Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!
Лазерний промінь, або монохроматичне світло, поширюється прямолінійно відповідно до принципу Ферма. Але чи це завжди так? Як виглядатиме проходження світла через колоїдний розчин чи запорошену кімнату? Це і є тема цієї статті.
Лазерне випромінювання поширюється в однорідному середовищі прямої лінії. Коли вона стикається з кордоном з іншим середовищем, вона може бути поглинена, відображена, заломлена або розсіяна. Давайте розглянемо докладніше, від чого це залежить і як це виглядає.
Відображення світла
При падінні на гладку металеву поверхню лазерне випромінювання відображається за законом відображення (кут відображення дорівнює куту падіння). На рис. 1 видно, що паралельні пучки лазерного випромінювання, що падають на плоске дзеркало і відбиваються від нього, зберігають паралельність.
Мал. 1. При падінні на плоску поверхню паралельні промені світла зберігають свою паралельність
Коли відбиває поверхню шорстка, світло розсіюється. Це чудово видно на рис. 2, коли промені лазерного світла падають на шорстку стіну. Тоді ми не бачимо, як у попередньому прикладі, паралельних відбитих променів. Розсіяні промені роблять стільницю, на якій знаходиться система, червоною.
Мал. 2. Лазерне випромінювання, що падає на шорстку поверхню, розсіюється
Проломлення світла
Коли лазерне випромінювання падає на межу між двома прозорими для нього середовищами, воно може відбиватися, так і переломлюватися. Його шлях залежить від кута падіння та коефіцієнтів заломлення двох середовищ.
Світло, що падає з середовища з більш високим показником заломлення в середу з нижчим показником заломлення під кутом, що перевищує так званий граничний кут ( αпр ), зазнає тільки явища відображення. Це показано на рис. 3.
Мал. 3. Лазерне світло, що падає на межу двох прозорих середовищ
Якщо кут падіння менший за граничний кут, світло одночасно відбиватиметься і переломлюватиметься за законом заломлення (рис. 4):
sin α / sin β=n2/ n1 .
Мал. 4
Якщо кут падіння дорівнює граничному куту, то заломлений промінь «ковзає» по межі двох середовищ (рис. 5).
Мал. 5. Лазерне випромінювання ковзає вздовж межі двох середовищ
Іншими словами, лазерне випромінювання, що падає на межу двох прозорих середовищ, таких, що показник заломлення першого середовища більший за показник заломлення другого середовища під кутом, рівним куту кордону, не проникає в друге середовище, а «ковзає» вздовж кордону двох сред.
Якщо кут падіння дорівнює 0°, світло проходить в інше середовище, не змінюючи напрямки поширення (рис. 6).
Мал. 6. Якщо кут падіння дорівнює 0, напрямок поширення світла не змінюється
Розсіяння світла в неоднорідному середовищі
Варто також розглянути, як виглядає ситуація, коли ми маємо справу з неоднорідним середовищем, наприклад, колоїдом або суспензією. Світло розсіюється цих неоднорідностях. Найбільш відомий ефект розсіювання світла в повітрі - це колір піднебіння.
У повітрі, як і в рідинах, ми можемо спостерігати так званий ефект Тіндаля, також заснований на розсіянні світла на молекулах середовища. У цьому утворюється характерний конус світла (рис. 7), видимий темному тлі. Це явище можна спостерігати на частинках водяної пари, диму або забруднюючих речовин у повітрі.
Ефект Тіндаля, розсіювання Тіндаля (англ. Tyndall effect) - оптичний ефект, розсіювання світла при проходженні світлового пучка через оптично неоднорідне середовище. Зазвичай спостерігається у вигляді конуса (конус Тиндаля), що світиться, видимого на темному тлі.
Вікіпедія
Мал. 7. Світло, що проходить через колоїдний розчин, розсіюється на частинках, що призводить до розширення променя та утворення так званого конуса Тіндаля