Что такое рефракция в физике

Рефракция

Полезное

Смотреть что такое «Рефракция» в других словарях:

РЕФРАКЦИЯ — (ново лат., от предл. re, и fractus сломанный). Изменение направления луча света при переходе через другую среду. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. РЕФРАКЦИЯ в физ. преломление лучей света. В… … Словарь иностранных слов русского языка

рефракция — и, ж. refraction, нем. Refraktion <лат. refractus преломленный. 1. Преломление световых лучей в атмосфере, проявляющееся в кажущемся смещении или изменении формы удаленных объектов. БАС 1. С другой стороны Днестра вид главного штаба, лагерь,… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

РЕФРАКЦИЯ — (от лат. refringere отражать, разламывать), оптическая установка глаза в. состоянии покоя аккомодации. Глаз как оптический аппарат построен по типу фотографической камеры. В глазу, так же как в фотографической камере, отличают две основные… … Большая медицинская энциклопедия

РЕФРАКЦИЯ — (преломление), изгиб волны, например, световой или звуковой, когда она пересекает границу между двумя прозрачными средами, такими как воздух и стекло, и подвергается изменению скорости. Падающая волна (ударяющая о поверхность), отраженная волна и … Научно-технический энциклопедический словарь

рефракция — искривление, эмметропия, преломление Словарь русских синонимов. рефракция сущ., кол во синонимов: 7 • искривление (39) • … Словарь синонимов

Рефракция — преломление лучей света в земной атмосфере. Если быатмосфера была однородна, то лучи света, преломившись на ее пределе,распространялись бы далее прямолинейно. На самом деле плотность воздухаот границы атмосферы до поверхности земли постепенно… … Энциклопедия Брокгауза и Ефрона

РЕФРАКЦИЯ — РЕФРАКЦИЯ, рефракции, мн. нет, жен. (лат. refractio Преломление). Преломление светового луча (физ.). || Кажущееся смещение видимого небесного тела, происходящее вследствие преломления лучей в земной атмосфере (астр.). Поправка на рефракцию.… … Толковый словарь Ушакова

РЕФРАКЦИЯ — РЕФРАКЦИЯ, и, жен. (спец.). Преломление светового луча в атмосфере, а также изменение направления звуковых колебаний из за неоднородности среды. Р. света. Р. звука. | прил. рефракционный, ая, ое. Рефракционные явления. Толковый словарь Ожегова. С … Толковый словарь Ожегова

Рефракция — искривление лучей света, пути радиоволн, направления распространения звука вследствие неоднородности среды. Под астрономической рефракцией понимают явление преломления лучей света, идущих от небесных светил в различных слоях атмосферы, вследствие … Морской словарь

рефракция — Изменение направления волны при плавном изменении скорости в среде, в которой она распространяется. [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения (справочное пособие). Москва 2003 г.]… … Справочник технического переводчика

РЕФРАКЦИЯ — (1) астрономическая явление преломления световых лучей, исходящих от небесных светил, при прохождении через атмосферу; поскольку плотность атмосферы всегда убывает с высотой, преломление света происходит таким образом, что своей выпуклостью… … Большая политехническая энциклопедия

Источник

Преломление

Кажущееся преломление прямых предметов, косо пересекающих границу раздела сред с разной оптической плотностью.

Преломле́ние (рефра́кция) — изменение направления распространения волн (лучей) электромагнитного излучения, возникающее на границе раздела двух прозрачных для этих волн сред или в толще среды с непрерывно изменяющимися свойствами, в частности – в которых скорость распространения неодинакова. Осуществляется преломление волн по общему закону для электромагнитных и акустических волн.

Преломление света на границе двух сред даёт парадоксальный зрительный эффект: пересекающие границу раздела прямые предметы в более плотной среде выглядят образующими больший угол с нормалью к границе раздела (то есть преломлёнными «вверх»); в то время как луч, входящий в более плотную среду, распространяется в ней под меньшим углом к нормали (то есть преломляется «вниз»). Этот же оптический эффект приводит к ошибкам в визуальном определении глубины водоёма, которая всегда кажется меньше, чем есть на самом деле.

Преломление света в атмосфере Земли приводит к тому, что мы наблюдаем восход Солнца несколько раньше, а закат несколько позже, чем это имело бы место при отсутствии атмосферы. По той же причине вблизи горизонта диск Солнца выглядит заметно сплющенным вдоль вертикали.

