Формулы по физике 11 класс: закон преломления света

Закон преломления света описывает изменение направления распространения светового луча при переходе из одной прозрачной среды в другую. Основная формула связывает углы падения и преломления с показателями преломления двух сред.

Формулы: закон преломления света

Что находим	Формула	Обозначения и единицы СИ
Закон преломления света (закон Снеллиуса)	n₁·sin(α) = n₂·sin(β) sin(α)/sin(β) = n₂/n₁ n₂₁ = sin(α)/sin(β) = n₂/n₁	n₁ — абсолютный показатель преломления первой среды, из которой падает свет n₂ — абсолютный показатель преломления второй среды, в которую переходит свет α — угол падения света, измеряемый между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела сред, рад β — угол преломления света, измеряемый между преломлённым лучом и перпендикуляром к границе раздела сред, рад n₂₁ — относительный показатель преломления второй среды относительно первой
Абсолютный показатель преломления среды	n = c/v	n — абсолютный показатель преломления среды c — скорость света в вакууме (примерно 3·10^{8} м/с), м/с v — скорость распространения света в данной среде, м/с
Относительный показатель преломления двух сред	n₂₁ = n₂/n₁ = v₁/v₂	n₂₁ — относительный показатель преломления второй среды относительно первой n₁ — абсолютный показатель преломления первой среды n₂ — абсолютный показатель преломления второй среды v₁ — скорость света в первой среде, м/с v₂ — скорость света во второй среде, м/с
Предельный угол полного внутреннего отражения	sin(α_пр) = n₂/n₁ α_пр = arcsin(n₂/n₁), n₁ > n₂	α_пр — предельный угол падения, при котором угол преломления равен 90°, рад n₁ — абсолютный показатель преломления оптически более плотной первой среды n₂ — абсолютный показатель преломления оптически менее плотной второй среды

Когда какую формулу применять

Закон преломления света применяют для определения угла преломления или угла падения при переходе света из одной среды в другую.
Формулу n = c/v используют для расчёта показателя преломления или скорости света в среде.
Относительный показатель преломления позволяет сравнивать две среды и определять изменение скорости света при переходе между ними.
Формулу предельного угла применяют при изучении полного внутреннего отражения. Оно возможно при переходе из оптически более плотной среды в менее плотную.
Углы падения и преломления отсчитывают от перпендикуляра к границе раздела сред, а не от самой поверхности. При вычислениях на калькуляторе следят за режимом градусов или радиан.

Пример решения задачи

Световой луч переходит из воздуха в стекло. Абсолютный показатель преломления воздуха n₁ = 1, показатель преломления стекла n₂ = 1,5. Угол падения α = 30°. Найдите синус угла преломления β.

Дано:

n₁ = 1

n₂ = 1,5

α = 30°

sin(α) = 0,5

Найти: sin(β)

Решение:

По закону преломления света:

n₁·sin(α) = n₂·sin(β)

Выразим синус угла преломления:

sin(β) = n₁·sin(α)/n₂

Подставим значения:

sin(β) = 1·0,5/1,5 = 0,333...

Ответ: 0,333.