Феноменот на рефракција на светлината - тоа ... законот на рефракција на светлината

Феноменот на рефракција на светлината - е природен феномен што се случува секој пат на бранот патува од еден материјал на друг, назначена со тоа, нејзината брзина варира. Визуелно, се чини дека ја менува насоката на размножување.

Физика: рефракција на светлината

Доколку инцидентот зрак удира во интерфејс меѓу двете медиуми под агол од 90 °, тогаш ништо не се случи, тоа продолжува да се движи во иста насока под прав агол на интерфејсот. Ако аголот на инциденца различни од 90 °, рефракција феномен се случува. Овој пример произведува чудни ефекти, како што се видливи фрактура објект делумно потопени во вода или привидение гледа во врелиот пустински песок.

Историја на откривање

Во првиот век пред нашата ера. д. Грчки географ и астроном Птолемеј се обиде да објасни математички рефракција, но тој ја предложи закон подоцна се испостави дека се несигурни. Во XVII век. Холандскиот математичар Willebrord SNELLIUS развиена законот, со кој се одредуваат износ во врска со односот на инцидентот и прекршена агли, која подоцна беше прогласен за индекс на рефракција материјал. Всушност, повеќе суштината е во можност да се прекршуваат светлината, повисока стапка. Молив во вода "скршени", бидејќи зраците кои доаѓаат од него, промените вашиот начин на интерфејс воздух-вода пред да стигне на окото. На разочарување на Snell, тој не успеа да се најде причината за овој ефект.

Во 1678 година, уште холандскиот научник Кристијан Хајгенс развија математички однос кој го објаснува забелешки Snell и сугерираше дека феноменот на рефракција на светлината - е резултат на промена на брзината на која зрак поминува низ две средини. Хајгенс утврди дека став агли на светлината што минува низ два материјали со различни индекси на рефракција мора да биде еднаков на односот на неговата брзина во секој материјал. Така, се претпоставува дека во еден медиум кој има повисок индекс на рефракција, светлината се движи побавно. Со други зборови, со брзина на светлината низ материјалот е обратно пропорционална на индекс на рефракција. Иако законот подоцна беше потврдено експериментално, за многу истражувачи на време тоа не беше очигледно, т. Да. Нема сигурен начин на мерење на брзината на светлината. Научниците мислеа дека тоа не зависи од брзината на материјалот. Само 150 години по брзина Хајгенс "на светлината смрт се мереше со доволна точност, докажувајќи го право.

Апсолутна индекс на рефракција

Апсолутна индекс на рефракција n на транспарентен материјал или материјал е дефиниран како релативната брзина на кој светлината поминува низ нив во однос на брзина во вакуум: n = C / V, каде што c - брзина на светлината во вакуум, и V - во материјалот.

Очигледно, на рефракција на светлината во вакуум, ослободен од какви било супстанција е отсутен и не постои апсолутна бројка 1. За други транспарентни материјали оваа вредност е поголема од 1. рефракција на светлината во воздухот може да се користи за пресметување на непознати параметри материјали (1,0003).

законот Snell е

Ќе се воведат некои дефиниции:

• инцидентот зрак - зрак кој е во близина на медиумот за сепарација;
• Точка на капење - точка на поделба на која паѓа;
• прекршеното ray напуштање на медиумите сепарација;
• нормално - линија нацртана нормално на поделба на местото на инциденцата;
• агол на инциденцата - аголот помеѓу нормалното и инцидентот зрак;
• одреди аголот на рефракција може да биде како што е аголот помеѓу прекршувајќи зраци и нормално.

Во согласност со законите на рефракција:

1. Инцидентот, прекршувајќи зраци и нормално се во иста рамнина.
2. На односот на синус на аглите на инциденцата и рефракција е односот на коефициентите рефракција на првиот и вториот медиум: sin i / гревот r = n r / n i.

Законот на рефракција на светлината (Snell) ја опишува врската помеѓу аглите на две бранови и индекси на рефракција на два медиуми. Кога бранот поминува од помалку рефракција медиум (на пример, воздух) на рефракција (на пример, вода), нејзината брзина капки. Спротивно на тоа, кога светлината поминува од вода во воздухот, брзината се зголемува. На аголот на инциденца на првиот медиум во однос на нормалното аголот на прекршување, а вториот ќе се разликуваат пропорционален на разликата во индекс на рефракција помеѓу два материјали. Ако еден бран поминува од медиум со низок коефициент на медиум со повисоко, тоа се наведнува кон нормала. И ако напротив, тоа ќе бидат отстранети.

Гледано по сектори, во однос на рефракција

Светлината рефракција закон покажува дека односот на синус на инцидентот и прекршена агли еднаква константа што е односот на брзината на светлината во двете медиуми.

