Prawa optyki geometrycznej

• Prawo odbicia

Jeżeli światło pada na powierzchnię zwierciadlaną, to ulega odbiciu, przy czym promień padający, normalna do powierzchni odbijającej
i promień odbity leżą w jednej płaszczyźnie, a kąt padania jest równy kątowi odbicia.




• Prawo załamania

Jeżeli wiązka światła pada ukośnie na granicę dwóch ośrodków, to ulega załamaniu. Promień padający, normalna do powierzchni granicznej i promień załamany leżą w jednej płaszczyźnie, a stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest dla danych dwóch ośrodków wielkością stałą, którą nazywamy względnym współczynnikiem załamania n₁₂.







Bieg wiązki światła przechodzącej przez granicę dwóch ośrodków jest odwracalny.

Jeżeli światło przechodzi z ośrodka 1 do ośrodka 2 i ugina się na granicy w kierunku do normalnej, to mówimy, że ośrodek 2 jest optycznie gęstszy niż ośrodek 1.

Jeżeli światło przechodzi z ośrodka 1 do ośrodka 2 i ugina się na granicy w kierunku od normalnej, to mówimy, że ośrodek 2 jest optycznie rzadszy od ośrodka 1.

Względny współczynnik załamania ośrodka 2 (do którego światło weszło) względem ośrodka 1 (z którego światło wyszło) jest równy stosunkowi prędkości światła w ośrodku 1 do prędkości światła w ośrodku 2.




gdzie: v₁, v₂ - prędkości światła w ośrodkach 1 i 2,

λ₁, λ₂ - długości fal świetlnych w ośrodkach 1 i 2.

• Bezwzględny współczynnik załamania danego ośrodka jest równy stosunkowi prędkości światła w próżni do prędkości w danym ośrodku.




gdzie: c - prędkość światła w próżni, v - prędkość światła w danym ośrodku.

• Całkowite wewnętrzne odbicie zachodzi wówczas, gdy promień świetlny, przechodząc z ośrodka gęstszego optycznie do rzadszego optycznie (np. ze szkła do powietrza), pada na granicę tych ośrodków pod kątem większym od kąta granicznego α_gr. Promień odbija się wówczas od granicy i wraca do ośrodka, z którego wyszedł (dla kąta padania α = α_gr promień biegnie dokładnie wzdłuż granicy ośrodków).




Zjawisko jest wykorzystywane np. w medycynie i w telekomunikacji (światłowody).

---