ПРЕЛОМЛЕ́НИЕ ВОЛН

ПРЕЛОМЛЕ́НИЕ ВОЛН, из­ме­не­ние на­прав­ле­ния рас­про­стра­не­ния волн в не­од­но­род­ной сре­де, обу­слов­лен­ное за­ви­си­мо­стью фа­зо­вой ско­ро­сти вол­ны от ко­ор­ди­на­ты. П. в. мо­жет рас­смат­ри­вать­ся как не­за­ви­си­мое от ди­фрак­ции волн яв­ле­ние толь­ко в рам­ках при­ме­ни­мо­сти лу­че­во­го опи­са­ния вол­но­вых про­цес­сов (см. Гео­мет­ри­че­ская аку­сти­ка, Гео­мет­ри­че­ская оп­ти­ка). Раз­ли­ча­ют П. в. на пло­ской или плав­но изо­гну­той (в мас­шта­бе длин волн) гра­ни­це раз­де­ла од­но­род­ных сред и П. в. в плав­но не­од­но­род­ной (в мас­шта­бе дли­ны вол­ны) сре­де (в этом слу­чае П. в. на­зы­ва­ют реф­рак­ци­ей волн).

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

На эф­фек­те П. в. ос­но­ван прин­цип дей­ст­вия боль­шин­ст­ва оп­тич. уст­ройств. Реф­рак­ци­ей волн объ­яс­ня­ют­ся мн. яв­ле­ния при­ро­ды: ми­ра­жи, зву­ко­вые ка­на­лы в океа­не и ат­мо­сфе­ре, сверх­даль­няя ра­дио­связь и др.