При каком угле падения света на стекло происходит полное внутреннее отражение? Как связаны углы падения и преломления

Тема: Полное внутреннее отражение света

Разъяснение: Полное внутреннее отражение происходит тогда, когда свет падает на границу раздела сред с определенным углом, и весь свет отражается обратно в исходную среду, без преломления.

Для понимания полного внутреннего отражения важно знать два основных закона: закон преломления (закон Снеллиуса) и критерий полного внутреннего отражения.

Закон преломления говорит, что при переходе света из одной среды в другую, он изменяет направление в соответствии с отношением показателей преломления двух сред. Формула для этого закона выглядит следующим образом:

n₁ * sin(θ₁) = n₂ * sin(θ₂),

где n₁ и n₂ - показатели преломления первой и второй сред соответственно, θ₁ и θ₂ - углы падения и преломления.

Критерий полного внутреннего отражения утверждает, что полное внутреннее отражение возникает, когда угол падения света на границу раздела сред превышает критический угол (θ₁ > θᵢᵣᵪ), где θᵢᵣᵪ - критический угол.

Критический угол может быть выражен следующей формулой:

sin(θᵢᵣᵪ) = n₂ / n₁,

где n₁ и n₂ - показатели преломления первой и второй сред соответственно.

Например: Предположим, что показатель преломления воздуха равен 1,00, а показатель преломления стекла равен 1,50. Какой угол падения света на границу раздела сред приведет к полному внутреннему отражению?

Для нахождения критического угла, воспользуемся формулой sin(θᵢᵣᵪ) = n₂ / n₁:

sin(θᵢᵣᵪ) = 1,50 / 1,00 = 1,50.

Теперь найдем критический угол, взяв арксинус от обоих частей уравнения:

θᵢᵣᵪ = arcsin(1,50) ≈ 41,81°.

Таким образом, любой угол падения света, больший чем 41,81°, приведет к полному внутреннему отражению на границе раздела воздуха и стекла.

Совет: Для лучшего понимания полного внутреннего отражения, рекомендуется ознакомиться с законом Снеллиуса и понять его применение при переходе света из одной среды в другую. Практикуйтесь в решении задач с примерами и упражнениями по определению критического угла.

Закрепляющее упражнение: Показатель преломления вещества X равен 1,20, а вещества Y - 1,50. При каком угле падения будет происходить полное внутреннее отражение света при переходе из вещества X в вещество Y?