Пречупване
За информацията в тази статия или раздел не са посочени източници. Въпросната информация може да е непълна, неточна или изцяло невярна. Имайте предвид, че това може да стане причина за изтриването на цялата статия или раздел. |
Пречупване или рефракция е промяна в посоката на една вълна вследствие промяна на нейната скорост. Явлението се наблюдава най-често при преминаване от една среда в друга и съществува при всички видове вълни. Пример за това е преминаването на звукова вълна от една среда в друга или когато водните вълни преминават на различна дълбочина.

Пречупването на светлината е частен случай на пречупване. Тъй като при преминаването си през границата въздух – стъкло се наблюдава пречупване на светлината, ефектът е бил използван за създаване на оптичните лещи и лежи в основата на действие на всички оптични уреди. Той обяснява и редица светлинни явления като небесната дъга, миражите, разлагането на бялата светлина на цветове при преминаването ѝ през призма и др.
Основни понятияРедактиране
Принцип на ФермаРедактиране
Принципът на Ферма̀ гласи следното: когато една вълна с определена честота пътува от една точка в пространството до друга, тя избира пътя с минималното време. Законът на Снелиус следва директно от този принцип.
Показател (коефициент) на пречупванеРедактиране
Показател на пречупване на веществото (средата) е физична величина, равна на отношението на фазовите скорости на светлината във вакуум ( ) и в средата на разпространение ( ): . За електромагнитни вълни (например светлината) показателят на пречупване може да бъде изразен и като корен квадратен от произведението на магнитната ( ) и диелектричната ( ) проницаемост на средата: .
Показателят на пречупване зависи от свойствата на веществото и от дължината на вълната на излъчването. Съществуват оптично анизотропни вещества, в които показателят на пречупване зависи от посоката на разпространение и поляризацията на светлината. За измерване на показателя на пречупване се използват рефрактометри.
Лъчи и ъглиРедактиране
Да означим физичните величини, отнасящи се за първата среда (в която е разположен източникът на светлина), с индекс 1, а тези, които се отнасят за втората – с индекс 2. Тогава:
- е показателят на пречупване на първата среда;
- е ъгълът на падане;
- е показателят на пречупване на втората среда;
- е ъгълът на пречупване.
Закон на СнелиусРедактиране
Качественото описание на пречупването на светлината на границата на две среди се дава от следните зависимости:
- при преминаване на светлинен лъч от оптично по-рядка (с по-малък показател на пречупване) в оптично по-плътна среда (с по-голям показател на пречупване) ъгълът на пречупване е по-малък от ъгъла на падане;
- при преминаване на светлинен лъч от оптично по-плътна в оптично по-рядка среда ъгълът на пречупване е по-голям от ъгъла на падане.
Точната количествена зависимост при пречупването на светлината се описва от закона на Снелиус – отношението на показателите на пречупване е равно на отношението на скоростите на разпространение на вълната в двете среди:
или
- .
Законът е открит в началото на XVII век от холандския математик Вилеброрд Снел, известен също и с латинското име Снелиус.
В случая, когато светлинният лъч преминава от оптически по-плътна в оптически по-рядка среда, при определен ъгъл на падане , наречен граничен, ъгълът на пречупване става равен на 90 градуса, следователно
- .
Тогава нямаме пречупена вълна, а само отразена, което е в сила при всички ъгли на падане, по-големи от граничния ъгъл. Това явление се нарича пълно вътрешно отражение.