53. Закони відбивання та заломлення Показник заломлення(абсолютний, відносний). Повне внутрішнє відбивання.

Закони відбивання:

1)падаючий і відбитий промені і нормаль NN1 до межі поділу лежать в одній площині.

2)кут падіння a дорівнює куту відбивання b.

Закони заломлення:

1)падаючий 1 і заломлений 3 промені і нормаль NN1 до межі поділу лежать в одній площині.

2)Відношення синуса кута падіння а до синуса заломлення у дорівнює відношенню швидкостей поширення світла в цих середовищах: sina/siny=v1/v2

Показник заломлення або абсолютний показник заломлення— це характерне для середовища число, яке визначає в скільки разів швидкість розповсюдження світла в середовищі менша за швидкість світла у вакуумі.Здебільшого позначається латинською літерою n.Величину показника заломлення середовища характеризують також терміном оптична густина. Середовище з більшим значенням показника заломлення називають оптично густішим. Назва показник заломлення пов'язана з історією виникнення цього терміну. Похилі промені світла на межі розділу двох середовищ змінюють напрям руху, або заломлюються. Виявилося, що це явище можна описати кількісно, якщо охарактеризувати кожне з середовищ певними числами ni. Тоді можна записати закон Снеліуса

. , де α — кут падіння, а β — кут заломлення.Величину називають відносним показником заломлення середовища 2 стосовно середовища 1.

Повне внутрішнє відбиття — явище непроникання косих світлових променів із середовища із більшою оптичною густиною в середовище із меншою оптичною густиною.

На малюнку показані дві можливі ситуації, які виникають при падінні світла із оптично густішого середовища. При малих кутах падіння (ця ситуація зображена червоним) світло частково проникає в інше середовище, частково відбивається на границі розділу. Кут заломлення визначається законом Снеліуса і є більшим за кут падіння.

54. 1Нтерференція та дифракція світла. Когерентність. Дифракційна решітка. Дисперсія світла.

Дифра́кція - явище, що виникає при поширенні хвиль (наприклад, світлових і звукових хвиль). Суть цього явища полягає в тому, що хвиля здатна огинати перешкоди. Це зумовлює те, що хвильовий рух спостерігається в області за перешкодою, куди хвиля не може потрапити прямо. Явище пояснюється інтерференцією хвиль на краях непрозорих об'єктів або неоднорідностях між різними середовищами на шляху поширення хвилі. Прикладом може бути виникнення кольорових світлових смуг в області тіні від краю непрозорого екрана.Дифракція добре проявляється тоді, коли розмір перешкоди на шляху хвилі порівняний з її довжиною або менший.Дифракція акустична — відхилення від прямолінійого поширення звукових хвиль.

Інтерфере́нція (від лат. inter — взаємно, між собою; лат. ferio — вдаряю, вражаю) — явище накладання двох або більше когерентних світлових хвиль в результаті чого в одних місцях спостерігається підсилення результуючої хвилі (інтерференційний максимум), а в інших місцях послаблення (інтерференційний мінімум).

Інтерференція спостерігається у когерентних хвиль довільної природи — поверхневих (на воді), поперечних та повздовжніх звукових, електромагнітних (світло, радіохвилі), хвиль де Бройля.При інтерференції результуюче коливання є геометричною сумою коливань обох хвиль у відповідних точках. Цей принцип суперпозиції як правило є точним і порушується у окремих випадках, в деяких середовищах, коли амплітуда коливань є дуже високою (нелінійна оптика, нелінійна акустика).Найпростішим випадком інтерференції є накладання двох гармонічних хвиль з однаковою частотою і поляризацією. В такому випадку результуюча амплітуда А вираховується за формулою:

де та — амплітуди відповідних хвиль, — різниця фаз цих хвиль.

Когере́нтність — це властивість хвилі зберігати свої частотні, поляризаційні й фазові характеристики.Здатність до інтерференції, яку виявляють за певних умов хвилі, зокрема світлові. Умовою когерентоності хвиль є незмінюваність у часі різниці між фазами коливань у них, що можливо лише тоді, коли хвилі мають однакову довжину (частоту).Завдяки когерентності хвиль виникають інтерференційні явища.Поняття плоскої монохроматичної хвилі, яке часто використовується в фізиці є абстракцією. Реальні хвилі, які випромінюються реальними джерелами, насправді є скінченними хвильовими пакетами. Кожне джерело випромінює свої особливі хвилі, які розрізняються настільки ж, наскільки різняться відбитки пальців людей. Однак, для спостереження інтерференції необхідно, щоб хвиля зберігала самоподібність. Така самоподібність хвилі описується терміном когерентність.Термін когерентність використовується також для хвильових функцій у квантовій механіці.Коли хвиля проходить через середовище, її когерентність поступово втрачається завдяки процесам розсіювання. Відстань, на якій когерентність зберігається, називають довжиною когерентності.

Дифракційна ґратка — оптичний елемент з періодичною структурою, здатний впливати на поширення світлових хвиль так, що енергія хвилі, яка пройшла через ґратку, зосереджується в певних напрямках. Напрямки поширення цих пучків залежать від періоду ґратки та довжини світлових хвиль, тобто дифракційна ґратка працює як дисперсійний елемент. Монохроматичний світловий пучок, що падає на ґратку, теж розділиться на декілька пучків, які поширюються в різних напрямках. Дифракційні ґратки широко застосовуються у монохроматорах і спектрометрах.

Дисперсія світла — залежність показника заломлення (або діелектричної проникності) середовища від частоти світла. Внаслідок зміни показника заломлення змінюється також довжина хвилі.

де - хвильове число, - довжина хвилі, - показник заломлення, - циклічна частота, c - швидкість світла.Відношення

називають фазовою швидкістю