Заломлення світла

Показник заломлення

n безрозмірний. Для видимого світла в повітрі він близький до 1, у воді й склі більший. Більший n означає меншу фазову швидкість v=c/n.

Частота визначається джерелом і на межі не змінюється. Оскільки v=fλ, зі зміною швидкості змінюється λ.

Закон Снеліуса

n₁sinθ₁=n₂sinθ₂. Кути вимірюють від нормалі, а не від самої поверхні.

Під час переходу в середовище з більшим n промінь відхиляється до нормалі; у менший n — від нормалі.

Чому змінюється напрям

За похилого падіння різні частини хвильового фронту досягають межі не одночасно. Частина, що входить першою, першою змінює швидкість, і фронт повертається.

Той самий результат узгоджується з принципом Ферма.

Дисперсія

n залежить від довжини хвилі. За нормальною дисперсією фіолетове світло має більший n, ніж червоне, і заломлюється сильніше.

Саме тому призма розкладає біле світло на спектр.

Критичний кут

Під час переходу з більшого n у менший існує критичний кут θ_c: sinθ_c=n₂/n₁. За більших кутів відбувається повне внутрішнє відбиття.

Оптичне волокно працює завдяки правильному співвідношенню показників серцевини та оболонки.

Перевірка

До обчислення передбачте, чи має промінь наблизитися до нормалі або віддалитися. Якщо sinθ₂>1, перевірте умову повного внутрішнього відбиття.

Частота на межі не змінюється; без зміни джерела довільна зміна f є помилкою.

Реальні межі

Закон Снеліуса припускає однорідні ізотропні середовища й різку межу. За плавного профілю n промінь може вигинатися неперервно, а в анізотропних кристалах можливе подвійне променезаломлення.

У лінзі заломлення відбувається на двох кривих поверхнях; фокусування є спільним результатом геометрії та показника заломлення.

Розібраний приклад