odbicie fali

odbicie fali,

fiz. zjawisko polegające na tym, że przy padaniu fali na granicę rozdziału 2 ośrodków powstaje fala rozchodząca się od granicy rozdziału w stronę pierwszego ośrodka;

przy padaniu fali na powierzchnię oddzielającą 2 ośrodki lub powstawanie nowych fal w jednym ośrodku — na niejednorodnościach ośrodka o rozmiarach większych od długości fali. Fala odbita rozchodzi się w tym samym ośrodku co fala padająca, załamana — w drugim ośrodku, o innych właściwościach; załamanie fali jest spowodowane zmianą prędkości jej rozchodzenia się. Zakrzywienia biegu promieni fali w ośrodku, w którym prędkość fali zmienia się w sposób ciągły, np. wskutek różnic gęstości lub właściwości elektrycznych, nazywa się często refrakcją fal (niekiedy refrakcją nazywa się każde załamanie fali). Odbicie i załamanie fal wyjaśnia konstrukcja, opierająca się na zasadzie Huygensa, głoszącej, że każdy punkt, do którego dociera fala staje się źródłem wtórnej fali kulistej (obwiednie fal wtórnych tworzą nowe powierzchnie falowe fal odbitej i załamanej). Do zjawiska odbicia i załamania fal stosuje się prawa odbicia i załamania: jeśli fala przechodząc z ośrodka 1 do ośrodka 2 ulega na granicy tych ośrodków odbiciu i załamaniu, to kierunki fal: padającej, odbitej i załamanej, oraz prostopadła do powierzchni granicznej leżą w jednej płaszczyźnie; kąt odbicia jest równy kątowi padania; kąt padania α i kąt załamania β spełniają zależność sinα /sinβ = v₁/v₂ = n_2,1 gdzie v₁ i v₂ — odpowiednio prędkość fali w ośrodku 1 i 2, n_2,1 — współczynnik załamania ośrodka 2 względem 1 (tzw. prawo Snella, sformułowane po raz pierwszy 1621 — w nieco innej formie — dla promienia świetlnego przez Snella van Royen). W ośrodkach anizotropowych światło ulega podwójnemu załamaniu (dwójłomność).

Załamaniu fali towarzyszy częściowe odbicie, przy czym amplitudy (a zatem i natężenie) fali zarówno załamanej, jak i odbitej zależą od właściwości ośrodka i kąta padania (np. dla ośrodka 2 przezroczystego fala odbita ma bardzo małe natężenie); niekiedy fala padająca nie przechodzi do ośrodka 2, lecz ulega całkowitemu wewnętrznemu odbiciu (natężenie fali odbitej równa się wtedy natężeniu fali padającej); występuje to wówczas, gdy v₁ < v₂, a fala pada na powierzchnię rozdzielającą ośrodki pod kątem większym od pewnego kąta granicznego (α_gr), takiego którego sinα_gr = v₁/v₂. Przy odbiciu i załamaniu światła następuje — zależnie od warunków — częściowa lub całkowita polaryzacja światła. Zjawisko odbicia i załamania fal jest szeroko wykorzystywane w praktyce; stanowi m.in. podstawę działania różnego rodzaju soczewek i zwierciadeł (optycznych, akustycznych), falowodów.

Odbicie i załamanie fali przy przejściu z ośrodka gęstszego do rzadszego