Содержание

Физика явления

Измерение углов падения и преломления луча света

Построение преломлённой волны с помощью принципа Гюйгенса — Френеля

Преломление волновых фронтов на поверхности раздела двух сред

Преломление наблюдается, когда фазовые скорости электромагнитных волн в контактирующих средах различаются. В этом случае полное значение скорости волны должно быть разным по разные стороны границы раздела сред. Однако если проследить движение, например, гребня волны вдоль границы раздела — то соответствующая скорость должна быть одинаковой для обеих «половинок» волны (поскольку при пересечении границы максимум волны остается максимумом, и наоборот; то есть можно говорить о синхронизации падающей и прошедшей волны во всех точках границы, см. верхний рисунок). Из простого геометрического построения получаем, что скорость движения точки пересечения гребня с линией, наклонённой к направлению распространения волны под углом , будет равна , где — скорость распространения волны.

Это ясно из того, что, пока гребень волны пройдёт в направлении своего распространения (то есть перпендикулярно гребню) расстояние, равное катету треугольника, точка пересечения гребня с границей пройдёт расстояние, равное гипотенузе, а отношение этих расстояний, равное синусу угла, и есть отношение скоростей.

Тогда, приравняв скорости вдоль границы раздела для падающей и прошедшей волн, получим , что эквивалентно закону Снелла, поскольку показатель преломления определяется как отношение скорости электромагнитного излучения в вакууме к скорости электромагнитного излучения в среде: .

В итоге на границе раздела двух сред наблюдается преломление луча, качественно состоящее в том, что углы к нормали к границе раздела сред для падающего и преломлённого луча отличаются друг от друга, то есть ход луча вместо прямого становится ломаным — луч преломляется.

Заметим, что практически тождественным способом вывода закона Снелла является построение прошедшей волны с помощью принципа Гюйгенса — Френеля (см. рисунок).

При движении волны в средах с разными показателями преломления её частота сохраняется, а длина волны изменяется пропорционально скорости.

В изотропной среде для синусоидальной волны, характеризуемой частотой и волновым вектором, перпендикулярным направлению распространения волны, соображения, что составляющая волнового вектора, параллельная границе раздела, должна быть одинаковой до и после прохождения этой границы, приводят к такому же виду закона преломления.

Дополнительно стоит отметить, что волновой вектор фотона равен вектору его импульса, делённому на постоянную Планка, и это дает возможность естественной физической интерпретации закона Снелла как сохранения проекции импульса фотона на пересекаемую им границу раздела сред.

Полное преломление

Тесно связано с преломлением такое явление, как отражение от границы прозрачных сред. В каком-то смысле это две стороны одного и того же явления. Так, например, явление полного внутреннего отражения связано с тем, что преломлённой волны, которая бы удовлетворяла закону Снелла, для некоторых углов падения не находится, и волне приходится полностью отражаться.

Если вертикально поляризованная волна падает на поверхность раздела под углом Брюстера, то будет наблюдаться эффект полного преломления — отражённая волна будет отсутствовать.

Источник

Значение слова «рефракция»

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

РЕФРА’КЦИЯ, и, мн. нет, ж. [латин. refractio — преломление]. Преломление светового луча (физ.). || Кажущееся смещение видимого небесного тела, происходящее вследствие преломления лучей в земной атмосфере (австр.). Поправка на рефракцию.

Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

рефра́кция

1. изменение направления распространения волн (лучей) электромагнитного излучения, возникающее на границе раздела двух прозрачных для этих волн сред или в толще среды с непрерывно изменяющимися свойствами

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: сыроватый — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Источник

Что нужно знать о показателе преломления

Что такое показатель преломления?

Показатель преломления вещества — это отношение скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде. Показатель преломления — безразмерная величина, которая зависит от температуры и длины волны света. Показатель преломления характеризует скорость распространения света в среде и рассчитывается по формуле:

n — показатель преломления;
c — скорость света в вакууме (или воздухе);
v — скорость света в среде (например, воде, оливковом масле и т. п.).

На этой странице приведена необходимая информация о методах измерения показателя преломления.

Узнайте больше о показателе преломления, его применении, способах измерения, а также о законе преломления света и многом другом.

Перейдите в один из следующих разделов, чтобы узнать больше о показателе преломления:

Преломление света: практический пример

Прежде чем углубиться в теоретическое обоснование показателя преломления, рассмотрим наглядный пример распространения света в различных средах.

На иллюстрации изображены три стакана с опущенными в них стеклянными палочками. Стаканы заполнены разными жидкостями:

Жидкость в стакане
1 Вода.
2 Вода и кедровое масло.
3 Кедровое масло.

Что мы видим в этих стаканах?

Показатель преломления воды (n = 1,333) ниже, чем стекла (n = 1,517). По этой причине стеклянную палочку видно в стакане 1 и отчасти — в стакане 2.

Зато у стеклянной палочки (n = 1,517) и кедрового масла (n = 1,516) показатели преломления почти одинаковые, поэтому кажется, что палочка при погружении в кедровое масло исчезает (частично в стакане 2 и полностью в стакане 3).

