Что такое преломление света

Преломление света

Преломление волны на границе двух сред с разной скоростью ее распространения. Граница сред — бледная еле заметная прямая линия, проходящая слева снизу вправо вверх, примерно под 20° к горизонтали; пунктирная линия — нормаль к границе; левая красная стрелка и штриховая линия, ее продолжающая, соответствуют направлению распространения первоначальной (падающей) волны, правая красная стрелка — преломленной волны (обе стрелки изображают волновой вектор волны до и после преломления).

Преломле́ние (рефра́кция) — явление изменения пути следования светового луча (или других волн), возникающее на границе раздела двух прозрачных (проницаемых для этих волн) сред или в толще среды с непрерывно изменяющимися свойствами. Преломление свойственно для многих видов излучения различной природы, например, электромагнитных и звуковых волн.

Преломление практически любых волн подчиняется закону Снелла (лишь бы длина волны не была настолько большой по сравнению с преломляющим объектом, что дифракция практически полностью замаскировала бы преломление, а среды были изотропными — что очень часто бывает на практике).

Тесно связано с преломлением такое явление, как отражение от границы прозрачных сред. В каком-то смысле это две стороны одного и того же явления. Так, например, явление полного внутреннего отражения связано с тем, что преломленной волны, которая бы удовлетворяла закону преломления для некоторых углов падения не находится, и волне приходится целиком отражаться.

Для каждого конкретного типа волн и сред имеются определенные соотношения, связывающие интенсивность падающей, преломленной и отраженной волны в зависимости от угла падения.

Физика явления

Построение преломленной волны с помощью принципа Гюйгенса.

Преломление возникает, когда скорость движения волн в контактирующих средах различается (см. показатель преломления). В этом случае полное значение скорости волны должно быть разным по разные стороны границы раздела сред. Однако скорость движения гребня волны вдоль границы должна быть для обеих «половинок» волны одинаковой (ведь на границе не может быть резкого разрыва). Из геометрических соображений получается, что скорость движения гребня $~v_\alpha$ вдоль линии, наклоненной к направлению распространения волны под углом $~\alpha$ , выраженная через скорость гребня, измеренную в направлении распространения волны , будет

$~v_\alpha = v / sin \alpha.$

(Это ясно из того, что за то же время, пока волна пройдет в направлении своего распространения, то есть перпендикулярно гребню, расстояние, равное катету треугольника, вдоль наклонной линии она пройдет за это время расстояние, равное гипотенузе, а отношение этих расстояний, равное синусу угла, и даст отношение скоростей). См. также рисунки.

Тогда, записав для волны во второй среде то же самое и приравняв скорость вдоль границы раздела, получим

$~v_1 / sin \alpha = v_2 / sin \beta,$

~v_1 = c / n_1, v_2 = c / n_2

что эквивалентно закону Снелла, если учесть, что .

Для синусоидальной волны, характеризуемой частотой и волновым вектором, перпендикулярным (в изотропной среде, которая здесь и рассматривается) направлению распространения волны, такие же соображения дают понять, что составляющая волнового вектора, параллельная границе раздела, должна быть одинаковой до и после прохождения этой границы, что приводит к тому же выводу. (См. верхний рисунок).

Дополнительно интересно заметить, что волновой вектор фотона равен вектору его импульса, деленному на постоянную Планка, и это дает возможность дополнительной физической интерпретации закона преломления в терминах сохранения компоненты импульса вдоль границы.

В итоге на границе раздела двух контактирующих сред наблюдается преломление луча света, качественно сводящееся к тому, что углы к нормали к границе падающего и преломленного луча отличаются друг от друга, т.е. луч изламывается — преломляется.

Полное преломление

Основная статья: Полное преломление

Если на поверхность раздела падает вертикально поляризованная волна под углом Брюстера, то будет наблюдаться эффект полного преломления — отраженная волна будет отсутствовать.

