.
Biprismul Fresnel este un dispozitiv optic care permite unei surse de lumină să formeze două unde coerente, care fac posibilă observarea unui model de interferență stabil pe ecran.
Biprismul Frenkel servește ca mijloc de demonstrare experimentală a naturii ondulatorii a luminii.

Oglinzile Fresnel sunt un dispozitiv optic propus în 1816 de O. J. Fresnel pentru observarea fenomenului fasciculelor de lumină coerente cu interferența. Dispozitivul este format din două oglinzi plate I și II, formând un unghi diedru care diferă de 180° cu doar câțiva arcmin (vezi Fig. 1 la articolul Interferența luminii). Atunci când oglinzile sunt iluminate de la o sursă S, fasciculele de raze reflectate de oglinzi pot fi considerate ca provenind din surse coerente S1 și S2, care sunt imagini imaginare ale lui S. În spațiul în care fasciculele se suprapun, apare interferența. Dacă sursa S este liniară (fantă) și paralelă cu marginea FZ, atunci când este iluminată cu lumină monocromatică, pe ecranul M se observă un model de interferență sub formă de dungi echidistante întunecate și luminoase paralele cu fanta, care poate fi instalat. oriunde în regiunea de suprapunere a fasciculului. Distanța dintre benzi poate fi utilizată pentru a determina lungimea de undă a luminii. Experimentele efectuate cu PV au fost una dintre dovezile decisive ale naturii ondulatorii a luminii.

9. Interferența luminii în peliculele subțiri. Condiții pentru formarea benzilor luminoase și întunecate în lumina reflectată și transmisă.

10. Dungi de panta egala si dungi de grosime egala. Inelele de interferență ale lui Newton. Razele inelelor întunecate și deschise.

11. Interferența luminii în pelicule subțiri la incidența normală a luminii. Iluminarea dispozitivelor optice.

12. Interferometre optice Michelson și Jamin. Determinarea indicelui de refracție al unei substanțe folosind interferometre cu două fascicule.

13. Conceptul de interferență cu mai multe căi a luminii. interferometru Fabry-Perot. Adăugarea unui număr finit de unde de amplitudini egale, ale căror faze formează o progresie aritmetică. Dependența intensității undei rezultate de diferența de fază a undelor interferente. Condiția pentru formarea maximelor și minimelor principale ale interferenței. Natura modelului de interferență cu fascicul multiplu.

14. Conceptul de difracție a undelor. Parametru de undă și limite de aplicabilitate ale legilor opticii geometrice. Principiul Huygens-Fresnel.

15. Metoda zonelor Fresnel și dovada propagării rectilinie a luminii.

16. Difracția Fresnel printr-o gaură rotundă. Razele zonei Fresnel pentru fronturi de undă sferică și plană.

17. Difracția luminii pe un disc opac. Calculul suprafeței zonelor Fresnel.

18. Problema creșterii amplitudinii undei la trecerea printr-o gaură rotundă. Plăci cu zone de amplitudine și fază. Placi de focalizare si zone. Lentila de focalizare ca caz limitativ al unei plăci cu zonă de fază în trepte. Lentile de zonare.