Значение слова ДИОПТРИКА в Энциклопедическом словаре Брокгауза и Евфрона

часть общего учения о световых явлениях — оптики — и говорит о явлениях, сопровождающих переход световых лучей из одной (обычно однородной, или изотропной) среды в другую, отличную от первой. Свет, как предполагают, есть волнообразное распространение периодических колебаний частиц эфира; это распространение происходит в оптически однородных средах посредством шаровых волн, центр которых лежит в самом источнике света. Скорость распространения света различна в различных веществах и вообще во всех твердых и жидких телах меньше скорости распространения в воздухе (298000 км в сек.). Когда система световых волн при распространении своем встречает поверхность другой среды, оптически различной от первой, то на поверхности раздела сред образуются две новые системы волн, сумма энергии которых равна энергии первоначальной системы. Одна из этих систем есть система волн, отраженных от поверхности раздела сред, и продолжает свое распространение в первой среде, другая, называемая системой преломленных волн, самостоятельно распространяется во второй среде, следуя при этом некоторым законам и зависимостям, изучаемым в Д. Таковы теоретические представления, утвердившиеся в науке (см. Свет — теория).Количество отраженного и преломленного света зависит от оптических свойств сред и от угла, составляемого поверхностью их раздела с направлением падающих на нее лучей. Световые лучи суть нормальные к поверхностям волн линии (в однородных средах), или специально в Д. — радиусы, проведенные из центра распространения световых колебаний к точке касания световых волн с поверхностью раздела сред. Свойства, приписываемые нами воображаемым световым лучам, наблюдаются в действительности на световых пучках, и поэтому этим последним мы приписываем a posteriori те законы, которые находим, исследуя теоретически путь фиктивных световых лучей. Предположим, что луч, свободно распространяющийся в некоторой среде А, встречает на пути своем поверхность раздела среды А от некоторой другой среды В. Этот падающий луч разбивается на два отдельных луча; один из которых отражается, другой же, претерпев некоторое изменение в направлении своего движения — преломившись, — продолжает свой путь в среде В. Законы, по которым происходит это явление преломления лучей, как показал опыт, следующие.1) Падающий и преломленный луч лежат в той же плоскости, что и перпендикуляр, восстановленный к поверхности раздела сред в точке падения луча. 2) Отношение синуса угла (при всех величинах угла от 0° до 90°), составляемого падающим лучом с перпендикуляром к поверхности раздела сред, восстановленным в точке падения (угол падения), к синусу угла, составляемого с тем же перпендикуляром преломленным лучом (угол преломления), — величина постоянная для лучей одного рода (определенной длины волны или определенного цвета), преломляющихся в данной среде, находящейся при неизменяемых условиях, короче — отношение синуса угла падения луча к синусу угла преломления, называемое показателем преломления луча в определенной среде, или среды относительно определенного луча, есть величина постоянная. Эта величина вообще больше единицы при переходе луча из среды более плотной в среду менее плотную, и меньше единицы при переходе луча из среды менее плотной в среду более плотную. Представляются исключения из этого правила, и потому принято называть среду оптически более или менее плотной, чем другая. Показатель преломления поэтому есть некоторое отвлеченное число, значение которого вообще будем обозначать буквой ?.sini/sin? = ? (1),где ? > 1 (фиг. 1), ? = 1, или ? 90°), но продолжит свой путь в ней, отразившись от поверхности раздела. Формула не показывает этого результата (т. е. отражения луча), но он известен из опыта. Описанное явление (фигура 3) называется полным внутренним отражением; угол i, для которого sini = ?' — предельным углом для данных веществ. b20_762-1.jpg Фиг. 3.