Сравнение отражения и преломления
| Отражение | Преломление | |
|---|---|---|
| Куда идёт луч | Возвращается в ту же среду | Входит в другую среду |
| Закон | Угол падения = углу отражения: α = α' | n₁·sinα = n₂·sinβ (закон Снеллиуса) |
| Скорость | Не меняется | Меняется вместе со средой |
| Примеры | Зеркало, водная гладь, фольга | Карандаш в стакане, линза, призма |
Закон отражения
Угол падения α и угол отражения α' отсчитываются от перпендикуляра к поверхности (нормали) в точке падения. Закон прост:
Этому закону подчиняются и гладкое зеркало, и водная поверхность. На шероховатой поверхности (бумага, асфальт) каждый микроучасток отражает по этому закону, но нормали хаотичны — свет рассеивается во все стороны (диффузное отражение).
Закон преломления (Снеллиуса)
Когда свет переходит из среды 1 (показатель преломления n₁) в среду 2 (n₂):
Показатель преломления n = c/v — отношение скорости света в вакууме к скорости в данной среде. Для воздуха n ≈ 1, для воды n ≈ 1,33, для стекла n ≈ 1,5.
Свет входит в более плотную оптически среду (большее n) → угол преломления β меньше угла падения (луч «прижимается» к нормали). И наоборот.
Полное внутреннее отражение
Если луч идёт из более плотной среды в менее плотную (например, из стекла в воздух) и угол падения превышает критический угол α_кр = arcsin(n₂/n₁), преломления не происходит совсем — весь свет отражается. На этом основана работа оптического волокна: свет «прыгает» вдоль волокна без потерь.
Почему карандаш «ломается» в стакане
Лучи от части карандаша, находящейся в воде, преломляются при выходе в воздух. Наш мозг «видит» их как прямые и мысленно продолжает назад — к месту, откуда они кажутся пришедшими. Это место оказывается выше, чем реальное положение карандаша, отсюда иллюзия «слома».
