ОПТИКА НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД
раздел
оптики,
в
к-ром изучаются явления, сопровождающие распространение
оптического
излучения в средах, преломления показатель п к-рых не постоянен,
а зависит от координат. Оптич. неоднородностями наз. поверхности или объёмы
внутри среды, на (в) к-рых изменяется п. Независимо от физ. природы
неоднородности она всегда отклоняет свет от его первоначального направления.
На поверхностях, разделяющих объёмы среды с разными п,
происходит
отражение
света и преломление света; на частицах или иных объёмах, п
к-рых
отличается от га окружающей среды,- рассеяние света. Существенную
роль в О. н. с. играет интерференция света между рассеянными, отражёнными
и преломлёнными световыми волнами, а также исходной (падающей) волной.
Важный раздел О. н. с.- оптика тонких слоев. Оптич. неоднородности
могут представлять собой включения в среду др. веществ, с иным п (аэрозоли,
дымы, суспензии, эмульсии); размеры этих включений чаще всего превышают
длину световой волны X. Такие среды наз. мутными средами. При большой
концентрации инородных частиц рассеяние на них падающего света по всем
направлениям приводит к тому, что мутная среда становится непрозрачной.
Если неоднородность среды вызвана присутствием в ней мелкодисперсных коллоидных
частиц (см. Коллоидные системы), то среда кажется совершенно прозрачной;
однако наблюдение под углами ок. 90" к направлению падающего света обнаруживает
свечение среды, обусловленное интенсивным рассеянием света (Тиндаля
эффект). К др. классу мутных сред относятся чистые (без инородных включений)
вещества, в к-рых изменения п в большом числе микрообъёмов, приводящие
к рассеянию света, вызваны флуктуациями
плотности среды в результате
хаотич. теплового движения её молекул или турбулентностью
среды.
Интенсивность I света, рассеиваемого непоглощающими диэлектрич. частицами,
пропорциональна Л-p, где
р - параметр, зависящий от отношения
размеров частиц к Л. При рассеянии на тепловых флуктуациях, размеры к-рых
много меньше Л, IЛ-4(Рэлея закон). Такая сильная зависимость
от X объясняет преимущественное рассеяние более коротких волн; поэтому
наблюдаемый цвет дневного неба - голубой, хотя атмосфера Земли освещается
солнечным белым светом- совокупностью световых волн различной длины.
Для частиц, размеры к-рых >>Л, параметр
р близок к 0 и рассеяние
определяется геом. эффектами преломления света на поверхностях частиц.
I в этом случае не зависит от Л, 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 и изучать их природу (а в нефелометрии - и
их размеры).
Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4
изд., М., 1957 (Общий курс физики, т. 3); Ш и ф р и н К. С., Рассеяние
света в мутной среде, М.- Л., 1951; В о л ь к е н ш т е й н М. В., Молекулярная
оптика, М.- Л., 1951; Шишловскнй А. А., Прикладная физическая оптика, М.,
1961; Фабелинский И. Л., Молекулярное рассеяние света, М., 1965; Татарский
В. И., Распространение волн в турбулентной атмосфере, М., 1967. Л. Н.
Капорский.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я