〰️ Физика в опытах: Искривление луча в неоднородной среде 🔴

Искривление луча в неоднородной среде связано с изменением показателя преломления среды. Например, если среда состоит из плоскопараллельных слоёв с показателем преломления, меняющимся скачкообразно от слоя к слою, то световой луч, преломляясь на границе слоёв, примет форму ломаной линии. Если неограниченно увеличивать число слоёв, устремляя к нулю их толщины и скачки показателей преломления, то в пределе показатель преломления среды станет меняться непрерывно, а луч перейдёт в кривую с непрерывно изменяющейся касательной. Искривление луча в неоднородной среде происходит в сторону увеличения показателя преломления.

💧 Полезно понаблюдать на опыте, как распространяется узкий световой пучок в оптически неоднородной среде. Рассмотрим жидкую среду. Чтобы поставить опыт, надо, во-первых, приготовить такую среду, а во-вторых, позаботиться о том, чтобы световой пучок был хорошо виден в ней. Наполним аквариум прямоугольной формы или специально изготовленную плоскопараллельную кювету водой примерно до половины. Затем через воронку со шлангом, конец которого надо опустить до самого дна кюветы, будем медленно наливать насыщенный раствор поваренной соли (300 г соли на литр воды). Раствор соли будет растекаться по дну кюветы и будет постепенно вытеснять вверх воду. В итоге нижняя половина кюветы окажется заполненной более плотной жидкостью (раствором соли), а верхняя - менее плотной (водой). Вследствие взаимной диффузии между жидкостями через некоторое время образуется переходный слой с плавно изменяющейся в вертикальном направлении плотностью, а значит, и показателем преломления. Он будет постепенно возрастать в направлении сверху вниз. Чтобы световой луч был хорошо виден в жидкости, можно предварительно добавить в чистую воду и в солевой раствор щепотку хвойного концентрата, продающегося в аптеке, слабый раствор которого обладает способностью светиться зеленым светом (люминесцировать) под действием обычного (белого) света.

В оптически неоднородной среде световой луч изгибается так, что его траектория всегда оказывается обращена выпуклостью в сторону уменьшения показателя преломления среды. Насколько резко будет искривляться световой луч в среде с непрерывно изменяющимся показателем преломления? Это зависит от того, насколько быстро изменяется показатель преломления при переходе от одних точек среды к другим.

Гервидс Валериан Иванович — доцент кафедры общей физики МИФИ, кандидат физико-математических наук
#физика #мкт #оптика #космос #optics #thermodynamics #термодинамика #physics #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib