Познакомимся теперь с явлением, при котором лучи меняют направление своего распространения при переходе из одной среды в другую. Явление называется, преломление света на границе раздела двух сред. Взгляните на рисунки.

Если посмотреть на сосуд сбоку, то можно заметить, что часть карандаша, находящаяся в воде, кажется сдвинутой в сторону.

Луч, выходящий из лазера, преломляется, дойдя до стеклянной стенки аквариума, то есть изменил направление при переходе из воздуха через стекло в воду.

Преломлением света – это явление изменения направления световой волны при переходе из одной среды в другую.

Рассмотрим по рисункам примеры преломления светового луча на границах воздуха и воды, воздуха и стекла, воды и стекла.

При сравнении видно, что пара сред «воздух-стекло» преломляет свет сильнее, чем пара сред «воздух-вода». Почему свет преломляется по-разному при прохождении различных сред? Стоит выяснить каковы причины преломления света. Этой причиной является разная скорость света в средах (веществах).

Введем новую величину:

nабс = n – абсолютный показатель преломления светав данной среде.

Эта величина характеризует во сколько раз скорость света в данной среде меньше, чем в воздухе (в вакууме, скорость света в вакууме равна 3∙108м/с), т.е.:

(абсолютный показатель преломления равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в среде).

Чем больше абсолютный показатель вещества, тем меньше скорость света в среде, то есть тем более плотная среда, и наоборот. Сравним значения показателей преломления по таблице. Эти значения измерены при 20 °С для жёлтого света. При другой температуре или другом цвете света показатели будут иными.

Показатель преломления в воздухе равен 1,0003; в воде – 1,33; в стекле – 1,5 –2.

Вывод: чем больше показатель преломления отличается от единицы, тем больше угол, на который отклоняется луч, переходя из вакуума в среду. Как раз на рисунке показаны разные углы преломления.

Почему в разных средах свое значение показателя преломления? Потому что абсолютный показатель преломления зависит: от температуры среды, от плотности среды, от наличия в ней деформаций, от магнитных и электрических свойств среды.

Исходя из сказанного, можно отметить, что пары сред, прозрачные для оптических излучений, обладают различной преломляющей способностью,

Характеризующейся относительным показателем преломления.Он вычисляется по формуле, которую укажем позже.

Выяснив причину преломления света, перейдем к закону его преломления. Для этого рассмотрим характеристики светового луча, падающего на границу раздела двух прозрачных сред I и II. Обратимся к рисунку, пусть луч света падает на первую среду, а затем изменяет направление и переходит во вторую среду, или как говорят, преломляется.

Где OZ – преломленный луч, указывающий направления распространения световой волны во II-ой среде.

АВ – граница раздела двух сред.

т.О – точка падения луча на границу раздел.

∠ β – угол преломления – угол между преломлённым лучом и продолжением перпендикуляра, восстановленного в точке падения луча на данную поверхность.

∠ α – угол между падающим лучом СО и перпендикуляром, восстановленным в точку О.

Теперь соберем в едино сказанные утверждения и обобщим. Итак, световой луч, падающий на АВ под любым углом падения неравным нулю:

a) частично отражается

b) частично переходит в другую среду

c) при изменении угла падения, изменяется угол преломления, но при переходе луча света в среду с большей оптической плотностью угол преломления меньше угла падения; при переходе луча света из оптически более плотной среды в среду менее плотную угол преломления больше угла падения

d) падающий луч и преломленный луч взаимно обратимы, то есть их можно поменять местами и ход лучей не поменяется. (см. рисунок).

e) падающий световой луч на АВ не преломляется, если: луч падает пол углом 90°, если абсолютные показатели прозрачных сред одинаковы, то угол преломления равен углу падения.

f) при любом угле падения, неравным нулю, выполняется законы преломления света.

1. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления величина постоянная для двух прозрачных сред и называется относительным показателем преломления второй среды, относительно первой.

(отношение синуса альфа к синусу бета равно относительному показателю второй среды относительно первой), где

(относительный показатель преломления двух сред равен отношению абсолютного показателя второй среды к абсолютному показателю первой среды) или

(относительный показатель преломления двух сред равен отношению скорости света в первой среде к скорости света второй среды)

2. Луч, падающий и луч преломлённый, а также перпендикуляр к границе раздела сред в точке излома луча лежат в одной плоскости.