Преломление

Физика > Преломление

 

Как выглядит преломление волн – показатель преломления, угол, частота и длина волны. Узнайте, как сохраняются энергия и импульс, роль закона Снеллиуса, формула.

Преломление – изменение направления волны из-за перемены в среде.

Задача обучения

• Вывести закон сохранения энергии и импульса.

Основные пункты

• Преломление описывается законом сохранения энергии и импульса. Перемена среды влияет и на фазовую скорость, но не трогает частоту.
• Для преломления волн используют закон Снеллиуса: для конкретной пары среды и волны с единой частотой 
• Если объект частично опущен в воду, то выглядит изогнутым из-за преломления.

Термины

• Закон Снеллиуса – описывает связь угла падения и преломления.
• Показатель преломления – соотношение скорости света в воздухе (вакууме) и в иной среде.

В моменте преломления волна меняет направление из-за перемен в среде. Это поверхностное явление и управляется законом сбережения энергии и импульса. Из-за изменения среды фазовая волна также поддается перемене, но частота остается стабильной.

Мы можем наблюдать преломление света чаще всего, так как любой тип волны способен переживать этот эффект, если контактирует со средой.

Преломление описывают при помощи закона Снеллиуса: для конкретной пары среды и волны с единой частотой соотношение синусов угла падения (θ₁) и угла преломления (θ₂) эквивалентно соотношению фазовых скоростей (v₁/v₂) и противоположны показателям преломления (n₂/n₁):

В оптике такое явление сильно распространено. К примеру, луч света преломляется, когда проходит сквозь стекло. Луч, двигающийся перпендикулярно границе, изменит скорость, но не направление. И даже здесь осуществляется преломление. Благодаря этой особенности ученые смогли изобрести линзы и преломляющий телескоп.

Преломление можно наблюдать даже в простой миске с водой. У воздуха показатель преломления 1.0003, а у воды – 1.33. Если мы смотрим на что-то вытянутое (карандаш, солома), частично опущенное в воду, то на поверхности заметен изгиб. Это преломление световых лучей, перемещающихся из воды в воздух. Когда они достигают глаза, то он отслеживает их путь как прямых линий. Линии зрения пересекаются в более высокой позиции, чем те, где появились настоящие лучи.

Карандаш, частично опущенный в воду, кажется изогнутым: световые волны из измененного направления Х происходят от Y

---