Далее: Принцип Ферма Вверх: Лекция 5. Назад: Виды световых

Геометрическая оптика

Длины световых волн, воспринимаемых глазом, очень малы (менее 1 мкм). Поэтому распространение света во многих случаях можно рассматривать, отвлекаясь от его волновой природы, и считать, что свет распространяется вдоль лучей.

В пределе ( $\lambda\to 0$) законы оптики можно сформулировать на языке геометрии. Соответствующий раздел оптики называют геометрической (или лучевой) оптикой.

Основу геометрической оптики составляют три закона:

1. Закон прямолинейного распространения света (в однородной среде).

2. Закон отражения света: угол отражения $\theta'$ света равен его углу падения $\theta$,

$$\fbox{$ \theta' = \theta$} .$$ (44)

и оба луча лежат в одной плоскости с нормалью к поверхности раздела.

3. Закон преломления света (закон Снелла): при преломлении света на границе раздела двух изотропных сред с показателями преломления $n_1$ и $n_2$ выполняется условие

$$\fbox{$ n_1\sin \theta_1 = n_2\sin \theta_2$} .$$ (45)

Отсюда, в частности, следует, что при падении света на оптически менее плотную среду ($n_2<n_1$) угол $\theta_2$ может достигнуть $90^\circ$. Соответствующий угол падения называют предельным:

$$\sin\theta_{1\text{пр}} = {n_2\over n_1} .$$ (46)

Для углов падения $\theta_1 >\theta_{1\text{пр}}$ наблюдается полное внутреннее отражение. Это явление нашло достаточно широкое практическое применение (призмы полного внутреннего отражения, световоды и др.).

Заметим, что законы отражения и преломления света могут быть получены как следствие поведения электромагнитной волны на границе раздела двух диэлектриков с учетом граничных условий для векторов $\mathbf{E}$, $\mathbf{H}$ и $\mathbf{D}$, $\mathbf{B}$.

Далее: Принцип Ферма Вверх: Лекция 5. Назад: Виды световых