Открытие закона преломления лучей света — В. Снеллиус, Р. Декарт


Преломление лучей света на резкой границе двух прозрачных сред наблюдали и изучали еще древние греки, однако верную его формулировку впервые дал Виллеброрд Снелл ван Ройен (1580–1626), фамилию которого также произносят как Снеллиус на латинский манер. Независимо от Снеллиуса этот закон был выведен Рене Декартом (1596–1650) и представлен в 1637 году в его трактате «Диоптрика». Интересно отметить, что Декарт также объяснил с научной точки зрения явление радуги.

Согласно закону Снеллиуса, световые лучи на границе двух сред преломляются так, что произведение показателя преломления на синус угла между нормалью к границе раздела и направлением луча, остается постоянным (см. рис.), т.е.


Иначе говоря, было обнаружено, что для данных двух веществ отношение синусов углов падения постоянно, причем его можно записать в виде отношения некоторых характеристик этих веществ.


С современной точки зрения, соотношение, полученное Снеллиусом, можно интерпретировать как сохранение проекции импульса фотона на границу раздела. Действительно, импульс фотона с частотой в изотропной среде с показателем преломления равен


поэтому его проекция равна как раз
Вообще говоря, в неизотропных средах (например, кристаллах) преломление лучей света происходит по другому закону, более того, неполяризованный луч может после прохождения через границу сред расщепиться на два луча (двулучепреломление).

Если луч выходит в среду с меньшим показателем преломления

закон Снелля не разрешим относительно угла преломления . Действительно, в этом случае преломленный луч отсутствует, и имеет место явление полного внутреннего отражения.

Закон Снеллиуса также может быть описан с точки зрения волновой теории Френеля–Гюйгенса: каждая точка поверхности раздела, как только в нее пришло периодическое возмущение падающей волной, становится источником вторичных сферических волн, огибающая которых во второй среде образует преломленный луч, имеющий другой угол к нормали (см. рис. справа). Вторичные волны в первой среде образуют отраженную волну, для которой угол падения равен углу отражения.

Наконец, из той же теории Френеля следует принцип наименьшего времени Ферма, который, на самом деле, был сформулирован задолго до Френеля, в 1660 году. Из этого принципа также можно получить закон Снеллиуса. Действительно, из всех путей, соединяющих точки P и Q на рисунке выше, наименьшую оптическую длину имеет ломаный путь реального светового луча, в полном соответствии с законом Снеллиуса. Последний факт заметил еще Птолемей Александрийский, живший в Древней Греции и известный своими трудами по оптике.

Комментарии (6)

Всего: 6 комментариев
  
#1 | Анатолий »» | 04.10.2013 19:39
  
2
СНЕЛЛИУС Виллеброрд (Snellius, Snell van Royen Villebrord)


СНЕЛЛИУС Виллеброрд (Snellius, Snell van Royen Villebrord) (1580 – 30.X.1626) — голландский ученый. Р. в Лейдене. В 1608 получил степень магистра в Лейденском ун-те, там же работал (с 1615 — профессор).
Работы относятся к математике, оптике, астрономии. Экспериментально открыл (около 1621) закон преломления света. Труды по плоской и сферической тригонометрии. Разработал метод триангуляции. В 1615 - 17 при помощи метода триангуляции провёл в Голландии измерение дуги меридиана в 1°11?30??; нашёл решение т. н. задачи Потенота (способ привязки к исходным пунктам - определение четвёртой точки по трём данным).
Своих результатов не публиковал. Они были обнаружены Р. Декартом и включены в его «Начала философии».
  
#2 | Анатолий »» | 05.10.2013 17:49
  
1
Радуги Декарта и Птолемея, интерференционная картина Юнга, кольца Ньютона

Закон преломления до Снеллиуса и Декарта.
Радуги Птолемея и Декарта.
Лучевая картина.
Вторая дуга.
Взаимные размеры дуг и эксперимент с колбой.
Симеон Котельников: дуги № …3,4,5,6,7 и 8.
Дуги высших порядков.
Двойственность между лучевой и волновой картинами.
Двухщелевой эксперимент Юнга.
Кольца Ньютона.
Дуги высших порядков по Юнгу.


ОТКРЫТЬ, ИЛИ СКАЧАТЬ:

  
#3 | Анатолий »» | 06.10.2013 17:47
  
1
Электромагнитные волны на границе раздела сред



Закон преломления Снеллиуса


Полное внутреннее отражение


Формулы Френеля


Угол Брюстера


Энергетические соотношения на границе раздела сред


Естественный и поляризованный свет


Поляризация света при прохождении границы раздела сред


ОТКРЫТЬ ИЛИ СКАЧАТЬ:

  
#4 | Анатолий »» | 06.10.2013 18:01
  
1
Введение в оптику. Закон преломления ЭМВ на границе раздела сред. Показатель преломления. Принцип Ферма. Геометрические и оптические длина пути и разность хода.


1.
Оптикой называется раздел физики, занимающийся изучением природы света, закономерностей его испускания, распространения и взаимодействия с веществом.

1.
Свет представляет собой электромагнитное излучение в интервале длин волн, который граничит с одной стороны с радиоволнами, а с другой стороны с рентгеновским и гамма-излучением.

1.

СМОТРЕТЬ ИЛИ СКАЧАТЬ:

  
#5 | Анатолий »» | 07.10.2013 16:05
  
0
1. Законы отражения и преломления света

СМОТРЕТЬ ИЛИ СКАЧАТЬ:

  
#6 | Анатолий »» | 08.10.2013 17:30
  
0
Закон преломления

Министерство образования и науки РФ

Московский государственный областной университет


Р.В. МИТИН


ЛЕКЦИИ ПО ФИЗИКЕ


ОПТИКА. АТОМНАЯ ФИЗИКА


МОСКВА 2007


Конспект составлен на основе курса лекций, читаемого автором в течение ряда лет для студентов нефизических специальностей. Использованы компьютерные программы: текстовый редактор Word (2000, 2003), редактор формул Ms Equations, графический редактор Paint, сложные рисунки и фотографии учёных взяты из Интернета.


© Автор текста и компьютерного оформления – профессор, доктор физ-мат наук Р.В. Митин, МГОУ, кафедра общей физики, 2007 г.


СМОТРЕТЬ ИЛИ СКАЧАТЬ:



http://rudocs.exdat.com
Добавлять комментарии могут только
зарегистрированные пользователи!
 
Имя или номер: Пароль:
Регистрация » Забыли пароль?
 
© decoder.ru 2003 - 2019, создание портала - Vinchi Group & MySites
ЧИСТЫЙ ИНТЕРНЕТ - logoSlovo.RU