ЕГЭОГЭЕНТ
РУҚА
Тапсырма № 6 · ОГЭ

Преломление света

Почему свет меняет направление на границе сред и как находить углы преломления
5 мин чтенияҚиындық: Обновлено 29 қыркүйек 2026

Преломление света — изменение направления распространения света при переходе через границу двух оптических сред. В этой теме важно различать углы, правильно проводить нормаль к границе и применять закон преломления.

Что такое преломление света

Свет распространяется по-разному в разных веществах: в вакууме, воздухе, воде, стекле и других средах его скорость неодинакова. Поэтому при наклонном переходе из одной среды в другую световой луч меняет направление. Это явление называют преломлением света. О световом луче и его направлении нужно вспомнить до изучения этой темы.

D
Определение

Преломление света — изменение направления светового луча при переходе из одной оптической среды в другую, вызванное изменением скорости света.

Граница сред может быть поверхностью воды, стекла, пластика или другой прозрачной среды. В точке падения луча проводят нормаль — прямую, перпендикулярную границе сред. Угол падения, угол преломления и угол отражения отсчитывают не от поверхности, а от нормали. Одновременно с преломлением происходит частичное отражение света, поэтому обычно часть света возвращается в первую среду.

падающий лучпреломлённый лучнормальграница средαβсреда 1среда 2
Угол падения α и угол преломления β отсчитываются от нормали.
Запомнить

Угол всегда измеряют между лучом и нормалью. Если луч идёт вдоль границы, его угол к нормали равен \(90^\circ\).

От чего зависит направление луча

Басты бет характеристика среды в этой теме — показатель преломления \(n\). Он показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в данной среде. Чем больше показатель преломления, тем медленнее распространяется свет в среде.

\[n=\frac{c}{v}\]1

Здесь \(c\) — скорость света в вакууме, \(v\) — скорость света в рассматриваемой среде. Для воздуха показатель преломления близок к единице, для воды примерно равен \(1{,}33\), для стекла часто берут значение около \(1{,}5\). В школьных задачах эти значения обычно даны или считаются известными.

  • При переходе в среду с большим показателем преломления луч отклоняется к нормали.
  • При переходе в среду с меньшим показателем преломления луч отклоняется от нормали.
  • Если луч падает перпендикулярно границе, он не меняет направления, хотя его скорость изменяется.
T
Закон преломления света

Для двух данных сред отношение синуса угла падения к синусу угла преломления постоянно и равно отношению показателей преломления второй и первой среды.

\[\frac{\sin\alpha}{\sin\beta}=\frac{n_2}{n_1}\]2

Эквивалентная жазба закона преломления — закон преломления света в форме \(n_1\sin\alpha=n_2\sin\beta\). Здесь \(n_1\) относится к среде, из которой идёт луч, а \(n_2\) — к среде, в которую он кіреді.

Проверь себя

Луч переходит из воздуха в стекло. Куда он отклонится относительно нормали?

Построение преломлённого луча

Чтобы построить луч после перехода через границу, действуйте последовательно. Сначала из точки падения проведите нормаль. Затем определите, какая среда оптически плотнее, то есть имеет больший показатель преломления. После этого отложите угол преломления от нормали и проведите луч во второй среде.

  1. Отметьте границу двух сред и точку падения луча.
  2. Проведите через точку падения нормаль под углом \(90^\circ\) к границе.
  3. Измерьте угол падения \(\alpha\) между падающим лучом и нормалью.
  4. Сравните \(n_1\) и \(n_2\).
  5. В среде с большим \(n\) постройте меньший угол к нормали; в среде с меньшим \(n\) — больший.
Приём для рисунка

Сначала решите, к нормали или от нормали должен идти луч. Это позволяет заметить ошибку даже без вычислений: в более оптически плотной среде луч не может оказаться дальше от нормали, чем в менее плотной.

