Рефракція світла в атмосфері

Рефракцією світла в атмосфері називається те викривлення траєкторії світлового променя, що відбувається внаслідок зміни густини повітря з висотою. З цієї причини промені світла поширюються в атмосфері не прямолінійно, а в загальному випадку по деякій складній кривій лінії. Це викривлення траєкторії є причиною багатьох явищ. Зауважимо, що рефракція світла є лише частковим випадком рефракції, якій піддані всі електромагнітні хвилі (наприклад, радіохвилі), а також і акустичні хвилі, що поширюються в атмосфері.

У середньому для області видимих променів =1,000294. У табл.1 приведені його значення для різних довжин хвиль.

Значення показника заломлення в сухому повітрі (t = 0°, ρ = 760 мм) для різних довжин хвиль (нм)

Довжина хвилі λ,нм	Показник заломлення
	1,0002983
	1,0002943
	1,0002931
	1,0002922
	1,0002910
	1,0002902

Показник заломлення залежить від тиску і температури повітря, причому залежність від останньої є вирішальною. Деякий вплив робить також вологість повітря, але у видимій області спектра вона настільки мала, що нею можна нехтувати.

Розіб'ємо всю атмосферу на ряд тонких концентричних шарів, усередині кожного з яких покладемо густину сталої (рис.2). Зі сказаного можна зробити висновок, що показник заломлення від шару до шару з висотою зменшується. Промінь, переходячи з вище розташованого шару в сусідній, розташований нижче, і заломлюючи, буде наближатися до напрямку схилу, тобто викривлятися в напрямку до земної поверхні. Виведемо рівняння траєкторії променя в цьому найпростішому випадку. Розглянемо послідовні шари 1, 2, 3 і т.д. і позначимо показники заломлення для них через n₁, п₂, п₃ і т.д. Нехай, далі, на границі переходу із шару 1 у шар 2, із шару 2 у шар 3 і т. д. кути падіння будуть і₁ і₂ і₃, а кути заломлення е₁, е₂,е₃. Тоді, мабуть, можна написати

, і т.д. (6)

З іншого боку, з і і т.д. маємо

, і т.д. (7)

де і т.д. — радіус-вектори.

Виключаючи із рівностей (6) і (7) кути е₁,е₂ і т.д., одержимо:

або

або

В загальному випадку

(8),

що і дає рівняння траєкторії променя.

Дата добавления: 2014-01-04