Геометрична оптика. Хід променів через призму

Відео: Фізика: підготовка до ОГЕ і ЄДІ. Геометрична оптика. тонкі лінзи

Розглянемо деякі окремі випадки заломлення світла. Одним з найпростіших є проходження світла через призму. Вона являє собою вузький клин зі скла або іншого прозорого матеріалу, що знаходиться в повітрі.


Показаний хід променів через призму. Вона відхиляє промені світла у напрямку до основи. Для наочності профіль призми обраний у вигляді прямокутного трикутника, а падаючий промінь паралельний його основи. При цьому переломлення променя відбувається тільки на задній, косою межі призми. Кут w, на який відхиляється падаючий промінь, називається відхиляють кутом призми. Він практично не залежить від напрямку падаючого променя: якщо останній не перпендикулярний межі падіння, то відхиляє кут складається з кутів заломлення на обох гранях.

Отклоняющий кут призми приблизно дорівнює добутку величини кута при її вершині на показник заломлення речовини призми мінус 1:
Проведемо перпендикуляр до другої грані призми в точці падіння на неї променя (штрихпунктирна лінія). Він утворює з падаючим променем кут &beta-. Цей кут дорівнює куту &alpha- при вершині призми, так як їх боку взаємно перпендикулярні. Так як призма тонка і всі розглянуті кути малі, можна вважати їх синуси приблизно рівними самим кутах, вираженим в радіанах. Тоді із закону заломлення світла слід:
У цьому виразі n варто в знаменнику, так як світло йде з більш щільною середовища в менш щільну.

Поміняємо місцями чисельник і знаменник, а також замінимо кут &beta- на рівний йому кут &alpha-:
Оскільки показник заломлення скла, зазвичай застосовується для лінз, близький до 1,5, що відхиляє кут призм приблизно вдвічі менше кута при їх вершині. Тому в окулярах рідко застосовуються призми з відхиляють кутом більше 5 ° - вони будуть дуже товстими і важкими. У оптометрії відхиляє дію призм (призматичне дію) частіше вимірюють не в градусах, а в призматичних діоптрій (&Delta-) або в сантірадіанах (СрАТ). Відхилення променів призмою силою в 1 прдптр (1 СрАТ) на відстані 1 м від призми складає 1 см. Це відповідає розі, тангенс якого дорівнює 0,01. Такий кут дорівнює 34 `.


Тому наближено можна вважати, що відхиляє дію призми в призматичних діоптрій вдвічі більше, ніж в градусах (1 прдптр = 1 СрАТ = 0,5 °).

Це саме можна сказати і до самого дефекту зору, косоокості, виправляти призмами. Кут косоокості можна вимірювати в градусах і в призматичних діоптрій.

Ю.З. Розенблюм