Полное внутреннее отражение

Оптика— раздел физики, в котором изучаются оптическое излучение (свет), его распространение и явления, наблюдаемые при взаимодействии света и вещества.

Полное внутреннее отражение

Явление отражения света от границы раздела двух сред, при условии, что свет падает из области с более высокой оптической плотностью и отражается полностью. Происходит в случаях, когда угол падения света превосходит некую критическую величину, определяемую индивидуально для каждой пары сред.

1. Закон прямолинейного распространения света и следствия из него:

в однородной среде свет распространяется прямолинейно;

световой луч представляет собой прямую линию;

образование геометрической тени;

при малых отверстиях наблюдаются отклонения от этого закона вследствие явления дифракции.

2. Закон отражения света:

луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости;

угол падения a равен углу отражения a' (см. рис. 1).

От разных поверхностей свет отражается по-разному. Существуют следующие виды отражения: зеркальное и диффузное

3. Закон преломления света:

луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости.

отношение синуса угла падения a к синусу угла преломления b (см. рис. 1) является постоянной величиной, называемой относительным показателем преломления двух сред.

sin(a)/sin(b) = n1;

n12 = n2/n1.

Корпускуля́рно-волново́й дуали́зм — принцип, согласно которому любой объект может проявлять как волновые, так и корпускулярныесвойства. Был введён при разработке квантовой механики для интерпретации явлений, наблюдаемых в микромире, с точки зрения классических концепций. Дальнейшим развитием принципа корпускулярно-волнового дуализма стала концепция квантованных полей вквантовой теории поля.

Интерференция – одно из ярких проявлений волновой природы света. Это интересное и красивое явление наблюдается при наложении двух или нескольких световых пучков. Интенсивность света в области перекрывания пучков имеет характер чередующихся светлых и темных полос, причем в максимумах интенсивность больше, а в минимумах меньше суммы интенсивностей пучков. При использовании белого света интерференционные полосы оказываются окрашенными в различные цвета спектра. С интерференционными явлениями мы сталкиваемся довольно часто: цвета масляных пятен на асфальте, окраска замерзающих оконных стекол, причудливые цветные рисунки на крыльях некоторых бабочек и жуков – все это проявление интерференции света.

КОГЕРЕНТНОСТЬ (от лат. cohaerere быть связанным) – взаимосвязь. Принцип когерентности заключается в утверждении, что все существующее находится во взаимосвязи; когерентные законы онтологии выражают связь в том плане, в каком она существует между категориями какого-либо слоя Факторы когерентности (мотивы когерентности) в психологии – участки памяти, которые обращают на себя внимание своим сходством, пространственной или временной близостью, симметричным расположением, характером формы и т. п. и благодаря этому могут быть объединены с разграниченными восприятиями. Современная психология считае1„-что объективные свойства факторов когерентности непосредственно (т.е. без содействия внимания) служат причиной для формирования ряда связей (см. Связь).

Максимумы интенсивности волны будут наблюдаться в точках, где выполняется условие минимумы - в точках, где

Методы получения когерентных волн

1. Метод Юнга

Источником света служит ярко освещенная щель S, от которой световая волна падает на две узкие щели S1 и S2, параллельные щели S.

2.Бипризма Френеля.

Она состоит из двух одинаковых сложенных основаниями призм. Свет от источника S преломляется в обеих призмах, в результате чего за призмой распространяются лучи, как бы исходящие от мнимых источников S₁ и S₂, являющихся когерентными. Таким образом, на экране Э (область ВС) наблюдается интерференционная картина.

3.3. Оптическая длина пути и разность хода

Пусть две когерентные волны (см. 3.1) создаются одним источником S, но до экрана проходят разные геометрические длины путей l₁и l₂ в средах с абсолютными показателями преломления n₁ и n₂ соответственно (рис.4).

Тогда фазы этих волн [см. (1) и (2.9)]

wt - j₁= wt - k₁l₁ + j₀, wt -j₂= wt - k₂l₁ + j₀а разность фаз

j₂ -j₁ = k₂l₂ - k₁l₁ = (12)

где l₁= l/n₁, l₂= l/n₂ -длины волн в средах, показатели преломления которых n₁ и n₂соответственно, l - длина волны в вакууме.

Получить устойчивую интерференционную картину для света от двух разделённых в пространстве и независящих друг от друга источников света не так легко, как для источников волн на воде. Атомы испускают свет цугами очень малой продолжительности, и когерентность нарушается. Сравнительно просто такую картину можно получить, сделав так, чтобы интерферировали волны одного и того же цуга^[1]. Так, интерференция возникает при разделении первоначального луча света на два луча при его прохождении через тонкую плёнку, например плёнку, наносимую на поверхность линз упросветлённых объективов. Луч света, проходя через плёнку толщиной , отразится дважды — от внутренней и наружной её поверхностей. Отражённые лучи будут иметь постоянную разность фаз, равную удвоенной толщине плёнки, отчего лучи становятся когерентными и будут интерферировать. Полное гашение лучей произойдет при , где — длина волны. Если нм, то толщина плёнки равняется 550:4=137,5 нм.

Лучи соседних участков спектра по обе стороны от нм интерферируют не полностью и только ослабляются, отчего плёнка приобретает окраску. В приближении геометрической оптики, когда есть смысл говорить об оптической разности хода лучей, для двух лучей

— условие максимума;

— условие минимума,

где k=0,1,2... и — оптическая длина пути первого и второго луча, соответственно.

Явление интерференции наблюдается в тонком слое несмешивающихся жидкостей (керосина или масла на поверхности воды), в мыльных пузырях, бензине, на крыльях бабочек, в цветах побежалости, и т. д.