Расчёт углов по закону преломления

Если известны показатели преломления и один из углов, из закона преломления можно найти второй угол. Для вычисления понадобятся значения синуса и обратная функция \(\arcsin\), которую на калькуляторе обозначают как \(\sin^{-1}\) или «asin».

\[\sin\beta=\frac{n_1}{n_2}\sin\alpha\]3
1
Записываем закон преломления для перехода из среды 1 в среду 2.
\(\displaystyle n_1\sin\alpha=n_2\sin\beta\)
2
Делим обе части на \(n_2\).
\(\displaystyle \sin\beta=\frac{n_1}{n_2}\sin\alpha\)
3
Находим угол преломления обратным синусом.
\(\displaystyle \beta=\arcsin\left(\frac{n_1}{n_2}\sin\alpha\right)\)
№
Разобранный пример

Свет переходит из воздуха в воду. Показатели преломления: \(n_1=1\), \(n_2=1{,}33\). Угол падения \(\alpha=30^\circ\). Найдём угол преломления \(\beta\).

Показать Шешім Шешім
1
Записываем формулу для угла преломления.
\(\displaystyle \sin\beta=\frac{n_1}{n_2}\sin\alpha\)
2
Подставляем данные тапсырма.
\(\displaystyle \sin\beta=\frac{1}{1{,}33}\cdot\sin30^\circ\)
3
Используем значение \(\sin30^\circ=0{,}5\).
\(\displaystyle \sin\beta=\frac{0{,}5}{1{,}33}\approx0{,}376\)
4
Берём обратный синус.
\(\displaystyle \beta=\arcsin(0{,}376)\approx22^\circ\)

Жауабы: угол преломления примерно \(22^\circ\). Он меньше угла падения \(30^\circ\), что согласуется с переходом из воздуха в воду: вода имеет больший показатель преломления.

Особые случаи и полное внутреннее отражение

При падении луча по нормали угол падения равен \(0^\circ\). Тогда и угол преломления равен \(0^\circ\): луч продолжает идти по прежней прямой, хотя его скорость меняется. Если показатели преломления сред одинаковы, направление также не изменяется.

Интересный случай возникает, когда свет идёт из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим. При увеличении угла падения угол преломления растёт. При некотором предельном угле преломлённый луч идёт вдоль границы, а при ещё большем угле преломления уже нет: происходит полное внутреннее отражение.

\[\sin\alpha_{\text{пр}}=\frac{n_2}{n_1},\qquad n_1>n_2\]4

Формула для предельного угла применима только при переходе из оптически более плотной среды в менее плотную. Для перехода из воздуха в стекло полное внутреннее отражение невозможно.

!
Частые ошибки

1. Отсчитывают угол от границы, а не от нормали. 2. Меняют местами \(n_1\) и \(n_2\): индекс 1 относится к исходной среде, индекс 2 — к новой. 3. Пишут, что луч всегда отклоняется к нормали: это верно только при переходе в среду с большим \(n\). 4. Забывают проверить результат по рисунку. 5. Применяют формулу предельного угла, когда \(n_1\le n_2\).

Связь с другими оптическими явлениями

Преломление лежит в основе работы линз: изменяя направление лучей, линза собирает их или рассеивает. В частности, собирающая линза отклоняет параллельные лучи так, что они пересекаются в области фокуса. Чтобы не путать явления, сравните их с законом отражения света: при отражении луч остаётся в первой среде, а при преломлении переходит во вторую. Оба явления подчиняются точным правилам построения лучей.

Q
Жылдам тест по теме

Быстрая проверка

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · углы
От чего отсчитывают угол падения?
Главное за минуту

Главное

  • Преломление — изменение направления и скорости света при переходе через границу сред.
  • Все углы в оптике отсчитывают от нормали к границе.
  • Закон преломления: \(n_1\sin\alpha=n_2\sin\beta\).
  • При переходе в среду с большим \(n\) луч идёт к нормали, а с меньшим \(n\) — от нормали.
  • Полное внутреннее отражение возможно при переходе из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим.