П.5 Принцип обратимости световых лучей.
Этот результат означает, что при преломлении и отражении на границе двух сред лучи являются обратными (взаимными).
При изменении направления лучей на обратное взаимное расположение лучей не изменяется.
Принципы обратимости (взаимности) выполняется при каком угодно числе отражений и преломлений, т.к. выполняется при каждом из них.
Этот принцип используется при построении изображений.
П.6 Принцип Ферма.
Рассмотренные законы являются обобщением опытных фактов. В то же время их можно вывести теоретически из т.н. принципа Ферма:
при распространении из одной точки пространства в другую точку свет всегда распространяется по пути, требующему минимального времени.
Полное внутреннее отражение.
Пусть имеются две среды, для которых . Из 2-й среды на границу раздела сред падает луч света.
Запишем закон преломления
Будем увеличивать угол , при этом угол также возрастает, причем его значение стремится к . При некотором значении , угол преломления оказывается равным .
Если еще увеличить угол падения, так что , то световой луч не преломляется в среду 1, он полностью отражается от границы раздела. Существует только отраженный луч.
Это явление называется полным внутренним отражением.
Угол — есть предельный угол полного внутреннего отражения.
Полное отражение используется для передачи света по пучкам гибких прозрачных волокон – световодам.
Световод – тонкое волокно из кварцевого стекла в виде цилиндра с толщиной порядка 1мкм. За счет многогранного внутреннего отражения свет можно направить по любому пути, в том числе и криволинейному.
Пусть луч падает на торец световода под углом . Преломленный луч падает на боковую поверхность под углом .
где — угол преломления в точке .
Для возникновения полного внутреннего отражения в точке необходимо выполнение условия
Возьмем предельный случай скользящего падения луча на торец световода
Гомоцентрический пучок.
В геометрической (лучевой) оптике каждая светящаяся точка рассматривается как вершине расходящегося пучка лучей, который называется гомоцентрическим, т.е. имеющим общий центр.
Если после отражения и преломления этот пучок превращается в кусок, который также сходится в одну точку, то такой пучок также является гомоцентрическим, а его центр есть изображение светящейся точки.
При сохранении гомоцентричности каждой точки источника дает одну точку изображения . Такие изображения называются точечными или стигматическими. При стигматическом изображении центры пучков называются сопряженными точками оптической системы, в который происходит преобразование расходящегося пучка в сходящийся.
Световые лучи, пучки также называются сопряженными. Если в результате отражения и преломления пучок перестает быть гомоцентрическим, то светящаяся точка уже изображается не одной точкой. Стигматичность изображения теряется, и оно становится астигматическим.
Одна из задач практической оптики заключается в получении изображений, точно передающих форму источника. Важнейшим вопросом геометрической оптики является выяснение условий сохранения гомоцентричности пучков.
В чем состоит явление обратимости световых лучей?
Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь для публикации ответа на этот вопрос.
решение вопроса
Связанных вопросов не найдено
Обучайтесь и развивайтесь всесторонне вместе с нами, делитесь знаниями и накопленным опытом, расширяйте границы знаний и ваших умений.
- Все категории
- экономические 43,679
- гуманитарные 33,657
- юридические 17,917
- школьный раздел 612,708
- разное 16,911
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
- Обратная связь
- Правила сайта
§ 82. Обратимость световых лучей
Рассматривая в предыдущем параграфе явления, происходящие при падении света на границу раздела двух сред, мы считали, что свет распространяется в определенном направлении, указанном па рис. 180, 181 стрелками. Поставим теперь вопрос: что произойдет, если свет будет распространяться в обратном направлении? Для случая отражения света это означает, что падающий луч будет направлен не слева вниз, как на рис. 182, а, а справа вниз, как на рис. 182, б; для случая преломления мы будем рассматривать прохождение света не из первой среды во вторую, как на рис. 182, в, а из второй среды в первую, как на рис. 182, г,
Точные измерения показывают, что и в случае отражения и в случае преломления углы между лучами и перпендикуляром к поверхности раздела остаются неизменными, меняется только направление стрелок. Таким образом, если световой луч будет падать по направлению (рис. 182, б), то луч отраженный пойдет по направлению , т. е. окажется, что по сравнению с первым случаем падающий и отраженный пула поменялись местами. То же наблюдается и при преломлении светового луча. Пусть — падающий луч, — преломленный луч (рис. 182, в). Если свет падает по направлению (рис. 182, г), то преломленный луч идет по направлению , т. е. падающий и преломленный луни обмениваются местами.
Рис. 182. Обратимость световых лучей при отражении (а, б) и при преломлении (в, г). Если , то
Таким образом, как при отражении, так и при преломлении свет может проходить один и тот же путь в обоих противоположных друг другу направлениях (рис. 183). Это свойство света носит название обратимости световых лучей.
Обратимость световых лучей означает, что если показатель преломления при переходе из первой среды во вторую равняется , то при переходе из второй среды в первую он равен . Действительно, пусть свет падает под углом и преломляется под углом , так что . Если при обратном ходе лучей свет падает под углом , то он должен преломляться под углом (обратимость). В таком случае показатель преломления , следовательно, . Например, при переходе луча из воздуха в стекло , а при переходе из стекла в воздух . Свойство обратимости световых лучей сохраняется и при многократных отражениях и преломлениях, которые могут происходить в любой последовательности. Это следует из того, что при каждом отражении или преломлении направление светового луча может быть изменено на обратное.
Рис. 183. К обратимости световых лучей при преломлении
Таким образом, если при выходе светового луна из любой системы преломляющих и отражающих сред заставить световой луч па последнем этапе отразиться точно назад, то он пройдет всю систему в обратном направлении и вернется к своему источнику.
Обратимость направления световых лучей можно теоретически доказать, используя законы преломления и отражения и не прибегая к новым опытам. Для случая отражения света доказательство проводится весьма просто (см. упражнение 22 в конце этой главы). Более сложное доказательство для случая преломления света можно найти в учебниках оптики.
В чем заключается свойство обратимости световых лучей?
луч света, распространившийся по определённой траектории в одном направлении, повторит свой ход в точности при распространении и в обратном направлении.
Туда и обратно — один и тот же ход
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.