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.

Закон преломления света

Свет на границе сред: n₁ sin i = n₂ sin r, измерение углов (в вузе — закон Снеллиуса).

О модели

Закон преломления света (закон Снеллиуса): лучи падают на плоскую границу двух прозрачных сред с показателями n₁ и n₂. Соотношение 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 превышает критический. На схеме видна смена направления луча; если угла преломления уже нет — полное внутреннее отражение.

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

Ключевые понятия

закон преломления
закон Снеллиуса
показатель преломления
полное внутреннее отражение
критический угол

Как это работает

Закон преломления n₁ sin θᵢ = n₂ sin θₜ связывает углы от нормали к границе. Луч из воздуха в стекло пригибается к нормали; из стекла в воздух — от нормали. Если sin θₜ формально больше 1, преломлённого луча нет — полное внутреннее отражение.

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.

Продолжите с близкими темами в этой категории — или все 50 в «Оптика и свет».

Вся категория →

Школьные