Почему при переходе в среду с большим n луч «пригибается» к нормали?

С фазовой скоростью v = c/n в более «медленной» среде волновой фронт должен подстраиваться под непрерывность поля на границе; геометрически это даёт меньший угол к нормали при входе из воздуха в стекло.

Когда возникает полное внутреннее отражение?

Когда луч идёт из среды с большим n в среду с меньшим n и угол падения на границе выхода больше критического θ_c = arcsin(n₂/n₁). Тогда нет преломлённого луча вовне, энергия возвращается в первую среду.

Преломление

Лучи падают на плоскую границу между двумя прозрачными средами с разными показателями преломления n₁ и n₂. Закон Снеллиуса n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂ связывает углы падения и преломления; при выходе из более плотной среды в менее плотную возможно полное внутреннее отражение, если угол падения на границе выхода превышает критический. Симулятор наглядно показывает смену направления луча и условие TIR на учебной геометрии.

Для кого: Школьная и вводная вузовская оптика: преломление, критический угол, полное внутреннее отражение.

Ключевые понятия

Закон Снеллиуса
Показатель преломления
Преломление
Полное внутреннее отражение
Критический угол

Как это работает

Закон Снеллиуса n₁ sin θᵢ = n₂ sin θₜ связывает углы, измеренные от нормали к поверхности. Когда sin θₜ превышает 1 (свет переходит из оптически более плотной среды в менее плотную под большим углом), вся энергия отражается — это явление полного внутреннего отражения.

Основные формулы

n₁ sin θᵢ = n₂ sin θₜ

θ_крит = arcsin(n₂/n₁) (n₁ > n₂)

Часто задаваемые вопросы

Почему при переходе в среду с большим n луч «пригибается» к нормали?: С фазовой скоростью v = c/n в более «медленной» среде волновой фронт должен подстраиваться под непрерывность поля на границе; геометрически это даёт меньший угол к нормали при входе из воздуха в стекло.
Когда возникает полное внутреннее отражение?: Когда луч идёт из среды с большим n в среду с меньшим n и угол падения на границе выхода больше критического θ_c = arcsin(n₂/n₁). Тогда нет преломлённого луча вовне, энергия возвращается в первую среду.

Другие симуляторы в этой категории — или все 44.

Вся категория →

Школьные