Fenomen prelamanja svjetlosti - to ... Zakon prelamanja svjetlosti

Fenomen prelamanja svjetlosti - je prirodna pojava koja se javlja svaki put kada se val putuje od jednog materijala na drugi, pri čemu njegova brzina varira. Vizuelno, čini se da mijenja smjer prostiranja.

Fizika: prelamanje svjetlosti

Ako se incident zrak udari interfejs između dva medija pod uglom od 90 °, onda se ništa ne dešava, nastavlja da se kreće u istom smjeru pod pravim uglom u odnosu na sučelje. Ako je upadni ugao različit od 90 °, refraktivne se događa. Ovaj primjer daje čudne efekte kao što je vidljivo loma objekat djelomično uronjen u vodu ili fatamorgana vidi u vrućim pustinjskim pijeskom.

Povijest otkrića

U BC prvom stoljeću. e. Grčki geograf i astronom Ptolomej je pokušao da matematički objasniti refrakcije, ali zakon je predložio ga je kasnije se ispostavilo da je nepouzdan. U XVII stoljeću. Holandski matematičar Willebrord Snelije razvio zakon, koji određuje iznos koji se odnose na odnos incidenta i prelamaju uglova, koji je kasnije nazvan indeks prelamanja materijala. U stvari, više je supstanca u stanju da prelamaju svjetlost, to je veća stopa. Olovka u vodi "slomljena", zato što zraci iz njega, promijeniti svoj put na granici zrak-voda prije dolaska u oku. Na razočarenje Snell, on nije uspio pronaći uzrok ovog efekta.

1678. godine, još jedan holandski naučnik Christiaan Huygens razvio matematički odnos koji objašnjava zapažanja Snell i predložio da je fenomen prelamanja svjetlosti - je rezultat različitih brzina kojom zrak prolazi kroz dva okruženja. Huygens utvrđeno da je odnos uglovi svjetlosti koja prolazi kroz dva materijala sa različitim indeksima loma mora biti jednak odnos njegove brzine u svaki materijal. Dakle, to je pretpostavio da u srednjem imaju viši indeks prelamanja, svjetlo se kreće sporije. Drugim riječima, brzinom svjetlosti kroz materijal je obrnuto proporcionalna indeks prelamanja. Iako zakon je kasnije potvrđeno eksperimentalno, za mnoge istraživače u to vrijeme nije bilo očigledno, t. Da. Ne pouzdana sredstva za mjerenje brzine svjetlosti. Naučnici su mislili da ne ovisi o brzini materijala. Tek 150 godina nakon što je brzina Huygens 'svjetlosti smrti je mjerena s dovoljnom tačnošću, dokazujući mu i treba.

Apsolutni indeks prelamanja

Apsolutni indeks loma n od prozirnog materijala ili materijala se definira kao relativna brzina kojom svetlost prolazi preko njih u odnosu na brzinu u vakuumu: n = c / v, gdje je c - brzina svjetlosti u vakuumu, i v - u materijalu.

Očigledno je da je prelamanje svjetlosti u vakuumu, bez ikakve supstance je odsutan i postoji apsolutna brojka 1. Za ostale transparentne materijale ovo je vrijednost veća od 1. prelamanja svjetlosti u zraku može se koristiti za izračunavanje nepoznatih parametara materijala (1,0003).

Snell zakon

Uvodimo neke definicije:

• incident zrak - zrak koji je u neposrednoj blizini srednje odvajanje;
• drop point - tačka razdvajanja na kojoj pada;
• do lomljena zraka ostavljajući medija odvajanje;
• normalno - linija izvući okomito na odvajanje na mjestu nastanka;
• upadni ugao - kut između normalnog i incidenta zrak;
• odrediti refraktivne ugao može biti kao ugao između prelama zrak i normalno.

Prema zakonima prelamanja:

1. Incidenta, prelama zrak i normalno su u istoj ravni.
2. Odnos sines od kutovi i prelamanja je odnos prelamanja koeficijenata prvog i drugog medija: sin i / sin r = n r / n i.

Zakon prelamanja svjetlosti (Snell) opisuje odnos između uglova dva talasa i indeksa prelamanja od ova dva medija. Kada val prelazi iz manje refraktivne medij (npr vazduh) na refraktivne (npr, voda), njegova brzina pada. Nasuprot tome, kada je svjetlost prolazi iz vode u zraku, povećava brzinu. Kut incidencije na prvi medij u odnosu na normalan kut refrakcije, a drugi će se razlikovati proporcionalna razlika u indeksu refrakcije između dva materijala. Ako talas prelazi iz srednje sa niskim koeficijentom medij sa većim, on se savija prema normalno. A ako naprotiv, to će biti uklonjeni.

Relativni indeks prelamanja

Svjetlo zakon refrakcije pokazuje da je odnos sinus incidenta i prelamaju uglova jednak konstanta da je odnos u brzine svjetlosti u dva medija.

