Нужна помощь

Преломле́ние (рефра́кция) — явление изменения пути следования светового луча (или других волн) , возникающее на границе раздела двух прозрачных для этих волн сред или в толще среды с непрерывно изменяющимися свойствами.

Преломление света на границе двух сред дает парадоксальный зрительный эффект, когда пересекающие границу раздела линейные предметы в более плотной среде выглядят образующими больший угол с нормалью к границе раздела (т. е. преломленными «вверх») ; в то время как известно, что луч, входящий в более плотную среду, распространяется в ней под меньшим углом к нормали (т. е. преломляется вниз) . Этот же оптический эффект приводит к ошибкам в визуальном определении глубины водоема, которая всегда кажется меньше, чем есть на самом деле.

Рефракция света в атмосфере Земли приводит к тому, что мы наблюдаем восход Солнца несколько раньше, чем это имело бы место в отсутствие атмосферы, и, наоборот, закат Солнца происходит чуть позже. По той же причине вблизи горизонта диск Солнца выглядит заметно сплющенным вдоль вертикали.

[править] Физика явления

Построение преломленной волны с помощью принципа Гюйгенса. Преломление наблюдается, когда фазовые скорости в контактирующих средах различаются (см. показатель преломления) . В этом случае полное значение скорости волны должно быть разным по разные стороны границы раздела сред. Однако, если проследить движение, 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; т. е можно говорить о синхронизации падающей и прошедшей волны во всех точках границы, см. верхний рисунок) . Из простого геометрического построения легко получить, что скорость движения точки пересечения гребня с линией, наклоненной к направлению распространения волны под углом, будет равна, где - скорость распространения волны.

Это ясно из того, что, пока гребень волны пройдет в направлении своего распространения (то есть перпендикулярно гребню) расстояние, равное катету треугольника, точка пересечения гребня с границей пройдет за то же время расстояние, равное гипотенузе, а отношение этих расстояний, равное синусу угла, и есть отношение скоростей.

Тогда, приравняв скорости вдоль границы раздела для падающей и прошедшей волн, получим что эквивалентно закону Снелла, поскольку коэффициент преломления определяется как отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде: .

В итоге на границе раздела двух сред наблюдается преломление луча света, качественно состоящего в том, что углы к нормали к границе падающего и преломленного луча отличаются друг от друга, т. е. ход луча вместо прямого становится ломаным - луч преломляется.