ОПТИКА НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД

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, I~Л^-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.