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

Veze n _r / n _i zove se relativni indeks prelamanja za ove supstance.

Jedan broj pojava koje su rezultat prelamanja viđa često u svakodnevnom životu. Efekat "Broken" olovka - jedan od najčešćih. Oči i mozak prati zrake natrag u vodu, kao da nisu bili prelama, a dolaze iz objekta u pravoj liniji, stvarajući virtualne slike koja se pojavljuje na manjoj dubini.

disperzija

Oprezni mjerenja pokazuju da je prelamanje svetlosti valne duljine emisije ili boje imaju veliki uticaj. Drugim riječima, supstanca ima mnogo indeks prelamanja koji može varirati s promjenama boje ili valne duljine.

Takva promjena se odvija u svim transparentan medijima i naziva se disperzija. Stepen disperzije određenog materijala zavisi od toga koliko je indeks prelamanja varira sa valne duljine. Sa povećanjem valne duljine postaje manje izražen fenomen prelamanja svjetlosti. To potvrđuje i činjenica da je ljubičasti prelamaju preko crvene, jer je njegova talasna dužina je kraće. Zbog disperzije u uobičajenom staklo nastaje poznati cijepanje svjetlo u svoje komponente.

širenje svjetlosti

Krajem XVII stoljeća, Sir Isaak Nyuton proveo niz eksperimenata koji su doveli do njegova otkrića vidljivog spektra, a pokazala je da bijelo svjetlo se sastoji od naredio niz boja u rasponu od ljubičaste do plave, zelene, žute, narančaste i crvene doradu. Rad u zamračenoj sobi, Newton postavio staklene prizme u usku prodire zrak kroz rupu u prozoru roleta. Kada prolazi kroz prizmu prelama svjetlost - staklo da projektuje na ekranu u naredio spektra.

Newton je zaključio da bijelo svjetlo je mješavina različitih boja, kao i da je prizma "rasipa" belo svetlo, prelamaju svaka boja iz drugog ugla. Newton nije mogao dijeliti boje ih prolazi kroz drugu prizmu. Ali kada je stavio drugi prizma je vrlo blizu prve, tako da sve boje razišli i otišli u drugu prizmu, istraživači su otkrili da su boje ponovo kombinuju da formiraju bijelo svjetlo. Ovo otkriće uvjerljivo dokazao spektralne sastav svjetlosti koji se mogu lako podeliti i povezani.

disperzija fenomen igra ključnu ulogu u velikom broju različitih fenomena. Rainbow je rezultat prelamanja svjetlosti u kapi kiše, što je impresivan prizor spektralne dekompozicije, slična onoj koja se javlja u prizmu.

Kritični kut i ukupnih internih refleksija

Kada prolazi kroz medij za veći indeks prelamanja u mediju sa nižim put kretanja talasa definisan upadni ugao u odnosu na odvajanje od dva materijala. Ako je upadni ugao prelazi određene vrijednosti (ovisno o indeksu prelamanja od dva materijala), dostiže tačku u kojoj se svjetlost ne prelama u medij s nižim indeksom.

Kritična (ili granica) kut definiran kao kut učestalost, što je rezultiralo u kut prelamanja od 90 °. Drugim riječima, što je upadni ugao manje nego dođe do kritične refrakcije, a kada je jednak njemu, lomljena zraka prolazi prostor razdvaja dva materijala. Ako je upadni ugao prelazi kritični, svjetlo se odbija nazad. Ovaj fenomen je poznat kao ukupnih internih refleksija. Primjeri njegova upotreba - dijamante i optičkih vlakana. Rez dijamant promovira ukupnih internih refleksija. Većina zraka ulazi kroz vrhu dijamanta, će se odraziti sve dok ne stignu do gornje površine. To je ono što daje dijamanti njihov sjaj. Optičkog vlakna je čaša "Kosa", su tako tanke da kada svjetlost ulazi u jedan kraj, ne može pobjeći. I to samo kada je zrak dođe do drugog kraja, on će biti u stanju da napusti vlakana.

Razumjeti i upravljati

Optički uređaji, u rasponu od mikroskopa i teleskopa za kamere, video projektori, pa čak i ljudsko oko ne može osloniti na činjenicu da svjetlo može biti fokusirani, prelama i reflektuje.

Prelamanje proizvodi širok spektar fenomena, uključujući i fatamorgane, duge, optičke iluzije. Zbog refrakcije od debelih čašu piva izgleda potpuniji, a sunce zađe za nekoliko minuta kasnije nego što jeste. Milioni ljudi koriste prelomna moć da ispravi vizije nedostataka uz pomoć naočala ili kontaktnih leća. Ako shvatimo ta svojstva svjetlosti i upravljanje, možemo vidjeti detalji nevidljivi golim okom, bez obzira na to da li su na mikroskop slajd ili u dalekoj galaksiji.