См. также

Закон преломления
Двойное лучепреломление
Полное преломление
Дисперсия света
Отражение

ПРЕЛОМЛЕ́НИЕ СВЕ́ТА

ПРЕЛОМЛЕ́НИЕ СВЕ́ТА, изменение направления распространения света в неоднородной среде (с изменяющимся в пространстве показателем преломления) или при прохождении резкой границы двух сред; обусловлено изменением фазовой скорости света в среде или при переходе границы сред. Строго говоря, П. с. всегда сопровождается дифракцией и в чистом виде его можно выделить только в приближении геометрической оптики , в которой существует понятие светового луча. Согласно Ферма принципу , свет всегда выбирает кратчайшую по времени траекторию между двумя удалёнными точками пространства. При прохождении градиентно неоднородной среды свет изгибается на неоднородностях, лучи искривляются в сторону большего показателя преломления, что, напр., в прогретой атмосфере пустыни приводит к появлению миражей . Такие явления описываются геометрич. оптикой неоднородных сред (см. Рефракция света ).

Преломление света

изменение направления распространения оптического излучения (См. Оптическое излучение) (света) при его прохождении через границу раздела двух сред. На протяжённой плоской границе раздела однородных изотропных непоглощающих (прозрачных) сред с преломления показателями (См. Преломления показатель) n₁ и n₂ П. с. определяется следующими двумя закономерностями: преломленный луч лежит в плоскости, проходящей через падающий луч и нормаль (перпендикуляр) к поверхности раздела; углы падения (φ и преломления χ (рис.) связаны Снелля законом преломления (См. Снелля закон преломления): n₁sinφ = n₂sinχ. П. с. сопровождается и отражением света (См. Отражение света); при этом сумма энергий преломленного и отражённого пучков лучей (количественные выражения для них следуют из Френеля формул (См. Френеля формулы)) равна энергии падающего пучка. Их относительные интенсивности зависят от угла падения, значений n₁ и n₂ и поляризации света (См. Поляризация света) в падающем пучке. При нормальном падении отношение средних энергий преломленной и упавшей световых волн равно 4n₁n₂/(n₁ + n₂) 2 ; в существенном частном случае прохождения света из воздуха (n₁ с большой точностью = 1) в стекло с n₂ = 1,5 оно составляет 96%. Если n₂

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Преломление волн
Преломления показатель

Полезное

Смотреть что такое «Преломление света» в других словарях:

ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА — изменение направления распространения оптического излучения (с в е т а) при его прохождении через границу раздела двух сред. На протяжённой плоской границе раздела однородных изотропных прозрачных (непоглощающих) сред с преломления показателями… … Физическая энциклопедия
ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА — ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА, изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух прозрачных сред. Угол падения j и угол преломления c связаны соотношением: sinj/sinc=n2/n1=v1/v2, где n1 и n2 показатели преломления сред,… … Современная энциклопедия
ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА — изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух прозрачных сред. угол падения и угол преломления связаны соотношением: где n1 и n2 показатели преломления сред, v1 и v2 скорости света в 1 й и 2 й средах … Большой Энциклопедический словарь
преломление света — рефракция Изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух сред или в среде с переменным от точки к точке коэффициентом преломления. [Сборник рекомендуемых терминов. Выпуск 79. Физическая оптика. Академия… … Справочник технического переводчика
ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА — ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА, изменение направления светового луча при переходе из одной среды в другую. Отношение синуса угла падения (р к синусу угла преломления ip или, что то же, отношение скоростей распространения световой волны в одной и в другой… … Большая медицинская энциклопедия
преломление света — изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух прозрачных сред. Угол падения (и отражения) φ и угол преломления χ связаны соотношением: , где n1 и n2 показатели преломления сред, v1 и v2 скорости света… … Энциклопедический словарь
ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА — изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух прозрачных сред. Угол падения (и отражения) ф и угол преломления х связаны соотношением: где п1 и n2 показатели преломления сред, v1 и v2 скорости света в 1 й… … Естествознание. Энциклопедический словарь
преломление света — šviesos lūžimas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Šviesos bangų sklidimo krypties kitimas nevienalytėje aplinkoje. atitikmenys: angl. refraction of light vok. Lichtbrechung, f rus. преломление света, n pranc. réfraction… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
преломление света — šviesos lūžimas statusas T sritis chemija apibrėžtis Šviesos bangų sklidimo krypties kitimas pereinant iš vienos terpės į kitą arba sklindant nevienalytėje terpėje. atitikmenys: angl. refraction of light rus. преломление света … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
преломление света — šviesos lūžimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. refraction of light vok. Lichtbrechung, f rus. преломление света, n pranc. réfraction de la lumière, f … Fizikos terminų žodynas
преломление света — šviesos lūžimas statusas T sritis Energetika apibrėžtis Šviesos bangų, pereinančių iš vienos aplinkos į kitą, kai yra skirtingi jų šviesos bangų sklidimo greičiai, krypties pasikeitimas. atitikmenys: angl. refraction of light vok. Lichtbrechung,… … Aiškinamasis šiluminės ir branduolinės technikos terminų žodynas

