1.
Преломление света при переходе из одной среды в другую вызвано тем, что скорости
распространения света в этих средах различны. Преломление света является следствием
изменения скорости распространения света при переходе из одной среды в другую.
Физический смысл показателя преломления — это отношение скорости
распространения волн в первой среде v1 к скорости их распространения во второй среде
v2 :
v
n21  1 .
v2
Максимальной скоростью распространения взаимодействия является скорость света в
вакууме. В любой среде свет распространяется с меньшей скоростью. Физической
величиной, характеризующей уменьшение скорости распространения света в среде по
сравнению со скоростью света в вакууме, является абсолютный показатель преломления
среды.
Абсолютный показатель преломления среды — это физическая величина, равная
отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде:
c
n .
v
Здесь n — абсолютный показатель преломления данной среды;
c — скорость света в вакууме, c = 3 108 м/с, измеряется в метрах в секунду, сокращённо
м/с;
v — скорость распространения света в среде, измеряется в метрах в секунду,
сокращённо м/с.
Абсолютный показатель преломления среды показывает, во сколько раз скорость
распространения света в данной среде меньше, чем скорость света в вакууме.
Для любой среды n > 1.
В соответствии с определением получаем, что абсолютный показатель преломления
связан со скоростями света в вакууме c и данной среде v :
c c
n1  ; n2  ,
v1 v2
n1 и n2 — абсолютные показатели преломления первой и второй среды,
v1 и v2 — скорости света в первой и второй среде,
c — скорость света в вакууме.
Зная абсолютные показатели преломления двух сред, можно найти их относительный
показатель преломления: он будет равен отношению абсолютного показателя
преломления n2 второй среды к абсолютному показателю преломления первой среды n1 :
v c n n sin  n
n21  1   2  2 , поэтому  n21  2 , или n1 sin   n2 sin  .
v2 n1 c n1 sin  n1
 — угол падения,  — угол преломления, n21 — показатель преломления второй среды
относительно первой.
Чем больше абсолютный показатель преломления, тем меньше скорость света в данной
среде:
n1 v2
 .
n2 v1
В физике введено понятие оптической плотности, которое напрямую связано со
скоростью света. Чем меньше скорость света в данной среде, тем выше её оптическая
плотность. В среде, которая оптически плотнее, лучи света при преломлении склоняются

2.
ближе к перпендикуляру, или при переходе из оптически менее плотной среды в
оптически более плотную, угол преломления меньше угла падения.
Кроме того, в оптически более плотной среде длина волны уменьшается так же, как и
скорость света.
При переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную
n2 < n1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать явление полного отражения, то
есть исчезновение преломлённого луча. Это явление наблюдается при углах падения,
превышающих некоторый критический угол, который называется предельным углом
полного внутреннего отражения.
http://www.youtube.com/watch?v=HmKlo3Z4qxs&feature=related Полное внутреннее отражение.
2.24
При наблюдении точечного источника из менее плотной среды наблюдателю будет
казаться, что источник расположен в n раз ближе к границе раздела, чем он находится на
самом деле. Вследствие этого эффекта предметы, находящиеся в воде, кажутся
расположенными на меньшей глубине, чем в действительности (рис. 4).
Рис. 4. Мнимое изображение рыбы
http://www.youtube.com/watch?v=vk3Ik0GfhRE Полное внутреннее отражение 1.36
http://www.youtube.com/watch?v=6GFMqnAKpzY&feature=related Отражение (Японское ТВ - шоу)
2.34 для доп.
Значения абсолютных показателей преломления для некоторых веществ приведены в
таблице:
Вещество Абсолютный показатель
преломления
Вода(при 20 °С) 1,33
Кедровое масло (при 20 °С) 1,52
Сероуглерод (при 20 °С) 1,63
Глицерин 1,47
Лёд 1,31
Каменная соль 1,54
Кварц 1,54
Рубин 1,76
Алмаз 2,42
Различные сорта стекла от 1,47 до 2,04

3.
Примеры решения задач
Задача 1.
Луч света переходит из глицерина в воду. Определите угол преломления луча, если угол
падения равен 30°.
Дано:
  = 30°
n1 = 1,47
n2 = 1,33
  —?
Решение
По закону преломления света:
sin  n
 n21  2 . Отсюда можно выразить sin  :
sin  n1
n  sin 
sin   1 .
n2
1,47  sin 30
Вычисления: sin  =  0,5526.
1,33
Угол преломления  равен:   = arcsin 0,5526  33,5°.
Ответ:    33,5°.
Задача 2.
Определить показатель преломления второй среды относительно первой, если толщина
слоя первого вещества L1 = 0,84 м, второго L2 = 0,5 м, а отношение времени прохождения
t
светом первого вещества ко времени прохождения второго равно 1  1,2 .
t2
Дано:
L1 = 0,84 м
L2 = 0,5 м
t1
 1,2
t2
n21 —?
Решение
Показатель преломления второй среды относительно первой равен:
v
n21  1 .
v2
Скорости равны:
L L v L t
v1  1 и v2  2 . Получается: n21  1  1 2 .
t1 t2 v2 L2  t1
0,84 м
Вычисления: n21 = =1,4.
0.5 м 1,2
Ответ: n21 =1,4.
Задача 3.

4.
На поверхности озера или моря в направлении Луны видна сверкающая лунная дорожка.
Объясните, как она образуется. Можно ли наблюдать лунную дорожку на идеально
гладкой, спокойной поверхности воды? Почему дорожка всегда направлена на
наблюдателя?
Решение
Из-за волнений воды на ней появляется большое число изображений
Луны — лунная дорожка. На идеально гладкой поверхности воды может
быть только одно изображение Луны — лунной дорожки нет. Так как
наблюдатель может видеть не дальше горизонта, находясь на поверхности
Земли, то лунная дорожка может быть направлена лишь в его сторону.