Теория:
Впервые экспериментально электромагнитная волна была создана при помощи открытого колебательного контура — вибратора Герца. Для получения открытого колебательного контура можно трансформировать закрытый, уменьшая число витков катушки и раздвигая пластины конденсатора. Такие параметры и структура позволяют энергии распространяться в виде волн, а не затухать внутри контура.
Рис. \(1\). Открытый колебательный контур
Тогда же было доказано, что электромагнитные волны могут отражаться от границы раздела двух сред и преломляться, проходя через неё. Законы отражения и преломления справедливы для любых электромагнитных волн, в том числе для света. Рассмотрим эти законы на его примере.
Закон отражения света: луч падающий, луч отражённый и нормаль к отражающей поверхности в точке падения лежат в одной плоскости. При этом нормаль делит угол между падающим и отражённым лучами на две равные части (говорят, что угол падения равен углу отражения). Углы падения и отражения отсчитываются от нормали.
Показатель преломления среды \(n\) — отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде.
\(n=\) \(\sqrt{εμ}\), где
- \(ε\) — диэлектрическая проницаемость среды;
- — магнитная проницаемость среды.
Закон преломления света (закон Снеллиуса): луч падающий, луч преломлённый и нормаль к границе раздела двух сред в точке преломления лежат в одной плоскости.
При этом выполняется соотношение , где
- — показатель преломления среды, в которой распространяется падающий луч;
- — показатель преломления среды, в которой распространяется преломлённый луч;
- — угол между нормалью и падающим лучом (угол падения);
- — угол между нормалью и преломлённым лучом.
Это соотношение также можно записать как , где — относительный показатель преломления двух данных сред.
Полное внутреннее отражение — явление отражения электромагнитных волн (в том числе и света) от границы раздела двух сред, при котором волна отражается полностью.
Это явление возникает при условии, что волна падает из среды, где скорость её распространения меньше, а угол падения превосходит критический угол: .
Рис. \(2\). Полное внутреннее отражение