Каков путь искривленного луча света в мираже?

Это так:

Взято со страницы французской Википедии о миражах.

Или вот так:

Если вторая диаграмма верна, не могли бы вы объяснить, почему световой луч «продолжает изгибаться» после того, как достигает земли горизонтально? Я бы скорее сказал, что луч света продолжает двигаться горизонтально, потому что на той же высоте показатель преломления больше не меняется.

Ответы (2)

Обе схемы правильные. Я хотел бы ответить на ваш проницательный вопрос:

не могли бы вы объяснить, почему световой луч «продолжает изгибаться» после того, как достиг земли горизонтально?

который я прочитал следующим образом. Вы представляете небо дискретными горизонтальными слоями оптически однородного материала, но с разными слоями, имеющими разные показатели преломления. Вы также правильно утверждаете, что если бы луч обнаружил, что движется параллельно слоям, у него не было бы возможности отклониться в сторону назад к земле.

Это проницательный вопрос, и ответ несколько тонкий:

  1. Если бы реальная система была на самом деле системой дискретных слоев, у луча не было бы возможности стать горизонтальным и ограничиться слоем. Единственный способ выхода преломленного луча из границы раздела, параллельный границе раздела, — это начало полного внутреннего отражения . Представьте луч, приближающийся к поверхности под все меньшим и меньшим углом; когда угол очень мал, большая часть мощности отражается от поверхности раздела. Таким образом, в модели дискретного слоя луч никогда не бывает горизонтальным, а весь путь представляет собой многоугольник; высшая точка этого пути есть вершина на границе раздела, где луч симметрично ( т.е. согласно закону отражения) отражается от самой высокой границы раздела;

  2. В непрерывной модели путь луча должен проходить через точку, где направление луча горизонтально, но в точке, где он горизонтален, у вас нет плоской волны в однородной среде; у вас есть плоская волна, «оседлавшая» неоднородную среду с переменным индексом в поперечном направлении. Такая волна всегда имеет действующую «силу», изгибающую ее в сторону более высокого индекса. Это то, что происходит в оптическом волокне. Не забывайте, что луч всегда представляет собой плоскую волну небольшой, но все же многоволновой (как условие выполнения уравнения Эйконала) боковой ширины, поэтому неоднородность всегда действует именно так. Действительно, уравнения движения Гамильтона для луча в этой системе читаются следующим образом, и вы можете увидеть направленную вниз «силу».

(1) ЧАС ( п Икс , п у , п г , Икс , у , г , т ) "=" 1 2 п Икс 2 + п у 2 + п г 2 н ( г ) 2
(2) д д т п Икс "=" − ∂ ЧАС ∂ Икс "=" д д т п у "=" − ∂ ЧАС ∂ у "=" 0
(3) д д т п г "=" − ∂ ЧАС ∂ г "=" п Икс 2 + п у 2 + п г 2 н ( г ) 3 д н ( г ) д г
(4) д д т Икс "=" п Икс н 2
(5) д д т у "=" п у н 2
(6) д д т г "=" п г н 2

где параметр пути т - длина оптического пути, а импульсы - это направляющие косинусы направления луча, умноженные на показатель преломления.

Я не понимаю твоего объяснения. Какие термины, темы я должен исследовать, чтобы узнать больше об этом?

Я бы сказал, что обе цифры выглядят разумными. Во втором случае может иметь место (частичное) отражение от какого-либо слоя атмосферы. Я не уверен, что в этом случае световой путь будет гладким, но это не кажется серьезной проблемой.

Спасибо. Что вы подразумеваете под "из какого-то слоя атмосферы"? Я до сих пор не понимаю, почему луч света опускался после горизонтального положения.
@Sylve: Например, представьте, что есть только один горизонтальный слой с плотностью, отличной от плотности везде. Тогда наклонный луч может (частично) отражаться от этого слоя. Направление этого луча нигде не будет горизонтальным.
Каков путь искривленного луча света в мираже?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v