Закон преломления света. Явление дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсии
Экспериментальные исследования показывают, что при прохождении границы раздела двух сред луч света испытывает преломление (рис.1). Это явление подчиняется следующим закономерностям:
Преломление светаД Д' - граница раздела двух сред,
АО и OB - падающий и преломлённый лучи, соответственно,
СС′- перпендикуляр (нормаль) к поверхности раздела, восстановленный в точке падения О,
i и г - углы падения и преломления луча соответственно.
1) преломлённый луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью к поверхности раздела в точке падения;
2) отношение синусов падения и преломления лучей света с фиксированной длиной волны есть величина постоянная для двух данных веществ: Sin i / Sin r = n21
Постоянную n21 называют коэффициентом (показателем) преломления второй среды относительно первой. Показатель преломления какой либо среды относительно вакуума обозначают n и называют показателем преломления данной среды (вещества). Таким образом, если луч падает из вакуума на вещество, то закон преломления записывается в виде:
Sin i / Sin r = n (1)
Было обнаружено, что значение показателя преломления зависит от длины волны (или частоты ν = C/ λ, где C - скорость света в вакууме) падающего света. Эта зависимость оказывается различной для разных веществ, что учитывают введением понятия о дисперсии (Д) вещества, которая характеризует скорость изменения n в зависимости от λ:
Д = dn / dλ. (2)
Обычно для диспергирующих (Д< 0) сред в области слабого поглощения (прозрачности) значения n уменьшаются с ростом длины волны (рис.2).Этой зависимости, называемой нормальным законом дисперсии (нормальной дисперсией), соответствует Д > 0 . Однако в области сильного поглощения обнаруживается обратный ход зависимости n от λ (рис.3). Это явление называют аномальной дисперсией и ему соответствует Д >0 .
Изложенные экспериментальные факты объясняются в рамках электромагнитной теории света и электронной теории вещества.
