Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Отражение и преломление света. Полное внутреннее отражение. Волоконная оптика, ее применение в медицине.

Закон отражения света. Отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения; угол отражения равен углу падения.

Если луч света падает на плоскую отражающую поверхность, то нормаль – это перпендикуляр к отражающей поверхности (рис. 1)

Рисунок 1

Если луч падает на изогнутую поверхность, то нормаль – это продолжение радиуса, проведенного из центра кривизны в точку падения (или – перпендикуляр к касательной плоскости); см. рис.2.

Рисунок 2

Мы видим большинство предметов окружающего мира благодаря световым лучам, отраженным от их поверхностей. Реже приходится иметь дело с предметами, которые сами являются источниками света.

Очень часто отражающие поверхности имеют мелкомасштабные неровности. Например, на листе бумаги. Поэтому свет, падающий на лист бумаги, отражается в самых разнообразных направлениях, и лист бумаги виден с разных направлений. Закон преломления света. Этот закон выполняется в тех случаях, когда свет проходит из одной прозрачной среды в другую, и состоит в следующем: преломленный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной в точке падения. Закон преломления света имеет убедительное обоснование в волновой теории света. При переходе луча из одной среды в другую меняется скорость света, что приводит к повороту фронта световой волны и, соответственно, к резкому изменению направления световых лучей как перпендикуляров к фронту волны. При этом относительный показатель преломления оказывается равным отношению скорости света в этих средах, взятых по ходу луча:

Получается, что этот показатель зависит не только от свойств преломляющего вещества, но так же и от того, из какой среды пришел падающий луч.

В качестве стандартной среды сравнения, из которой приходит падающий луч, был принят вакуум, в котором скорость любых электромагнитных волн одинакова и равна с = 3×10⁸ м/с

Абсолютный показатель преломления вещества равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в этом веществе:

Среда с бóльшим абсолютным показателем преломления называется оптически более плотной. При прохождении луча из оптически более плотной среды в менее плотную угол преломления оказывается больше, чем угол падения. В этих условиях, увеличивая угол падения, мы придем к тому, что рано или поздно угол преломления окажется равным 90⁰: преломленный луч будет скользить по поверхности раздела двух сред, а при дальнейнешем увеличении угла – отражаться. Это явление полного внутреннего отражения. Оно лежит в основе волоконной оптики. Волоконная оптика — раздел оптики, который изучает физические явления, возникающие и протекающие в оптических волокнах. Опти́ческое волокно́ — нить из оптически прозрачного материала (стекло, пластик), используемая для переноса света внутри себя посредством полного внутреннего отражения.

Жёсткие прямые или заранее изогнутые одножильные световоды и жгуты из волокон диаметром 15—50 мкм применяют в медицинских приборах для освещения внутренних полостей носоглотки, желудка, бронхов и т. д. Так же используются для передачи изображения. Приборы с В. О. широко применяются в терапии, хирургии, урологии, офтальмологии, пульмонологии и других областях медицины. Примером является аппарат эндоскоп – специальный прибор для осмотра внутренних полостей. Использование волоконной оптики позволяет передавать свет внутрь органа, избегая при этом его нежелательного нагревания, и допускает осмотр большей части полостей благодаря гибкости волоконно-оптических систем.