Физическая энциклопедия - преломление волн

(рефракция волн), изменение направления распространения волны в неоднородной среде, обусловленное зависимостью фазовой скорости волны от координат. П. в. может рассматриваться как отдельное (независимое от дифракции волн) явление только в рамках применимости лучевого описания волновых процессов (см. ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА, ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ АКУСТИКА). Соответственно 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 (иногда термин «рефракция» относят только к этому случаю).

При преломлении плоской монохроматич. волны на плоской границе раздела двух однородные непоглощающих сред направления распространения падающей и преломлённой волн связаны соотношением: sin q2/sinq1=v2/v1 (Снелля закон преломления), где q1, q2углы падения и преломления, т. е. углы между фазовыми скоростями v1, v2 и нормалью к границе. В изотропных средах величина n21=v1/v2 не зависит от угла падения и наз.

относит. показателем преломления двух сред; для эл.-магн. волн вводят абс. показатель преломления, как отношение скорости света в вакууме к фазовой скорости в среде. При (v2/v1)sinq1>1 не существует действит. углов q2, удовлетворяющих закону П. в., и преломлённая волна отсутствует явление полного внутреннего отражения. Однако и в этом случае закон П.

в. формально выполняется при комплексных значениях угла преломления, к-рым соответствуют бегущие вдоль границы и экспоненциально спадающие при удалении от неё моды (см. ПОВЕРХНОСТНЫЕ АКУСТИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ). На границе раздела анизотропных сред, в к-рых величина фазовой скорости зависит от направления распространения, vi=vi(qi), одной падающей могут соответствовать неск.

преломлённых волн, групповые скорости к-рых 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. Соотношение амплитуд падающей, преломлённой я отражённых волн зависит от природы и поляризации волн и определяется Френеля формулами.

На эффекте П. в. основан принцип действия большинства оптич. устройств (микроскопов, телескопов, спектрографов, фотоаппаратов, световодов и др.). Рефракцией объясняются мн. явления природы: миражи, звуковые каналы в океане и атмосфере, сверхдальняя радиосвязь и др. .