Основные законы геометрической оптики

Еще до установления природы света были известны следующие законы: закон прямолинейного распространения света -свет в оптически однородной среде распространяется прямолинейно.

Световой луч - линия, вдоль которой переносится световая энергия. В однородной среде лучи света представляют собой прямые линии. Закон независимости световых пучков -эффект, производимый отдельным пучком, не зависит от того, действуют ли одновременно остальные пучки или они устранены.

Закон отражения -отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом перпендикуляром, проведенным к границе раздела двух сред в точке падения; угол отражения i ₁′ равен углу падения i ₁: i ₁′=i_1. Закон преломления -луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных сред, где - относительный показатель преломления второй среды относительно первой, который равен отношению абсолютных показателей преломления двух сред. Следовательно, закон преломления будет иметь вид: абсолютным показателем преломления среды называется величина n, равная отношению скорости электромагнитных волн в вакууме c к их фазовой скорости υ в среде. Поскольку υ = c/εµ, то n = εµ, где ε и µ -соответственно электрическая и магнитная проницаемость среды.

Если свет распространяется из среды с большим показателем преломления n₁(оптически более плотной) в среду с меньшим показателем преломления n₂(оптически менее плотную) (n₁>n₂)(например, из стекла в воздух или из воды в воздух), то . Следовательно, угол преломления i₂ больше угла падения i1. Увеличивая угол падения, при некотором предельном угле i_пр угол преломления окажется равным π/2. При углах падения i ₁>i _првесь падающий свет полностью отражается.

При углах падения i_пр>i ₁>π2 луч не преломляется, а полностью отражается в первую среду, причем интенсивности отраженного и падающего лучей одинаковы. Это явление называется полным внутренним отражением света.

Предельный угол определяется соотношением: . Явление полного отражения используется в призмах полного отражения и световодах. Дисперсия света - зависимость nот λ Следствие дисперсии – разложение белого света на простые цвета.