Для стекла, средний показатель преломления которого по отношению к воздуху будет 1,6, предельный угол равняется 38°40'. Полным внутренним отражением объясняется целый ряд явлений, напр. зеркальность наполненного воздухом сосуда, опущенного в воду, исчезновение видимости предмета, положенного за стаканом, если наполнить стакан водой и смотреть на него сверху, и т. п.Если вторая среда ограничена поверхностью раздела от некоторой третьей среды, эта — произвольной поверхностью раздела от некоторой четвертой и т. д., то луч пройдет, последовательно преломляясь, через все эти среды, следуя, при переходе из одной среды в смежную, вышесказанным законам, в которых за величину ? следует всегда принимать относительный показатель преломления последующей среды по отношению к предыдущей. Если поверхности раздела целой системы сред параллельны и плотности сред идут, непрерывно убывая или возрастая, то, по мере уменьшения толщины отдельных слоев, ход луча будет при непрерывном и последовательном преломлении его приближаться по форме к кривой линии; это дает объяснение явлению земной рефракции (см.). b20_762-2.jpg Фиг. 4.Когда поверхность раздела двух сред А и В есть плоскость и среда В ограничена с противоположной стороны плоскостью, параллельной первой плоскости раздела ее от среды А, а за ней следует опять та же первая среда A, то луч, дважды преломившись, выйдет, как показывает рассуждение и подтверждает опыт, параллельным своему первоначальному направлению в первой среде, но перемещенным относительно его на некоторую величину К — вниз, если среда В более плотная (фиг. 4), и — вверх, если она менее плотная (фиг. 5), причемK = e\[1 — (1/n)(cosi/cosr)\]... (2)где е толщина слоя, n — отн. показ. пред. второй среды по отношению к первой. b20_762-3.jpg Фиг. 5.Это замечание объясняет кажущееся перемещение вверх предметов, рассматриваемых через наклонно расположенную пластинку стекла.Весьма важен в Д. случай прохождения луча через слой более плотной среды, ограниченный двумя непараллельными поверхностями — в частности, плоскостями, и погруженной в среду менее плотную. Простейший и наиболее важный случай — прохождение луча через трехгранную призму; сечение таковой представлено на фиг. 6. b20_762-4.jpg Фиг. 6.Луч Sb, дважды преломившись в подобной призме, получит направление cD, отклоненное к основанию призмы и составляющее с первоначальным направлением луча SS₁ угол SoD, величина которого зависит от величины угла падения луча i, от ? — относ. коэфф. преломления среды В по отношению к А, и от величины ? — двугранного угла, образуемого непараллельными плоскостями раздела сред и называемого преломляющим углом призмы.При изменении i, в пределах возможности выхода луча из призмы, меняется и величина угла S₁oD, причем эта последняя сначала, по мере уменьшения i, также уменьшается, затем достигает наименьшей величины и снова начинает расти; наименьшей величины угол S₁oD достигает, когда i = i', где i' угол выхода луча из призмы (i' = DcH') (фиг. 6). Угол наименьшего преломления призмы (который обозначим через ?_m) представляет для каждой данной призмы и луча данной длины волны величину постоянную. Между ?_m и величинами ? и ? существует зависимость?.sin(?/2) = sin(? + ?_m)/2... (4)дающая основание для простейшего метода определения величины ?.Чем больше ?, тем при тех же условиях больше ?, и наоборот — чем ? меньше, тем меньше и ?. По мере увеличения ?, ? ?астет до известных пределов, пока i', продолжая увеличиваться, не сделается больше 90° и луч CD, по причине полного внутреннего отражения, не выйдет более из среды В в среду А, но продолжит свой путь в среде В. Это произойдет тогда, когда ? равен двойному предельному углу для данного вещества или больше его (? = 2? или ? > 2?); из подобной призмы луч света, под каким бы углом он ни падал, выйти не может. Если ? ?, то луч выходит только в известных пределах для величины i. Предел i_e, меньше которого i не должно быть для того, чтобы луч мог выйти из призмы, определяется из зависимости:sini_e = sin??(?² — 1) — cos?... (3).При ? = 45° и n = 1,6 имеем i_e = 10°8'.Если ?