Дифраакция света Душкевич Андреян БСт-14(9)-1

Преломлениже Преломле́ниже (ребра́акция) изменениже направления распространения волн электромагнитного излучения, возникающее на границе раздела двух прозрачных для этих волн сред или в толще среды с непрерывно изменяющимися свойствами. Преломлениже света на границе двух сред даёт парадоксальный зрительный эффект: пересекающие границу раздела прямые предметы в более плотной среде выглядят образующими больший угол с нормалью к границе раздела (то есть преломлёнными «вверх»); в то время как луч, входящий в более плотную среду, распространяется в ней под меньшим углом к нормали (то есть преломляется «вниз»). Этот же оптический эффект приводит к ошибкам в визуальном определении глубины водоёма, которая всегда кажется меньше, чем есть на самом деле. Преломлениже света в атмосфере Земли приводит к тому, что мы наблюдаем восход Солнца несколько раньше, а закат несколько позже, чем это имело бы место при отсутствии атмосферы. По той же причине вблизи горизонта диск Солнца выглядит заметно сплющенным вдоль вертикали.

Преломлениже наблюдается, когда фазовые скорости электромагнитных волн в контактирующих средах различаются (см. показатель преломления). В этом случае полное значениже скорости волны должно быть разным по разные стороны границы раздела сред. Однако если проследить движениже, например, гребня волны вдоль границы раздела то соответствующая скорость должна быть одинаковой для обеих «половинок» волны (поскольку при пересечении границы максимум волны остается максимумом, и наоборот; то есть можно говорить о синхронизации падающей и прошедшей волны во всех точках границы, см. верхний рисунок). Из простого геометрического построения получаем, что скорость движения точки пересечения гребня с линижей, наклонённой к направлению распространения волны под углом, будет равна,где скорость распространения волны. то ясно из того, что, пока гребень волны пройдёт в направлении своего распространения (то есть перпендикулярно гребню) расстояниже, равное катету треугольника, точка пересечения гребня с границей пройдёт расстояниже, равное гипотенузе, а отношениже этих расстояний, равное синусу угла, и есть отношениже скоростей. Тогда, приравняв скорости вдоль границы раздела для падающей и прошедшей волн, получим что эквивалентно закону Снелла, поскольку показатель преломления определяется как отношениже скорости электромагнитного излучения в вакууме к скорости электромагнитного излучения в среде: В итоге на границе раздела двух сред наблюдается преломлениже луча, качественно состоящее в том, что углы к нормали к границе раздела сред для падающего и преломлённого луча отличаются друг от друга, то есть ход луча вместо прямого становится ломаным луч преломляется. Заметим, что практически тождественным способом вывода закона Снелла является построениже прошедшей волны с помощью принципа Гюйгенса Френеля (см. рисунок). В изотропной среде для синусоидальной волны, характеризуемой частотой и волновым вектором, перпендикулярным направлению распространения волны, соображения, что составляющая волнового вектора, параллельная границе раздела, должна быть одинаковой до и после прохождения этой границы, приводят к такому же виду закона преломления. Дополнительно стоит отметить, что волновой вектор фотона равен вектору его импульса, делённому на постоянную Планка, и это дает возможность естественной физической интерпретации закона Снелла как сохранения проекции импульса фотона на пересекаемую им границу раздела сред.

Закон Снеллиуса Закон Снеллиуса (также Снелля или Снелла) описывает преломлениже света на границе двух прозрачных сред. Также применим и для описания преломления волн другой природы, например звуковых. Теоретическое объяснениже закона Снеллиуса см. в статье Преломлениже. Закон был открыт в начале XVII века голландским математиком Виллебрордом Снеллиусом. Несколько позднее опубликован (и, возможно, независимо переоткрыт) Рене Декартом. Угол падения света на поверхность связан с углом преломления соотношенижем Здесь: показатель преломления среды, из которой свет падает на границу раздела; угол падения света угол между падающим на поверхность лучом и нормалью к поверхности; показатель преломления среды, в которую свет попадает, пройдя границу раздела; угол преломления света угол между прошедшим через поверхность лучом и нормалью к поверхности Если, имеет место полное внутреннее отражениже (преломлённый луч отсутствует, падающий луч полностью отражается от границы раздела сред). Следует заметить, что в случае анизотропных сред (например, кристаллов с низкой симметрией или механически деформированных твердых тел) преломлениже подчиняется несколько более сложному закону. При этом возможна зависимость направления преломленного луча не только от направления падающего, но и от его поляризации (см. двойное лучепреломлениже). Также следует заметить, что закон Снеллиуса не описывает соотношениже интенсивностей и поляризаций падающего, преломленного и отраженного лучей, для этого существуют более детальные формулы Френеля. Закон Снеллиуса хорошо определен для случая «геометрической оптики», то есть в случае, когда длина волны достаточно мала по сравнению с размерами преломляющей поверхности, вообще же говоря работает в рамках приближенного описания, каковым и является геометрическая оптика. Пусть и лучевые векторы падающего и преломленного световых лучей, то есть векторы, указывающие направления лучей и имеющие длины и а единичный нормальный вектор к преломляющей поверхности в точке преломления. Тогда