Химия и Химики № 2 2016. Преломление света. Refraction of Light

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Когда луч света переходит из одной прозрачной среды в другую среду (с другой скоростью распространения света), на границе раздела сред луч изменяет направление: происходит преломление электромагнитных волн. Падающий и преломленный лучи не лежат на одной прямой. Другими словами, путь луча при пересечении границы раздела сред представляет собой изогнутую линию. Отклонение тем сильнее, чем больше разница показателей преломления двух сред. (В случае, когда луч падает на поверхность раздела сред под прямым углом, преломления не происходит).

Аналогично видимому свету происходит преломление и других видов электромагнитного излучения, а также - акустических волн (звука).

С преломлением света связано много важных оптических явлений. В частности, видимое положение объектов, расположенных под водой (например, рыб), отличается от их действительного положения, а глубина водоема кажется меньше, чем на самом деле.

По аналогичной причине видимое положение небесных тел отличается от истинного из-за преломления света в атмосфере Земли.

"Световые лучи небесных тел, проходя из космического, безвоздушного пространства сквозь все более плотные слои земной атмосферы, все сильнее искривляются. Эта рефракция искажает истинное положение светил больше всего на горизонте: для нас Солнце всегда восходит раньше, а заходит позже, чем в действительности" - из книги Я.И. Щур - Когда? Рассказы о календаре.

Причем в отличие от мелкой воды в пруду, атмосфера часто неоднородна. На разных высотах присутствуют воздушные массы с разной температурой и влажностью, а, следовательно, разной оптической плотностью. Эти массы непрерывно движутся. Если атмосфера турбулентна, такие воздушные потоки беспорядочно сменяют друг друга. Это обстоятельство мешает наблюдению звезд, туманностей и галактик, особенно - далеких. Изображение не просто смещается, как в воде, но деформируется и искажается.

Например, благодаря атмосферной рефракции солнечный диск не выглядит идеально круглым, особенно - во время восхода и заката (т.е. когда Солнце низко над горизонтом). По случаю обратите внимание: Солнце на восходе и закате выглядит сплющенным. В условиях турбулентности, очертания солнечного диска на закате (восходе) заметно искажаются, а звезды мигают. Сказанное относится не только к Солнцу, а и к Луне, правда, в случае Солнца деформация диска и искажение очертаний заметны лучше.

Описанное явление полезно для предсказания погоды.

Возвратимся к воде. Прямые предметы, опущенные под углом в среду с большей оптической плотностью (например, воду), выглядят изогнутыми. Наглядная демонстрация термина "преломление". В этом легко убедится, опустив любой прямой предмет в сосуд с водой. Мы использовали аквариум с водой и линейку. Суть опыта легко понять с помощью фотографий и видео.

Watch the video / Смотреть Видео (52 Мб, .avi )