Физические эффекты

Преломление волн

Преломле́ние волн, изменение направления распространения волн в неоднородной среде, обусловленное зависимостью волны от координаты. Преломление волн может рассматриваться как независимое от явление только в рамках применимости лучевого описания волновых процессов, например в и . Различают преломление волн на плоской или плавно изогнутой (в масштабе длин волн) границе раздела однородных сред и преломление волн в плавно неоднородной (в масштабе длины волны) среде (в этом случае преломление волн называют ).

При преломлении плоской на плоской границе раздела двух однородных непоглощающих сред направления распространения падающей и преломлённой волн связаны соотношением sinθ2/sinθ1=υ2/υ1\sin θ_2/\sin θ_1=υ_2/υ_1 (), где θ1θ_1 и θ2θ_2 – углы и , т. е. углы между направлениями фазовых скоростей υ1,υ2υ_1, υ_2 и нормалью к границе. В изотропных средах величина n=υ1/υ2n=υ_1/υ_2 не зависит от угла падения и называется относительным двух сред. При (υ2/υ1)sinθ1>1(υ_2/υ_1)\sin θ_1>1 не существует действительных углов θ2θ_2, удовлетворяющих закону преломления волн, и преломлённая волна отсутствует (явление ). Однако и в этом случае закон Снелла формально выполняется при , которым соответствуют бегущие вдоль границы и экспоненциально спадающие при удалении от неё моды. На границе раздела , в которых величина фазовой скорости зависит от направления распространения, одной падающей волне могут соответствовать несколько преломлённых волн, которых направлены от границы в глубь среды (угол преломления при этом может быть тупым). Преломление волн на резких границах раздела сред сопровождается (за редким исключением) .

На эффекте преломления волн основан принцип действия большинства оптических устройств. Рефракцией волн объясняются многие явления природы: , , и др.

  • Физические явления
  • Оптические явления
  • Свойства волн
  • Физика колебаний и волн