Cahaya monokromatik jatuh ke tepi jurang AB prisma kaca(Gbr. 16.28), terletak di udara, S 1 O 1 - sinar datang, \(~\alpha_1\) - sudut datang, O 1 O 2 - sinar bias, \(~\beta_1\) - sudut bias . Karena cahaya merambat dari medium yang optiknya kurang rapat ke medium yang optiknya lebih rapat, maka \(~\beta_1<\alpha_1.\) Пройдя через призму, свет падает на ее грань AC. Disini dibiaskan lagi \[~\alpha_2\] adalah sudut datang, \(~\beta_2\) adalah sudut bias. Pada permukaan ini, cahaya berpindah dari medium yang optiknya lebih rapat ke medium yang optiknya kurang rapat. oleh karena itu \(~\beta_2>\alpha_2.\)
Tepian VA Dan SA, tempat terjadinya pembiasan cahaya disebut tepi pembiasan. Sudut \(\varphi\) antara permukaan bias disebut sudut bias prisma. Sudut \(~\delta\) yang dibentuk oleh arah sinar masuk prisma dan arah sinar keluar prisma disebut sudut defleksi. Permukaan yang berhadapan dengan sudut bias disebut dasar prisma.
Hubungan berikut ini berlaku untuk prisma:
1) Untuk muka bias pertama, hukum pembiasan cahaya ditulis sebagai berikut:
\(\frac(\sin \alpha_1)(\sin \beta_1)=n,\)
dimana n - indikator relatif pembiasan zat dari mana prisma itu dibuat.
2) Untuk wajah kedua:
\(\frac(\sin \alpha_1)(\sin \beta_1)=\frac(1)(n).\)
3) Sudut bias prisma:
\(\varphi=\alpha_2 + \beta_1.\)
Sudut simpangan sinar prisma dari arah semula:
\(\delta = \alpha_1 + \beta_2 - \varphi.\)
Oleh karena itu, jika kepadatan optik zat prisma lebih besar dari lingkungan, maka seberkas cahaya yang melewati prisma dibelokkan menuju alasnya. Mudah untuk menunjukkan bahwa jika kerapatan optik zat prisma lebih kecil dari kerapatan optik medium di sekitarnya, maka sinar cahaya setelah melewati prisma akan dibelokkan ke arah puncaknya.
Literatur
Aksenovich L. A. Fisika di sekolah menengah atas: Teori. Tugas. Tes: Buku Ajar. manfaat bagi lembaga penyelenggara pendidikan umum. lingkungan hidup, pendidikan / L. A. Aksenovich, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K.S.Farino. - Mn.: Adukatsiya i vyakhavanne, 2004. - P. 469-470.
Diterapkan pada kasus sinar yang jatuh dari medium yang rambat cahayanya dengan kecepatan ν 1 ke dalam medium yang rambat cahayanya dengan kecepatan ν 2 >v 1 maka sudut biasnya lebih banyak sudut air terjun:
Tetapi jika sudut datang memenuhi syarat:
(5.5)
kemudian sudut bias berubah menjadi 90°, yaitu sinar bias meluncur sepanjang antarmuka. Sudut datang ini disebut ekstrim(α pr.). Dengan peningkatan lebih lanjut dalam sudut datang, penetrasi berkas ke kedalaman medium kedua terhenti dan refleksi total(Gbr. 5.6). Pertimbangan yang ketat terhadap masalah ini dari sudut pandang gelombang menunjukkan bahwa pada kenyataannya gelombang menembus medium kedua hingga kedalaman urutan panjang gelombang.
Refleksi total menemukan berbagai macam aplikasi praktis. Karena untuk sistem kaca-udara batas sudutα pr kurang dari 45°, maka prisma yang ditunjukkan pada Gambar 5.7 memungkinkan Anda mengubah jalur berkas, dan pemantulan pada batas kerja terjadi praktis tanpa kehilangan.
Jika Anda memasukkan cahaya ke dalam tabung kaca tipis dari ujungnya, kemudian, dengan mengalami pemantulan penuh di dinding, sinar akan mengikuti sepanjang tabung bahkan dengan lengkungan yang rumit pada tabung tersebut. Pemandu cahaya beroperasi berdasarkan prinsip ini - serat transparan tipis yang memungkinkan berkas cahaya dipandu sepanjang jalur melengkung.
