Physel.ru

Физика, механика и т.п.

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

§ 82. Обратимость световых лучей.

E-mail Печать PDF
Рассматривая в предыдущем параграфе явления, происходящие при падении света на границу раздела двух сред, мы считали, что свет распространяется в определенном направлении, указанном на рис. 180, 181 стрелками. Поставим теперь вопрос: что произойдет, если свет будет распространяться в обратном направлении? Для случая отражения света то означает, что падающий луч будет направлен не слева вниз, как на рис. 182, а, а справа вниз, как на рис. 182, б; для случая преломления мы будем рассматривать прохождение света не из первой среды во вторую, как на рис. 182, в, 1 из второй среды в первую, как на рис. 182, г.

Точные измерения показывают, что и в случае отражения и в случае преломления углы между лучами и перпендикуляром к поверхности раздела остаются неизменными, меняется только направление стрелок. Таким образом, если световой луч будет падать по направлению СВ (рис. 182, б), то луч отраженный пойдет по направлению ВА, т. е. окажется, что по сравнению с первым случаем

Рис. 182. Обратимость световых лучей при отражении (а, б) и при преломлении (в, г). Если i2=r1, то r2=i1
падающий и отраженный лучи поменялись местами. То же наблюдается и при преломлении светового луча. Пусть АВ — падающий луч, ВС— преломленный луч (рис. 182, в). Если свет падает по направлению СВ (рис. 182, г), то преломленный луч идет по направлению ВА, т, е. падающий и преломленный лучи обмениваются местами.

Таким образом, как при отражении, так и при преломлении свет может проходить один и тот же путь в обоих противоположных друг другу направлениях (рис. 183). Это свойство света носит название обратимости световых лучей.

Обратимость световых лучей означает, что если показатель преломления при переходе из первой среды во вторую равняется n, то при переходе из второй среды в первую он равен 1/n. Действительно, пусть свет падает под углом i и преломляется под углом r, так что n=sini/sinr. Если при обратном ходе лучей свет падает под углом r, то он должен преломляться под углом i (обратимость). В таком случае показатель преломления n'=sinr/sini и, следовательно, n'=1/n. Например, при переходе луча из воздуха в стекло n=1,50, а при переходе из стекла в воздух n'=0,67=1/1,50.

Свойство обратимости световых лучей сохраняется и при многократных отражениях и преломлениях, которые могут происходить в любой последовательности. Это следует из

Рис. 183. К обратимости световых лучей при преломлении
того, что при каждом отражении или преломлении направление светового луча может быть изменено на обратное.

Таким образом, если при выходе светового луча из любой системы преломляющих и отражающих сред заставить световой луч на последнем этапе отразиться точно назад, то он пройдет всю систему в обратном направлении и вернется к своему источнику.

Обратимость направления световых лучей можно теоретически доказать, используя законы преломления и отражения и не прибегая к новым опытам. Для случая отражения света доказательство проводится весьма просто (см. упражнение 22 в конце этой главы). Более сложное доказательство для случая преломления света можно найти в учебниках оптики.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

You are here: