12. Полное внутреннее отражение

Лимб с прозрачным полуцилиндром в центре и осветитель, окно которого закрыто диафрагмой с одной щелью, размещают на экране так, чтобы луч света проходя через выпуклую поверхность, попадал в центр плоской грани полуцилиндра под углом падения в 10°-20° и проходил бы через середину лимба. Обращают внимание на соотношение величин углов падения и преломления. Медленно увеличивая угол падения луча, наблюдают за изменением положения преломленного луча относительно плоской грани полуцилиндра. При угле падения около 40° видят, как исчезает преломленный луч, а внутри полуцилиндра образуется луч, отраженный от его плоской грани. Поясняют, что явление отражения света от границы раздела двух сред при движении из среды оптически более плотной в среду с меньшей оптической плотностью называют полным внутренним отражением.

Дальнейшее увеличение угла падения приводит лишь к увеличению угла отражения в полном соответствии с законом отражения света.

В ходе опыта всякий раз при изменении угла падения света нужно обращать внимание на то, чтобы луч попадал в середину плоской грани полуцилиндра, которая в свою очередь должна совпадать с центром лимба.

13. Распространение света в слоистой структуре

В опыте демонстрируется принцип действия световода. На экране закрепляют прозрачную кювету с водой. Слой воды в кювете составляет примерно 3 см. Рядом с ней размещают осветитель, дающий один световой луч. Луч направляют на боковую поверхность кюветы и ориентируют так, чтобы он, войдя в воду, дважды отразился от нижней границы слоя воды и один раз от верхней.

14. Демонстрация модели световода

На осветителе закрепляют диафрагму с одной щелью и устанавливают его в левой части доски. Рядом с ним размещают изогнутую пластмассовую пластинку - модель световода. Свет, пройдя сквозь щель диафрагмы, должен сразу попадать внутрь пластинки через одну из ее боковых граней. Вдоль всей длины пластинки экран остается неосвещенным, однако вблизи противоположного ее конца наблюдают светлое пятно. Появление этого яркого пятна на белом фоне экрана с противоположного торца пластинки дает основание заключить, что свет, проникший в пластинку, распространяется внутри нее благодаря многократному полному отражению от ее поверхностей.

15. Принцип действия поворотной призмы

На экране размещают осветитель, от которого с помощью диафрагмы с одной щелью получают узкий луч света, и треугольную призму. Свет должен падать перпендикулярно на одну из боковых граней призмы. В этом случае он без преломления входит внутрь призмы, попадает на ее основание, без потерь отражается от него в силу явления полного внутреннего отражения, после чего падает перпендикулярно на другую боковую грань и, не испытав преломления, выходит из призмы наружу. Направления распространения луча до попадания в призму и после выхода из нее взаимно перпендикулярны. Призма в данном случае используется для того, чтобы повернуть световой луч на 90°.