Юный техник 1986-10, страница 82

Перейдем к опытам.

Рисунок 1. Налив полкюветы воды, а в ванночку — по нескольку капель соляной кислоты и раствора аммиака, можно продемонстрировать прямолинейность распространения света в разных оптически однородных веществах — в воздухе и в воде. Для этого с помощью зеркал осветителя нужно так направить лучи света, чтобы они не попали на границу раздела воды и воздуха.

Рисунок 2. Отлив воду из кюветы через резиновый шланг и положив проволочными щипцами на дио кЮветы зеркало, входящее в комплект прибора, продемонстрируйте явление отражения света. Меняя угол падения света на зеркало, убедитесь в равенстве угла отражения углу падения.

Рисунок 3. Не вынимая зеркала из кюветы, наполните ее наполовину водой. Луч света, падая на поверхность воды, преломляется. Отраженный от зеркала луч возвращается к границе между водой и воздухом под углом, равным углу преломления. Из воды луч света выходит под тем же углом, под которым падал на воду.

Рисунок 4. Укрепив на верхней кромке задней стенки кюветы жестяной держатель «г» вместе с прозрачным полуцилиндром, тоже входящим в комплект прибора, и подогнав уровень воды до совпадения его с верхней поверхностью полуцилиндра, можно показать, что при неизменном угле падения углы преломления луча света в воде и в оргстекле будут разными. Одновременное преломление одного и того же пучка света в оргстекле и в воде возможно благодаря тому, что полуцилиндр значительно уже кюветы. Пучок света частично падает мимо полуцилиндра на поверхность воды и также преломляется.

78

Рисунок 5. Удалив из кюветы держатель с полуцилиндром и изменяя угол падения пучка света, направленного на поверхность воды, можно увидеть, как с увеличением угла падения увеличивается не только угол преломления, но и интенсивность отраженного пучка. Можно также заметить, что угол падения всегда больше угла преломления. Под каким бы углом ни падал луч света в воду (иными словами, из менее оптически плотного вещества — воздуха), ои обязательно преломляется, даже в том случае, когда пучок света буквально скользит по поверхности воды.

Рисунок 6. Если световой пучок направить из воды в воздух, на границе раздела этих веществ также произойдет отражение и преломление. Меняя угол падения, можно убедиться, что угол отражения, как и прежде, равен углу падения. А вот угол преломления всегда больше угла падения. При определенном угле падения угол преломления доходит до 90°: преломленный луч скользит по границе раздела воды и воздуха.

Рисунок 7. При дальнейшем увеличении угла падения преломления уже не происходит. Наблюдается полное внутреннее отражение.

Рисунок 8. Слив часть воды из кюветы, продемонстрируйте многократное полное внутреннее отражение.

Рисунок 9. Демонстрация миража. Как известно, это экзотическое явление — не более чем криволинейное распространение света в оптически неоднородной среде.

В природе оптическая неоднородность воздуха возникает вследствие разницы температуры различных его слоев. Для опыта возьмите водный раствор поваренной соли и постепенно уменьшайте его концентрацию от ниж-