Gambar 5.8 menunjukkan bagian panduan cahaya. Sinar yang memasuki pemandu cahaya dari ujung dengan sudut datang a, bertemu dengan permukaan pemandu cahaya dengan sudut γ=90°-β, dengan β adalah sudut bias. Agar refleksi sempurna dapat terjadi, kondisi berikut harus dipenuhi:
dimana n adalah indeks bias bahan serat. Karena segitiga ABC persegi panjang, maka diperoleh:
Karena itu,
Dengan asumsi a→90°, kita mendapatkan:
Jadi, bahkan dengan kejadian yang hampir merumput, sinar akan mengalami pemantulan sempurna dalam pemandu cahaya jika kondisi berikut terpenuhi:
Pada kenyataannya, pemandu cahaya terdiri dari serat tipis fleksibel dengan indeks bias n 1 dikelilingi oleh selubung dengan indeks bias n 2 Saat mempelajari fenomena pembiasan, Newton melakukan eksperimen yang menjadi klasik: seberkas cahaya putih sempit yang diarahkan ke prisma kaca menghasilkan serangkaian gambar berwarna dari penampang berkas - sebuah spektrum. Kemudian spektrum jatuh pada prisma kedua yang serupa, diputar 180° mengelilingi sumbu horizontal. Setelah melewati prisma ini, spektrum disusun kembali menjadi satu gambar penampang berkas cahaya berwarna putih. Dengan demikian, komposisi kompleks cahaya putih telah terbukti. Dari percobaan ini diketahui bahwa indeks bias bergantung pada panjang gelombang (dispersi). Mari kita perhatikan pengoperasian prisma untuk cahaya monokromatik yang datang pada sudut α 1 pada salah satu permukaan bias prisma transparan (Gbr. 5.9) dengan sudut bias A. Dari konstruksi tersebut jelas bahwa sudut defleksi berkas δ berhubungan dengan sudut bias prisma melalui hubungan yang kompleks: Mari kita tulis ulang ke dalam formulir dan periksa defleksi balok secara ekstrim. Mengambil turunannya dan menyamakannya dengan nol, kita mendapatkan: Oleh karena itu, nilai ekstrim sudut defleksi diperoleh ketika balok bergerak simetris di dalam prisma: Sangat mudah untuk melihat bahwa ini menghasilkan sudut defleksi minimum yang sama dengan: Persamaan (5.7) digunakan untuk menentukan indeks bias dari sudut deviasi minimum. Jika prisma mempunyai sudut bias yang kecil, sehingga sinus dapat digantikan oleh sudut, diperoleh hubungan visual: Pengalaman menunjukkan bahwa prisma kaca membiaskan bagian spektrum gelombang pendek (sinar biru) lebih kuat, tetapi tidak ada hubungan langsung dan sederhana antara λ dan δ min. Kita akan membahas teori dispersi di Bab 8. Untuk saat ini, penting bagi kita untuk memperkenalkan ukuran dispersi - perbedaan indeks bias dari dua panjang gelombang tertentu (salah satunya diambil dalam warna merah, yang lain dalam warna merah). bagian biru dari spektrum): Ukuran dispersi berbeda untuk berbagai jenis kaca. Gambar 5.10 menunjukkan arah indeks bias untuk dua jenis kaca yang umum: kaca ringan dan batu api berat. Dapat dilihat dari gambar bahwa ukuran sebarannya berbeda secara signifikan. Hal ini memungkinkan terciptanya prisma penglihatan langsung yang sangat nyaman, di mana cahaya didekomposisi menjadi spektrum, hampir tanpa mengubah arah rambatnya. Prisma ini terbuat dari beberapa (hingga tujuh) prisma kaca berbeda dengan sudut bias yang sedikit berbeda (Gbr. 5.10, di bawah). Karena ukuran dispersi yang berbeda, jalur sinar yang kira-kira ditunjukkan pada gambar dapat dicapai. Sebagai kesimpulan, kita mencatat bahwa melewatkan cahaya melalui pelat bidang sejajar (Gbr. 5.11) memungkinkan kita memperoleh perpindahan berkas yang sejajar dengan dirinya sendiri. Nilai offset tergantung pada sifat pelat dan sudut datang sinar primer padanya. Tentu saja, dalam semua kasus yang dibahas, selain pembiasan, ada juga pemantulan cahaya. Namun kami tidak memperhitungkannya, karena pembiasan dalam hal ini dianggap sebagai fenomena utama. Pernyataan ini juga berlaku untuk pembiasan cahaya pada permukaan lengkung berbagai lensa.
(5.7)
(5.8)
