Lūžio šviesos fenomenas - tai ... lūžio šviesos teisė

Lūžio šviesos reiškinys - yra natūralus reiškinys, kuri atsiranda kiekvieną kartą, kai bangos keliauja iš vienos medžiagos į kitą, kur jos greitis kinta. Vizualiai atrodo, kad keičia sklidimo kryptį.

Fizika: refrakcija šviesos

Jei krentantis streikų tarp dviejų žiniasklaidos sąsaja 90 ° kampu, tada nieko neįvyksta, tai toliau judėti ta pačia kryptimi stačiu kampu į sąsają. Jei dažnis skiriasi nuo 90 ° kampas, lūžio atsitinka. Šis pavyzdys gamina keistų poveikį, pavyzdžiui, į akivaizdžiai lūžių objekto iš dalies panardinti į vandenį arba Mirażowy matyti karšto dykumų smėlio.

Istorija atradimas

Pirmajame amžiuje prieš Kristų. El. Graikų geografas ir astronomas Ptolemėjas bandė matematiškai paaiškinti refrakcija, tačiau pasiūlė jam teisė vėliau pasirodė esąs nepatikimas. XVII amžiuje. Olandų matematikas WILLEBRORD SNELLIUS sukūrė įstatymą, kuris nustato sumą, susijusią su incidento ir refracted kampų santykis, kuris vėliau buvo pavadintas lūžio medžiagos indeksą. Tiesą sakant, daugiau medžiagos gali laužia šviesą, tuo didesnė palūkanų norma. Pieštukas į vandenį "skaldyti", nes spinduliai ateina iš jo, keisti savo kelią į oro ir vandens sąsaja nesulaukus akis. Į Snell nusivylimas, jis nesugebėjo rasti šio poveikio priežastis.

1678, kitas Olandų mokslininkas Christiaan Huygens sukūrė matematinį santykį, kuris paaiškina pastabas Snell ir pasiūlė, kad refrakcija šviesos fenomenas - tai įvairaus greitį, kuriuo spindulys eina per dviejų aplinkų rezultatas. Huygens "nustatė, kad požiūris kampai šviesos, einančios per dviejų medžiagų su skirtingais indeksais refrakcijos turi būti lygi jos greitis kiekvienoje medžiagos santykis. Taigi, ji yra postuluojama, kad vidutinės turintiems didesnį lūžio rodiklis, šviesa juda lėčiau. Kitaip tariant, šviesos greitis per medžiaga yra atvirkščiai proporcingas lūžio rodiklis. Nors įstatymas vėliau buvo patvirtinta eksperimentiškai, daugeliui mokslininkų tuo metu tai nebuvo akivaizdu, T. Norėdami. Nėra patikimų priemonė matuoti greitį šviesos. Mokslininkai manė, kad jis neturi priklausyti nuo medžiagos greičiu. Tik 150 metų po "Huygens" šviesos greitis mirties buvo matuojamas pakankamai tiksliai, įrodantys, kad jis teisus.

Absoliutus indeksas refrakcijos

Absoliutus lūžio rodiklis n skaidrios medžiagos arba medžiagos, yra apibrėžiamas kaip santykinis greitis, kuriame šviesos pereinančią į ją, lyginant su greičio vakuume: n = c / v, kur c - šviesos greičiu vakuume, ir v - medžiagoje.

Akivaizdu, kad šviesos refrakcija vakuume, neturi esmės nėra ir ten yra absoliutus skaičius 1. Dėl kitų skaidrių medžiagų ši vertė yra didesnė nei 1 refrakcija šviesos ore gali būti naudojamas apskaičiuoti nežinomus parametrus medžiagos (1.0003).

Snell įstatymas

Pristatome keletą apibrėžimų:

• krentantis pluoštas - pluošto, kad yra arti atskyrimo terpėje;
• lašėjimo temperatūra - atskyrimo momento, kai jis patenka;
• refracted spindulių paliekant atskyrimo laikmenos;
• normalus - nubrėžta linija statmena tuo kritimo taško atskyrimo;
• kritimo kampą - tarp normalus ir krentančio pluošto kampu;
• nustatyti lūžio kampas gali būti kaip tarp refracted spindulių ir normalus kampu.

Pagal lūžio įstatymų:

1. Šis incidentas, The refracted spindulių ir normalu yra toje pačioje plokštumoje.
2. Iš Sines nuo jų dažnį ir refrakcijos kampų santykis yra iš refrakcijos koeficientų pirmojo ir antrojo terpėje santykis: nuodėmė I / sin r = n R / n i.

Lūžio šviesos (Snell) teisė aprašoma tarp dviejų bangų ir indeksų refrakcijos dviejų žiniasklaidos kampai santykius. Kai bangos pereina nuo mažiau lūžio terpėje (pvz oro) ne refrakcijos (pvz, vanduo), jo greitis lašai. Atvirkščiai, kai šviesos eina iš vandens į orą, greitis didėja. Kritimo kampo į pirmą vidutinio palyginti su įprastu kampu lūžio, o antrasis skirsis proporcingas lūžio rodiklio tarp dviejų medžiagų skirtumą. Jei bangos pereina nuo terpėje su mažai koeficiento aplinkoje su didesnis, ji lankstosi į priekį normalus. O jei priešingai, jis bus pašalintas.

Santykinis lūžio rodiklis

Šviesos lūžio įstatymas rodo, kad incidento ir refracted kampų lygus konstanta, sine santykis yra santykis šviesos greičiu į dvi žiniasklaidos.