Закон преломления света (закон Снеллиуса)

Закон преломления света, известный также как закон Снеллиуса, описывает взаимосвязь углов падения и преломления с показателями преломления граничащих сред. Как показано на иллюстрации, согласно этому закону отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β (и показателей преломления n₁ и n₂) — это величина, постоянная для двух данных сред:

На иллюстрации показано, как отклоняется световой луч (1, синяя стрелка), проходящий под определенным углом из оптически менее плотной (n₁) в оптически более плотную среду (n₂), например из воздуха в воду.

Но когда луч проходит из одной среды в другую перпендикулярно границе раздела, никакого преломления не происходит (зеленая стрелка).

Согласно закону преломления света, отношение показателей преломления граничащих сред пропорционально отношению угла падения и угла преломления светового луча. То есть:

Полное внутреннее отражение и критический угол

Полное внутреннее отражение возникает, когда весь свет, направленный из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, отражается обратно в оптически более плотную среду. Для понимания этого явления рассмотрим иллюстрацию слева.

Синяя стрелка: луч света преломляется, проходя из оптически более плотной среды (n₂) в оптически менее плотную (n₁).

Угол падения α увеличивается (зеленая стрелка): когда угол падения α возрастает (1), он может достигнуть критической величины, после которой свет не проходит в оптически менее плотную среду (n₁), а отражается вдоль раздела двух сред. Такой угол падения называют критическим углом полного внутреннего отражения. Заметим, что при этом угол отражения β = 90°.

Угол падения больше критической величины: если угол падения превышает критическую величину, свет полностью отражается обратно в оптически более плотную среду (n₂). Это явление называют полным внутренним отражением (2).

Показатель преломления n1 рассчитывается по величине критического угла α, когда
β = 90° —> sin β = 1.

Внимание! Луч в случае 1 (зеленая стрелка) падает под критическим углом, а полное внутренне отражение происходит в случае 2 (голубая стрелка).

Закон преломления света и устройство рефрактометра

На основе описанного выше закона преломления света созданы рефрактометры — приборы для измерения показателя преломления жидкостей и высоковязких веществ.

На иллюстрации схематически показано устройство измерительной ячейки цифрового рефрактометра, в котором использован закон преломления света. Процедура измерения связана с полным внутренним отражением и критической величиной угла падения света. Принцип действия:

Источник света (1) — светодиод (LED). Луч света от светодиода проходит через поляризационный фильтр (2), интерференционный фильтр (3) и фокусирующие линзы (4), а затем через сапфировую призму (5) на образец.

Когда угол падения превышает критическую величину, отраженный свет попадает через линзу (6) на оптический датчик с зарядовой связью (7), который фиксирует критический угол. Кроме того, современные цифровые рефрактометры автоматически контролируют температуру на поверхности раздела призма/образец для повышения точности измерения.

Измерение показателя преломления: что измеряет рефрактометр?

Цифровой рефрактометр предназначен для измерения показателя преломления и связанных с ним характеристик жидкостей по методу полного внутреннего отражения. Процедура измерения автоматизирована, благодаря чему точность результатов не зависит от оператора. Измерение выполняется в течение нескольких секунд с высокой точностью на небольших образцах (объемом от 0,5 до 1 мл).

Также для измерения показателя преломления используются ручные рефрактометры, например оптический настольный рефрактометр Аббе или обычный переносной рефрактометр. Подробнее об их достоинствах и недостатках.

Факторы, влияющие на величину показателя преломления

Влияние температуры на измерение показателя преломления

Как зависит величина показателя преломления от температуры?

Сначала узнаем, как влияет температура на жидкости. С ростом температуры увеличивается пространство, которое занимают атомы, связанные между собой в одной молекуле. При нагревании усиливаются колебания атомов, атомы отодвигаются друг от друга раздвигаются, что приводит к снижению оптической плотности среды.

Как сказано выше, показатель преломления связан со скоростью распространения света в среде. Когда температура растет, оптическая плотность среды снижается, а скорость света в ней увеличивается, что приводит к небольшому изменению угла преломления. Другими словами, чем выше температура, тем меньше показатель преломления, как показано на графике ниже на примере воды.

Из графика видно, что температура образца существенно влияет на измеряемую величину. Это означает, что температуру следует точно измерять и по возможности регулировать.

Приборы старой конструкции, например рефрактометры Аббе, приходится помещать в жидкостный термостат. В большинстве современных цифровых рефрактометров температура оптической системы регулируется с помощью элемента Пельтье. Такая конструкция обеспечивает быстрое и точное измерение показателя преломления.

Влияние длины волны на измерение показателя преломления

Вследствие различной дисперсии света (дисперсионного соотношения) в разных веществах показатели преломления также почти всегда различаются в зависимости от длины волны света, используемого для измерения. Дисперсионное соотношение можно рассчитать следующим образом.

