Перейти до тексту
Укрсловник енциклопедичний словник

ЗАЛОМЛЕННЯ СВІТЛА

Заломлення світла

Заломлення світла, або рефракція, — зміна напрямку поширення світла під час переходу через межу двох середовищ з різною оптичною густиною (наприклад, повітря — скло, повітря — вода), а також у середовищі, властивості якого неперервно змінюються.

Розділ: Оптика Оновлено ≈ 2 хв читання

Коротко

  • Причина — різна швидкість світла в різних середовищах; у вакуумі вона найбільша.
  • Кількісно явище описують закон Снелліуса і формули Френеля.
  • Кут заломлення залежить і від довжини хвилі, тому призма та краплі дощу розкладають біле світло на кольори.
  • У деяких кристалах промінь розщеплюється на два — це подвійне променезаломлення.

Олівець у склянці води здається зламаним на поверхні. Причина — явище заломлення: світло, переходячи з одного середовища в інше, змінює напрям.

Чому світло заломлюється

У речовині світло поширюється повільніше, ніж у вакуумі: електромагнітна хвиля змушує коливатися електрони середовища, ті випромінюють власні хвилі, і сумарна хвиля рухається повільніше. Якщо промінь падає на межу під кутом, одна частина фронту хвилі сповільнюється раніше за іншу, і промінь повертає — у бік перпендикуляра до межі, якщо друге середовище оптично густіше. Промінь, що падає перпендикулярно, напряму не змінює.

Закон Снелліуса

Кути вимірюють від нормалі — перпендикуляра до межі середовищ:

  • кут падіння α — між променем, що падає, і нормаллю;
  • кут заломлення β — між заломленим променем і нормаллю.

Закон Снелліуса пов’язує їх із показниками заломлення: sin α / sin β = n₂ / n₁. Відношення n₂/n₁ називають відносним показником заломлення другого середовища щодо першого. Частина світла на межі завжди відбивається; яку частку пропускає межа, описують формули Френеля.

Дисперсія

Показник заломлення залежить від довжини хвилі, тому різні кольори заломлюються під дещо різними кутами. Призма розкладає біле світло на спектр, а дощові краплі створюють веселку.

Подвійне заломлення

У деяких кристалах, наприклад у кальциті, виникає не один, а два заломлені промені, що йдуть у різних напрямках. Це явище називають подвійним променезаломленням.

Рефракція в атмосфері

Атмосфера не однорідна: густина повітря змінюється з висотою, і промені поступово викривлюються. Розрізняють:

Вид рефракції Прояв
Астрономічна світила видно трохи вище, ніж вони є насправді
Земна викривлення променів у приземному шарі, важливе для геодезії
Диференціальна різний вплив рефракції на візирні лінії далекомірів

Коефіцієнт земного заломлення, що дорівнює приблизно 0,14–0,16, враховують у геодезичному нівелюванні. Нагріте повітря над шосе дає міражі.

Запитання

Чому ложка в склянці води здається зламаною?

Світло від частини ложки під водою на межі вода — повітря змінює напрям. Око продовжує промені по прямій, тож бачить підводну частину не там, де вона є, а трохи вище. Через ту саму причину рибалкам зі списом доводиться цілитися нижче, ніж здається.

Що таке показник заломлення?

Це число, яке показує, у скільки разів швидкість світла в певному середовищі менша, ніж у вакуумі. Позначають його літерою n. Середовище з більшим показником заломлення називають оптично густішим: переходячи в нього, промінь відхиляється ближче до перпендикуляра до межі.

Чому сонце видно ще до його сходу?

Густина повітря зменшується з висотою, і промені в атмосфері поступово вигинаються до землі. Тому сонце з’являється над горизонтом трохи раніше, ніж геометрично мало б зійти. Це явище називають астрономічною рефракцією; та сама фізика дає міражі над розпеченим асфальтом.

Див. також

  • Геометрична оптика Промінь — лінія, вздовж якої поширюється світлова енергія; у хвильовій картині він перпендикулярний до хвильових фронтів.
  • Дифракційна ґратка Кут, під яким іде дифрагований промінь, залежить від довжини хвилі, тож біле світло розкладається в спектр.
  • Принцип Гюйгенса — Френеля Христіан Гюйгенс 1678 року запропонував будувати новий фронт хвилі як обвідну вторинних хвильок; «Трактат про світло» вийшов 1690 року.
  • Біо Жан-Батіст 1820 року разом із Феліксом Саваром встановив, як магнітне поле прямого провідника залежить від сили струму й відстані, — закон Біо — Савара.
  • Астигматизм В оптиці — аберація, через яку точка поза оптичною віссю дає два взаємно перпендикулярні відрізки на різних відстанях від лінзи.

Джерела

  1. Заломлення — Вікіпедія (українська)
  2. Refraction — Wikipedia (англійська)
  3. Романюк М. О., Крочук А. С., Пашук І. П. Оптика. — Львів : ЛНУ ім. Івана Франка, 2012.

Статтю написано редакцією словника за наведеними джерелами; дати й факти звірено між ними. Якщо джерела розходяться, це сказано в тексті.

Поруч у словнику