Przejście światła przez granicę ośrodków przezroczystych
|
|
Wyobraźmy sobie, że na dnie stawu znajduje się źródło światła. Wysyła ono stożkową wiązkę promieni światła,
której kierunek możemy zmieniać. Po dojściu do granicy ośrodków woda - powietrze światło
ulega częściowo odbiciu. Pozostała część światła przechodzi przez granicę ośrodków, ulega załamaniu i biegnie dalej w powietrzu. Promienie
odbite i załamane spełniają prawo Snella. Niech promień pada na granicę ośrodków pod kątem a
(kąt pomiędzy kierunkiem promienia a normalną do granicy ośrodków). Dla promienia odbitego kąt pomiędzy jego kierunkiem
a normalną do granicy ośrodków wynosi również a. Promień załamany porusza się w powietrzu
pod kątem b do normalnej do granicy ośrodków. Kąt ten spełnia zależność podaną przez Snella
gdzie npw=np/nw to współczynnik załamania powietrza względem wody
np , nw bezwzględne współczynniki załamania powietrza i wody.
Zwiększając kąt a pod jakim promień pada na granicę ośrodków osiągniemy wartość graniczną
agr , dla której b=90o. Oznacza to,
że promień nie przejdzie przez granicę ośrodków. Dla kątów a > agr = arcsin(npw)
promień ulega tylko odbiciu od granicy ośrodków. W naszym przypadku stożkowej wiązki, wraz ze zwiększaniem kąta padania a
coraz mniej promieni przechodzi przez granicę ośrodków a coraz więcej ulega tylko odbiciu.
Wreszcie wszystkie promienie ulegają jedynie odbiciu. Wiązka światła "pozostaje"
w wodzie. Obserwujemy zjawisko zwane całkowitym wewnętrznym odbiciem. Całkowite wewnętrzne odbicie może wystąpić tylko w przypadku przejścia światła
z ośrodka o większym do ośrodka o mniejszym bezwzględnym współczynniku załamania.
Kierunek wiązki światła można zmieniać za pomocą myszki
(przeciągać trzymając lewy przycisk myszki wciśnięty).
Program pochodzi ze zbioru Interactive Physics and Math with Java
Autorzy: © Sergey Kiselev and Tanya Yanovsky-Kiselev
© Polskie tłumaczenie i opis: Marek Godlewski, 15.12.2001r.
Wydawnictwo ZamKor, Kraków