Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Лазерен лъч или монохроматична светлина се разпространява по права линия в съответствие с принципа на Ферма. Но винаги ли е така? Как би изглеждала светлината, преминаваща през колоиден разтвор или прашна стая? Това е темата на тази статия.
Лазерното лъчение се разпространява в хомогенна среда по права линия. Когато срещне граница с друга среда, тя може да бъде абсорбирана, отразена, пречупена или разпръсната. Нека да разгледаме по-подробно от какво зависи и как изглежда.
Отражение на светлината
При падане върху гладка метална повърхност лазерното лъчение се отразява според закона за отражение (ъгълът на отражение е равен на ъгъла на падане). На фиг. Фигура 1 показва, че паралелни лъчи лазерно лъчение, падащи върху плоско огледало и отразени от него, остават успоредни.
Ориз. 1. При падане върху равна повърхност успоредните лъчи на светлината запазват своя паралелизъм
Когато отразяващата повърхност е грапава, светлината се разсейва. Това ясно се вижда на фиг. 2, когато лъчи лазерна светлина падат върху грапава стена. Тогава не виждаме, както в предишния пример, успоредни отразени лъчи. Разпръснатите лъчи правят плота, върху който се намира системата, червен.
Ориз. 2. Лазерното лъчение, падащо върху грапава повърхност, се разсейва
Пречупване на светлината
Когато лазерното лъчение попадне на границата между две прозрачни среди, то може както да се отрази, така и да се пречупи. Неговият път зависи от ъгъла на падане и показателите на пречупване на двете среди.
Светлина, падаща от среда с по-висок коефициент на пречупване в среда с по-нисък коефициент на пречупване под ъгъл, надвишаващ така наречения ограничаващ ъгъл ( αpr ), претърпява само феномен на отражението. Това е показано на фиг. 3.
Ориз. 3. Лазерна светлина пада върху интерфейса между две прозрачни среди
Ако ъгълът на падане е по-малък от граничния ъгъл, светлината ще бъде едновременно отразена и пречупена съгласно закона за пречупване (фиг. 4):
sin α / sin β=n2/ n1 .
Ориз. 4
Ако ъгълът на падане е равен на граничния ъгъл, тогава пречупеният лъч се "плъзга" по границата на две среди (фиг. 5).
Ориз. 5. Лазерното лъчение се плъзга по границата на две среди
С други думи, лазерно лъчение, падащо върху границата на две прозрачни среди, така че индексът на пречупване на първата среда е по-голям от индекса на пречупване на втората среда под ъгъл, равен на ъгъла на границата, не прониква във втората среда, а се "плъзга" по границата на двете среди.
Ако ъгълът на падане е 0°, светлината преминава в друга среда, без да променя посоката на разпространение (фиг. 6).
Ориз. 6. Ако ъгълът на падане е 0, посоката на разпространение на светлината не се променя
Разсейване на светлината в нехомогенна среда
Също така си струва да разгледаме как изглежда ситуацията, когато имаме работа с нехомогенна среда, като колоид или суспензия. Светлината се разсейва от тези нехомогенности. Най-известният ефект от разсейването на светлината във въздуха е наблюдаваният цвят на небето.
Във въздуха, както и в течностите, можем да наблюдаваме така наречения ефект на Тиндал, също основан на разсейването на светлината от молекулите на средата. В този случай се образува характерен светлинен конус (фиг. 7), видим на тъмен фон. Това явление може да се наблюдава върху частици водна пара, дим или замърсители във въздуха.
Ефект на Тиндал, разсейване на Тиндал (англ. Tyndall effect) - оптичен ефект, разсейване на светлината, когато светлинен лъч преминава през оптически нехомогенна среда. Обикновено се вижда като светещ конус (конус на Тиндал), видим на тъмен фон.
Уикипедия
Ориз. 7. Светлината, преминаваща през колоиден разтвор, се разсейва върху частиците, което води до разширяване на лъча и образуването на така наречения конус на Тиндал