_{грев I / гревот r = n r} / n i = (c / v r) / (C / V i) = v I / V r

Односи со n _r / n _i се нарекува релативна индекс на рефракција за овие супстанции.

Голем број на феномени кои се резултат на прекршување често се гледа во секојдневниот живот. Ефектот на "скршени" молив - еден од најчестите. Очите и мозокот следат зраци назад во водата како да не се прекршува, а кои доаѓаат од објектот во права линија, создавање на виртуелна слика која се појавува на помала длабочина.

дисперзија

Внимателно мерења покажуваат дека на рефракција на светлината бранова должина емисија или боја имаат големо влијание. Со други зборови, една супстанција има многу индекс на рефракција кои може да варираат со промена на бојата или бранова должина.

Ваквата промена се одвива во сите транспарентни медиуми и се нарекува дисперзија. Степенот на дисперзија на посебен материјал зависи од тоа колку индекс на рефракција се менува со бранова должина. Со зголемување на бранова должина станува помалку изразена појава на прекршување на светлината. Ова е потврдено од страна на фактот дека пурпурна прекршуваат повеќе од црвена, поради тоа што нејзините бранова должина е пократка. Поради дисперзија во вообичаените стакло случува познати разделување светлина во неговите компоненти.

проширување на светлината

На крајот на XVII век, Сер Исак Nyuton спроведе серија на експерименти, кои доведоа до откривање на видливиот спектар, и покажа дека белата светлина се состои од подредена низа на бои кои се движат од виолетова преку сина, зелена, жолта, портокалова и црвена завршна обработка. Работа во затемнета просторија, Њутн поставени чаша призмата во тесен зрак продира низ дупка во прозорец ролетни. Кога поминува низ призма е прекршената светлина - на стакло за да го проектира на екран во подредена спектар.

Њутн заклучи дека белата светлина е мешавина на различни бои, а тоа призмата "растура" на бела светлина, refracting секоја боја од поинаков агол. Њутн не може да делат бои ги минува низ втората призма. Но, кога тој ја стави втората призма е многу блиску до првиот, така што сите бои дисперзирани и отиде во втората призма, истражувачите откриле дека боите се рекомбинираат повторно да се формира бела светлина. Ова откритие убедливо покажа спектрален составот на светлина која може лесно да се подели и поврзани.

дисперзија феномен игра клучна улога во голем број на различни феномени. Виножито е резултат на рефракција на светлината во капки дожд, што го прави импресивен на спектралните распаѓање, слична на онаа која се појавува во призма.

Критична агол и вкупната внатрешна рефлексија

Кога минува низ медиум со повисок индекс на рефракција во медиум со понизок движење патот на брановите што е дефинирано од страна на аголот на инциденцата во однос на одвојување на два материјали. Ако аголот на инциденца надмине одредена вредност (во зависност од индекс на рефракција на два материјали), да го достигне една точка каде што светлината не е рефлектирана во медиумот со понизок индекс.

Критична (или граница) на аголот дефинирани како аголот на инциденца, што резултира во агол на рефракција од 90 °. Со други зборови, како што аголот на инциденца помалку од се случува критична рефракција, а кога тоа е еднакво на тоа, прекршеното зрак минува долж простор одвојување на два материјали. Ако аголот на инциденца надминува критична, светлината се рефлектира назад. Овој феномен е познат како вкупната внатрешна рефлексија. Примери на неговата употреба - дијаманти и оптички влакна. дијамант намалување промовира вкупната внатрешна рефлексија. Повеќето од зраците кои влегуваат низ врвот на дијаманти, ќе се одрази додека тие достигнат горната површина. Тоа е она што дава дијаманти нивните сјајот. Оптички влакна е стакло "коса", се толку тенок што кога светлината влегува во едниот крај, тоа не може да избега. И само кога зрак достигнува другиот крај, тој ќе биде во можност да го напушти влакна.

Се разбере и управување

Оптички уреди, кои се движат од микроскопи и телескопи со камери, видео проектори, па дури и човечкото око може да се потпира на фактот дека светлината може да се фокусира, прекршувајќи и се гледа.

Рефракција произведува широк спектар на феномени, вклучувајќи mirages, виножита, оптички илузии. Поради прекршување на дебели ѕидови чаша пиво чини дека е повеќе целосна, и сонцето оди надолу за неколку минути подоцна отколку што навистина е. Милиони луѓе го користат моќта на рефракција да се поправи дефекти визија со помош на очила или контактни леќи. Со разбирање на овие својства на светлината и управување, може да ги видите деталите невидливи за голо око, без оглед на тоа дали тие се на микроскопски слајд или во далечна галаксија.