_{sin i / sin r = N r} / n i = (c / v r) / (c / v i) = prieš I / prieš r

Santykiai N _r / n _i vadinamas santykinis rodiklis refrakcijos dėl šių medžiagų.

A reiškinių, kurie yra refrakcijos dažnai matyti kasdieniame gyvenime rezultatas numeris. Iš "skaldyti" pieštuku poveikis - vienas iš labiausiai paplitusių. Akys ir smegenų sekti spindulius atgal į vandenį, jei jie nebuvo refracted, ir iš tos tiesia linija objekto, sukuriant virtualų vaizdą, kuris atrodo ne mažesniu gylio.

dispersija

Atidus matavimai rodo, kad refrakcija šviesos bangos emisija ar spalvos turi didelę įtaką. Kitaip tariant, medžiaga turi daug lūžio rodiklis , kuris gali skirtis nuo spalvos ar bangos ilgio keitimas.

Toks pasikeitimas vyksta visose skaidrios žiniasklaidos ir yra vadinamas dispersija. Iš dispersijos tikros medžiagos laipsnis priklauso nuo to, kaip lūžio rodiklis priklauso nuo bangos ilgio. Didėjant bangos tampa mažiau ryškus reiškinys refrakcija šviesos. Tai patvirtina faktas, kad violetinė laužia daugiau nei raudonas, nes jos bangos ilgis yra trumpesnis. Dėl dispersijos įprastu stiklo atsiranda žinomą padalijimas šviesą į savo sudedamąsias dalis.

plėtra šviesą

Pasibaigus XVII amžiaus pabaigoje, seras Izaokas Nyuton atliko eksperimentų seriją, kuri atvedė prie savo atradimą matomo spektro, ir parodė, kad balta šviesa sudaryta iš tvarkingai įvairių spalvų nuo raudonos per mėlyna, žalia, geltona, oranžinė ir raudona apdaila. Darbas tamsioje patalpoje, Niutonas dedamas stiklo prizmę į siauras šviesų prasiskverbia per langą langinės skylę. Kai eina per prizmę yra refracted šviesos - stiklo projektuoti jį ant ekrano tvarkinga spektrą.

Niutonas padarė išvadą, kad balta šviesa yra įvairių spalvų mišinys, ir kad prizmę "barsto" baltą šviesą, refraktorius kiekvieną spalvą iš kitu kampu. Niutonas negalėjo pasidalinti spalvas perduoti juos per antrą prizmę. Bet kai jis įdėti antrą prizmė yra labai arti pirmas, kad išsklaidyta ir nuėjo į antrą prizmę visos spalvos, mokslininkai nustatė, kad spalvos yra atgamintas vėl suformuoti baltą šviesą. Šis atradimas įtikinamai įrodė spektrinę sudėtį šviesos, kurios gali būti lengvai dalyti ir prijungti.

dispersijos reiškinys vaidina svarbų vaidmenį daugelio skirtingų reiškinių. Vaivorykštė yra šviesos refrakcija į lašus lietaus, priėmimo įspūdingą akių spektrinę skilimo, panašus į tokį, kuris atsiranda per prizmę rezultatas.

Kritinė kampas ir bendra vidinis atspindys

, Praeinant per terpėje su didesniu lūžio rodiklio terpėje su mažesniu Judėjimo kelio bangų apibrėžtų kritimo kampo atžvilgiu atskyrimo iš dviejų medžiagų. Jei nuolydžio kampas viršija tam tikrą vertę (priklausomai nuo lūžio dviejų medžiagų indeksas), jis pasiekia tašką, kai šviesa yra ne refracted vidutiniu su mažesne indeksą.

Kritinė (arba ribojantys) kampas apibrėžiamas kaip kritimo kampo, dėl to susidaro refrakcijos 90 ° kampu. Kitaip tariant, kaip kritimo mažiau nei kampu kritinė refrakcijos įvyksta, ir, kai jis yra lygus jį, refracted šviesos eina palei vietą, skiriantį du medžiagas. Jei nuolydžio kampas viršija kritinė, šviesa atsispindi atgal. Šis reiškinys yra žinomas kaip bendras vidaus atspindys. Pavyzdžiai jo naudojimo - deimantai ir optinės skaidulos. Supjaustyti deimantų skatina bendrą vidaus atspindys. Dauguma spindulių patenkančių per deimantų viršuje, bus atsižvelgta, kol jie pasiekia viršutinį paviršių. Tai yra tai, ką suteikia deimantų savo blizgučiai. Optinis pluoštas yra stiklinis "plaukai", yra toks plonas, kad kai šviesos patenka į vieną galą, ji negali pabėgti. Ir tik tada, kai spindulių pasiekia kitą galą, jis galės palikti pluošto.

Suprasti ir valdyti

Optiniai įrenginiai, nuo mikroskopų ir teleskopų fotoaparatams, vaizdo projektorius, ir net žmogaus akis gali remtis tuo, kad šviesa gali būti orientuota, refracted ir atsispindi.

Refrakcija gamina platų reiškinių, įskaitant Miražas, vaivorykščių, optinių iliuzijų. Dėl storo sienelėmis stikline alaus refrakcijos atrodo labiau išsami ir Saulei už kelių minučių vėliau, nei ji iš tikrųjų yra. Milijonai žmonių naudoja lūžio galią ištaisyti regėjimo defektų su akiniais ar kontaktiniais lęšiais pagalba. Suprasti šiuos šviesos ir valdymo savybes, mes galime pamatyti informaciją nematomas plika akimi, neatsižvelgiant į tai, ar jie yra ant mikroskopo objektinio stiklelio ar tolimoje galaktikoje.