Отражение и преломление света. Линзы

Отражение и преломление света

Свет распространяется прямолинейно, но на границе двух сред его поведение меняется: часть света отражается, а часть проходит во вторую среду, изменяя направление, — это явление преломления. Эти законы лежат в основе работы зеркал, линз и оптических приборов.

Закон отражения света

Когда луч падает на гладкую поверхность, он отражается по строгому правилу:

• Падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр к поверхности в точке падения лежат в одной плоскости.
• Угол отражения равен углу падения.

угол падения = угол отражения

Углы отсчитывают от перпендикуляра к поверхности, а не от самой поверхности. На этом законе основано построение изображений в плоском зеркале: изображение получается мнимым, прямым и равным по размеру предмету.

Закон преломления света

При переходе из одной прозрачной среды в другую луч меняет направление, потому что в разных средах свет распространяется с разной скоростью. При переходе в более плотную среду (например, из воздуха в воду) луч приближается к перпендикуляру, а при переходе в менее плотную — отдаляется от него.

воздух → вода: угол преломления меньше угла падения

Из-за преломления ложка в стакане воды кажется надломленной, а дно водоёма кажется ближе, чем на самом деле.

Линзы

Линза — это прозрачное тело, ограниченное двумя поверхностями, обычно сферическими. Различают два основных вида линз.

Точку, в которой собираются лучи, прошедшие через собирающую линзу параллельно главной оптической оси, называют фокусом. Расстояние от линзы до фокуса — это фокусное расстояние.

Построение изображения

Чтобы построить изображение в собирающей линзе, используют два удобных луча:

луч 1: параллельно оси → после линзы проходит через фокус
луч 2: через центр линзы → идёт без преломления

Пересечение этих лучей даёт изображение точки. В зависимости от расстояния до предмета изображение бывает увеличенным или уменьшенным, прямым или перевёрнутым.

Частые ошибки. Углы падения, отражения и преломления всегда отсчитывают от перпендикуляра, а не от поверхности. Не путайте отражение (свет возвращается обратно) и преломление (свет проходит в другую среду, меняя направление).

Кратко о главном

• При отражении угол отражения равен углу падения.
• При преломлении луч меняет направление на границе сред из-за разной скорости света.
• Собирающая линза толще в середине и собирает лучи в фокусе, рассеивающая — тоньше и рассеивает их.
• Изображение в линзе строят с помощью луча через центр и луча, идущего через фокус.