Фонарик под водой. Полное внутреннее

Отражение света

Автор: Как Вы думаете, что мы увидим, если в затемненном помещении в глубокий сосуд, наполненный водой (например, ванну) опустим неболь­шой источник света (например, фонарик)?

Читатель: Я думаю, что фонарик будет освещать изнутри всю поверхность раздела воды с воздухом. Разумеется, непосредственно над фонариком будет светлее, а чем дальше от него, тем темнее.

Автор: Оказывается, не совсем так. На самом деле мы увидим на по­верхности воды лишь светлое пятно, а вся остальная поверхность воды за пределами этого пятна будет темной. (В этом легко убе­диться экспериментально.)

Попробуем разобраться, почему это так.

Пусть световой луч падает на границу раздела стекла и воздуха (между водой и стеклом – в этом вопросе нет принципиальной разницы) под различными углами падения. На рис. 4.11 толщина лучей соответствует доле отраженной или прошедшей через границу раздела световой энергии.

Рис. 4.11

Если измерить долю отраженной от границы раздела световой энергии, то для разных углов падения получатся разные величины. В табл. 4.2 приведены доли отраженной энергии для различных углов падения при переходе света из стекла в воздух.

Угол падения a_пр, начиная с которого вся световая энергия отражается от границы раздела, называется предельным углом полного внутреннего отражения. У стекла, для которого составлена табл. 4.2, (п = 1,555) предельный угол равен примерно 40^о.

Т а б л и ц а 4.2

Полное внутреннее отражение находит себе применение в устройстве стеклянных поворотных и оборачивающих призм. На рис. 4.12 показан ход лучей в стеклянной поворотной призме (а), оборачивающей призме (б) и в изогнутой пластмассовой трубке – световоде (в).

Рис. 4.12

Поворотные призмы с успехом выполняют функции зеркал и выгодны тем, что их отражающие свойства остаются неизменными, тогда как метал­лические зеркала тускнеют с течением времени из-за окисления металла.

СТОП! Решите самостоятельно: В26–В28, С13–С15.