Обратная связь: Техподдержка, Реклама на сайте

�� Путешествия

Экспорт словарей на сайты, сделанные на PHP,

WordPress, MODx.

Пометить текст и поделитьсяИскать в этом же словареИскать синонимы
Искать во всех словарях
Искать в переводах
Искать в ИнтернетеИскать в этой же категории

Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:

… Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА

изменение направления распространения оптического излучения (с в е т а) при его прохождении через границу раздела двух сред. На протяжённой плоской границе раздела однородных изотропных прозрачных (непоглощающих) сред с преломления показателями n1 и n2 П. С. определяется след. двумя закономерностями: преломлённый луч лежит в плоскости, проходящей через падающий луч и нормаль (перпендикуляр) к поверхности раздела; углы падения j и преломления c (рис.) связаныn Снелля законом преломления: n1sinj=n2sinc.

ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА

Ход лучей света при преломлении на плоской поверхности, разделяющей две прозрачные среды. Пунктиром обозначен отражённый луч. Угол преломления % больше угла падения j; это указывает, что в данном случае происходит преломление из оптически более плотной первой среды в оптически менее плотную вторую (n1>n2). n — нормаль к поверхности раздела.

П. с. сопровождается и отражением света; при этом сумма энергий преломлённого и отражённого пучков лучей (количеств. выражения для них следуют из Френеля формул) равна энергии падающего пучка. Их относит. интенсивности зависят от угла падения, значений n1 и n2 и поляризации света в падающем пучке. При н о р м а л ь н о м п а д е н и и отношение ср. энергий преломлённой и упавшей световых волн равно 4n1n2/(n1+n2)2; в существенном частном случае прохождения света из воздуха (n1 с большой точностью=1) в стекло с n2=1,5 оно составляет 96%. Если n2

Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия . Главный редактор А. М. Прохоров . 1983 .

ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА

— изменение направления распространения световой волны (светового луча) при прохождении через границу раздела двух различных прозрачных сред. На плоской границе раздела двух однородных изотропных сред с абс. преломления показателями и П. с. определяется след. законами: падающий, отражённый и преломлённый лучи и нормаль к границе раздела в точке падения лежат в одной плоскости (плоскости падения); углы падения и преломления (рис. 1), образованные соответствующими лучами с нормалью, и показатели преломления сред и связаны для монохроматич. света Снелля законом преломления

Рис. 1. Преломление света на границе раздела двух сред с n 1 и стрелками показано расположение компонент электрического вектора в плоскости падения, кружками с точкой — перпендикулярно плоскости падения.

