Przejście światła przez granicę ośrodków przezroczystych

   Wyobraźmy sobie, że na dnie stawu znajduje się źródło światła. Wysyła ono stożkową wiązkę promieni światła, której kierunek możemy zmieniać. Po dojściu do granicy ośrodków woda - powietrze światło ulega częściowo odbiciu. Pozostała część światła przechodzi przez granicę ośrodków, ulega załamaniu i biegnie dalej w powietrzu. Promienie odbite i załamane spełniają prawo Snella. Niech promień pada na granicę ośrodków pod kątem a (kąt pomiędzy kierunkiem promienia a normalną do granicy ośrodków). Dla promienia odbitego kąt pomiędzy jego kierunkiem a normalną do granicy ośrodków wynosi również a. Promień załamany porusza się w powietrzu pod kątem b do normalnej do granicy ośrodków. Kąt ten spełnia zależność podaną przez Snella


gdzie npw=np/nw to współczynnik załamania powietrza względem wody
np , nw bezwzględne współczynniki załamania powietrza i wody.
Zwiększając kąt a pod jakim promień pada na granicę ośrodków osiągniemy wartość graniczną agr , dla której b=90o. Oznacza to, że promień nie przejdzie przez granicę ośrodków. Dla kątów a > agr = arcsin(npw) promień ulega tylko odbiciu od granicy ośrodków. W naszym przypadku stożkowej wiązki, wraz ze zwiększaniem kąta padania a coraz mniej promieni przechodzi przez granicę ośrodków a coraz więcej ulega tylko odbiciu. Wreszcie wszystkie promienie ulegają jedynie odbiciu. Wiązka światła "pozostaje" w wodzie. Obserwujemy zjawisko zwane całkowitym wewnętrznym odbiciem. Całkowite wewnętrzne odbicie może wystąpić tylko w przypadku przejścia światła z ośrodka o większym do ośrodka o mniejszym bezwzględnym współczynniku załamania.

Kierunek wiązki światła można zmieniać za pomocą myszki
(przeciągać trzymając lewy przycisk myszki wciśnięty).


Program pochodzi ze zbioru Interactive Physics and Math with Java
Autorzy: © Sergey Kiselev and Tanya Yanovsky-Kiselev
© Polskie tłumaczenie i opis: Marek Godlewski, 15.12.2001r.
    Wydawnictwo ZamKor, Kraków