Мы знаем, что скорость распространения света в среде равна:

где:
n — показатель преломления;
c — скорость света в вакууме (или воздухе);
v — скорость света в данной среде.

Длина волны в этой же среде:

где: λ₀ — длина световой волны в вакууме (или воздухе).

Следовательно, величина показателя преломления (n) обратно пропорциональна как длине волны, так и скорости распространения света в среде. Это означает, что при большей длине волны показатель преломления уменьшается. Такое соотношение можно представить в виде уравнения:

В то же время для контроля качества в промышленности необходимо иметь определенную точную длину волны, чтобы сравнивать значения показателя преломления различных образцов, измеренные в одинаковых условиях.

Чаще всего в рефрактометрах используется желтая линия спектра натрия с длиной волны 589,3 нм. Желтая линия натрия уже давно используется для измерения показателя преломления. Это широко доступный, надежный и стабильный стандарт оптического излучения.

n = показатель преломления.

D = желтая линия натрия.

Значение показателя преломления, измеренное по желтой линии натрия, обозначается символом nD.

Показатель преломления: применение на практике

Любой материал, который взаимодействует со светом, можно характеризовать показателем преломления. Во многих отраслях промышленности измерение показателя преломления используется для проверки чистоты и концентрации жидких, высоковязких и твердых образцов. Показатель преломления жидких и высоковязких материалов измеряется с высокой точностью (погрешность от ± 0,00002).

Кроме того, показатель преломления можно сопоставлять с широким диапазоном концентраций. Эту зависимость используют для анализа многих материалов в разных отраслях, например:

В некоторых случаях измерение показателя преломления сочетают с измерением плотности, получая простой и эффективный метод контроля. Такой анализ можно полностью автоматизировать.

Требуется более подробная информация о показателях Брикса, Плато, Баллинга и Боме?

Наряду с плотностью по шкале Брикса, существуют другие сопоставимые единицы для измерения содержания сахарозы, например градусы Плато, Боме, Эксле и Баллинга. Узнайте больше об их различиях, применении, способах измерения и расчета.

Источник

Рефракция

Рефракция является преломляющей силой, которую имеет оптическая система глаз. Вымеряется она в диоптриях. Преломляющая сила линзы, имеющая главное фокусное расстояние в один метр, берется за одну диоптрию. Эта величина является обратной главному фокусному расстоянию. Ее выражает такая формула: D = 1/F. Существует физическая и химическая рефракция.

Эмметропическая рефракция – явление, при котором сетчатка и задний фокус оптической системы глаза совпадают. Иными словами, параллельные лучи, которые падают на глаз, исходя от предмета, собираются на сетчатке. Учитывая подключение аккомодационного аппарата, у эмметропов зрение хорошее вдаль и вблизь.

Миопия является сильно клинической рефракцией. При ней нет совпадения заднего фокуса оптической системы и сетчатки, так как он располагается впереди сетчатке. Обуславливается это тем, что преломление глаза особо сильное, другой причиной может быть увеличение его переднезаднего размера. В результате при близорукости человек плохо видит вдаль и хорошо вблизь.

Гиперметропия является слабой клинической рефракцией. Задний главный фокус глаза располагается за сетчаткой, вместо того чтобы совпадать с ней. Вдаль зрение будет хорошим, но вблизь плохим.

Такие клинические рефракции, как гиперметропия и миопия, называются аметропическими, или несоразмерными, чего нельзя сказать об эмитропической. Астигматизм тоже можно отнести к аметропии.

Все виды клинических рефракций имеют свое положение в пространстве. Они характеризуются самой дальней точкой зрения, точкой, которая находится от глаза дальше всех, лучи, которые исходят от неё будут собираться на сетчатке в покое аккомодации. Если говорить об эмметропии, то при ней дальнейшая точка будет в «бесконечности», дальше 5 м.

Параллельные лучи будут собираться на сетчатке. При близорукости самая дальняя точка зрения будет находится на конечно расстоянии перед глазом. Насколько точка будет удаленная зависит от того, какой будет сила клинической рефракции.

Дальнейшая точка четкого зрения становится все ближе к глазу при близорукости, противоположная ситуация с дальнозоркостью. Конечная точка при этой болезни глаз не может находится на бесконечном расстоянии, на сетчатке собираются лучи которые создают разбегающийся пучок раньше, чем они попадут в глаз. Такая точка находится за глазом, ей отводится мнимое пространство. Получается, что это и есть самая отдаленная точка в случае гиперметропии.

Варианты клинической рефракции

Первым вариантом есть осевой. Когда глаз растет, величина дальнозоркости уменьшается. Увеличение саггитального размера глаза непосредственно связано с миопизацией клинической рефракции.
Вторым вариантом выступает оптический. Он относится к тому как изменяются преломляющие силы, свойственные оптическим средам глаза.

Третьим есть смешанный вариант – сочетание первых двух.

Источник