Обычно П. с. сопровождается отражением света от той же границы. Для непоглощающих (прозрачных) сред полная энергия светового потока преломлённой волны равна разности энергий потоков падающей и отражённой волн (закон сохранения энергии). Отношение интенсивностей светового потока преломлённой волны к падающей — коэф. пропускания границы раздела сред — зависит от поляризации света падающей волны, угла падения и показателей преломления и Строгое определение интенсивности преломлённой (и отражённой) волны может быть получено из решения ур-ний Максвелла с соответствующими граничными условиями для элект-рич. и магн. векторов световой волны и выражается Френеля формулами. Если электрич. вектор падающей и преломлённой волн разложить на две компоненты (лежащую в плоскости падения) и (перпендикулярную к ней), ф-лы Френеля для коэф. пропускания соответствующих компонент имеют вид

Зависимость величин и от приведена на рис. 2. Из выражений ( * ) и рис. 2 следует, что для всех углов падения кроме частного случая нормального падения , когда

Это означает, что для всех (кроме = 0) происходит поляризация преломлённого света. Если на границу раздела падает естественный (не поляризованный) свет, для к-рого то в преломлённой волне т. е. свет будет частично поляризованным. Наиб. значит. поляризация преломлённой волны происходит при падении под углом Брюстера = когда (рис. 2). При этом < 1, а = 1, т. е. преломление поляризов. света с не сопровождается отражением.

Рис. 2. Зависимость коэффициентов пропускания и для волн различной поляризации от угла падения при преломлении на границе воздух ( =1) — стекло (с показателем преломления = 1,52); — для падающего неполяризованного света.

Если свет падает из среды оптически менее плотной в более плотную (), то и преломлённый луч существует при всех значениях угла от О до Если свет падает из среды оптически более плотной в менее плотную то и преломлённая волна существует лишь в пределах угла падения от = 0 до = arcsin. При углах падения > arcsinП. с. не происходит, существует только отраженная волна — явление полного внутреннего отражения.

В оптически анизотропных средах в общем случае образуются две преломлённые световые волны с взаимно перпендикулярной поляризацией (см. Кристаллооптика).

Формально законы П. с. для прозрачных сред могут быть распространены и на поглощающие среды, если рассматривать показатель преломления для таких сред как комплексную величину где к — показатель поглощения. В случае металлов, обладающих сильным поглощением (и большим коэф. отражения), идущая внутрь металла волна поглощается в тонком приповерхностном слое и понятие проломленной волны теряет смысл (см. Металлооптика).

Поскольку показатель преломления сред зависит от длины волны света l (см. Дисперсия света), то в случае падения на границу раздела прозрачных сред немоно-хроматич. света преломлённные лучи разл. длин волн идут по разл. направлениям что используется в дисперсионных призмах.

На П. с. на выпуклых, вогнутых и плоских поверхностях прозрачных сред основано действие линз, служащих для получения изображений оптических, дисперсионных призм и др. оптич. элементов.

Если показатель преломления изменяется непрерывно (напр., в атмосфере с высотой), то при распространении светового луча в такой среде также происходит непрерывное изменение направления распространения — луч искривляется в сторону большего значения показателя преломления (см. Рефракция света в атмосфере), но при этом отражения света не происходит.

Под действием излучения большой интенсивности, создаваемого мощными лазерами, среда становится нелинейной. Индуцированные в молекулах среды под действием сильного электрич. поля световой волны диполи вследствие ангармоничности колебаний электронов молекул излучают в среде вторичные волны не только на частоте падающего излучения, но также волны с удвоенной частотой — гармоники — 2 (и более высокие гармоники 3, . ). С молекулярной точки зрения интерференция этих вторичных волн приводит к образованию в среде результирующих преломлённых волн с частотой (как в линейной оптике) (см. Гюйгенса— Френеля принцип), а также с частотой , к-рым соответствуют макроскопич. показатели преломления и Вследствие дисперсии среды и, следовательно, в среде образуются две преломлённые волны с частотами и распространяющиеся по разл. направлениям. При этом интенсивность преломлённой волны на частоте значительно меньше интенсивности на частоте (подробнее см. в ст. Нелинейная оптика).