- ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА
- 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.
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 n2энергия, принесённая на границу раздела падающей световой волной, уносится отражённой волной (явление полного внутреннего отражения). При любых j, кроме j=0, П. с. сопровождается изменением состояния поляризации света (наиболее сильным при т. н. угле Брюстера j=arctg(n2/n1), (см. БРЮСТЕРА ЗАКОН), что используют для получения линейно-поляризованного света (см. СТОПА В ОПТИКЕ). Зависимость П. с. от поляризации падающих лучей наглядно проявляется при двойном лучепреломлении в оптически анизотропных средах. В поглощающих средах П. с. можно строго описать, формально используя те же выражения, что и для непоглощающих сред, но рассматривая n как комплексную величину (мнимая часть к-рой характеризует поглощение света средой; (см. МЕТАЛЛООПТИКА). c при этом становится также комплексным и теряет простой смысл угла преломления, какой он имеет для непоглощающих сред. В общем случае n среды зависит от длины волны l света (дисперсия света); поэтому при преломлении немонохроматич. света составляющие его лучи с разл. l идут по разным направлениям. На законах П. с. основано устройство линз и мн. оптич. приборов, служащих для изменения направления световых лучей и получения изображений оптических.
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 n1 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 
> arcsin
П. 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).Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 5 изд., М., 1976; Сивухин Д. В., Общий курс физики, 2 изд., [т. 4] - Оптика, М., 1985. В. И. Малышев.
Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.
.
