О́ПТИКА НЕОДНОРО́ДНЫХ СРЕД
-
Рубрика: Физика
-
-
Скопировать библиографическую ссылку:
Книжная версия:
Электронная версия:
О́ПТИКА НЕОДНОРО́ДНЫХ СРЕД, раздел физич. оптики, в котором изучаются явления, сопровождающие распространение оптич. излучения в оптически неоднородных средах, показатель преломления n которых различен в разных точках среды. Оптич. неоднородностями являются поверхности (или объёмы) внутри среды, на (или в) которых изменяется n. Независимо от физич. природы неоднородности она всегда отклоняет свет от его первоначального направления. На поверхностях, разделяющих части среды с разными n, происходит отражение или преломление света, а в среде с микронеоднородностями, показатель преломления которых отличается от показателя преломления окружающей среды, – рассеяние света. Существенную роль в О. н. с. играет интерференция света между рассеянными, отражёнными и преломлёнными световыми волнами, а также падающей волной.
Оптически неоднородными являются мутные среды, в которых размеры оптич. неоднородностей обычно превышают длину световой волны λ. Если неоднородность среды вызвана присутствием в ней мелкодисперсных коллоидных частиц, размеры которых сравнимы с длиной волны, то среда кажется совершенно прозрачной. Однако при наблюдении под углом ок. 90° к направлению падающего света обнаруживается свечение среды, обусловленное интенсивным рассеянием света (Тиндаля эффект). К неоднородным средам относят также вещества без инородных включений, в которых изменение n в большом числе микрообъёмов, приводящее к рассеянию света, вызвано турбулентностью среды или флуктуациями плотности среды в результате хаотического теплового движения её молекул.
Интенсивность I света, рассеиваемого непоглощающими диэлектрич. частицами, пропорциональна λ−p, где p – параметр, зависящий от отношения размеров частиц к длине волны λ. При рассеянии света на тепловых флуктуациях, размеры которых много меньше λ, выполняется соотношение I∝λ−4 (рэлеевское рассеяние). Для частиц, размеры которых много больше λ, параметр p близок к нулю и рассеяние света определяется геометрич. эффектами преломления света на поверхностях раздела объёмов. В этом случае I не зависит от λ, что и наблюдается при рассеянии света в туманах и облаках – они имеют белый цвет.
На изучении рассеяния света неоднородностями в газах, жидкостях и твёрдых телах основаны методы нефелометрии и ультрамикроскопии (см. Ультрамикроскоп), позволяющие определять концентрацию неоднородностей, изучать их природу и измерять размеры. Особый раздел О. н. с. составляет оптика тонких слоёв.