Ad.1

Gdy światło pada na granicę dwóch ośrodków, to ulega odbiciu zgodnie z prawem odbicia, które mówi, że jeśli kąt padania i kąt odbicia leżą w jednej płaszczyźnie, to kąt padania jest równy kątowi odbicia: α= α . Dzięki zjawisku odbicia widzimy nasze otoczenie. Wszystkie przedmioty odbijają światło, które trafia do naszych oczu z informacją o wyglądzie tych ciał.

Ad.2

Prawo Snelliusa mówi, że promienie padający i załamany oraz prostopadła padania (normalna) leżą w jednej płaszczyźnie, a kąty spełniają zależność:

gdzie:

n₁ – współczynnik załamania światła ośrodka pierwszego,

n₂ – współczynnik załamania światła ośrodka drugiego,

n₂₁ – względny współczynnik załamania światła ośrodka drugiego względem pierwszego,

θ₁ – kąt padania, kąt między promieniem padającym a normalną do powierzchni granicznej ośrodków,

θ₂ – kąt załamania, kąt między promieniem załamanym a normalną.

Jeżeli światło przechodzi z ośrodka o mniejszym współczynniku załamania światła do ośrodka o współczynniku większym (np. powietrze-woda), tak jak na rysunku, to kąt załamania jest mniejszy od kąta padania. Jeżeli na odwrót (szkło-powietrze) – kąt załamania jest większy.

Współczynnik załamania dla danego ośrodka rośnie wraz z gęstością, np. w atmosferze maleje wraz z wysokością. Dla różnych ośrodków tendencja ta jest na ogół również zachowana, ale nie jest regułą.

Ad.3

Bezwzględny współczynnik załamania światła jest to stosunek prędkości swiatla w prózni do prędkości swiatla w danym osrodku

N= c/v (c-predkosc swiatla w prozni)

Wzgledny współczynnik załamania swiatla jednego ośrodka względem drugiego jest to stosunek bezwzględnego współczynnika zamłamania jednego osrodka do bezwzglednego wspolczynnika załamania drugiego osrodka

N₂₁=v1/v2 = n2/n1

Ad.4

Całkowite wewnętrzne odbicie to zjawisko fizyczne zachodzące dla fal (najbardziej znane dla światła) występujące na granicy ośrodków o różnych współczynnikach załamania. Polega ono na tym, że światło padające na granicę od strony ośrodka o wyższym współczynniku załamania pod kątem większym niż kąt graniczny, nie przechodzi do drugiego ośrodka, lecz ulega całkowitemu odbiciu.

Światło padające na granicę ośrodków i pod kątem mniejszym od granicznego zostaje częściowo odbite a częściowo przechodzi do drugiego ośrodka (jest załamane). Jeżeli to współczynnik załamania ośrodka , a współczynnik załamania ośrodka i wtedy kąt padania jest mniejszy niż kąt załamania . Przy pewnym kącie padania , zwanym granicznym, kąt załamania jest równy 90º. Dla kątów padania większych niż (zakreskowany zakres kątów na ilustracji) światło przestaje przechodzić przez granicę ośrodków i ulega całkowitemu odbiciu wewnętrznemu.

Na mocy prawa załamania:

dla ,

dlatego wartość kąta granicznego, :

.

Ad.5

Zasada działania światłowodów polega na wielokrotnym wykorzystaniu zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia (odbicie i załamanie fal) wiązki światła podążającej wzdłuż światłowodów.

Ad.6

Bieg promienia w pryzmacie przedstawiono na rysunku:



ε – kąt łamiący pryzmatu,

δ – kąt odchylenia promienia w pryzmacie.

Dla małych wartości kątów: α₁, α₂, ß₁, ß₂ obowiązuje zależność:

δ = ε (n – 1)

gdzie: n – względny współczynnik załamania materiału pryzmatu względem ośrodka otaczającego.

Kąt odchylenia δ w pryzmacie jest najmniejszy wówczas, gdy promień świetlny biegnie symetrycznie przez pryzmat, tzn., gdy α₁ = α₂.