Zjawisko załamania światła – to … Prawo załamania światła

Zjawisko załamania światła – jest zjawiskiem naturalnym, które występuje za każdym razem, gdy fala przechodzi z jednego materiału na drugi, przy czym jego prędkość jest zmienna. Wizualnie wydaje się, że zmienia kierunek propagacji.

Fizyka: załamanie światła

Jeśli padająca wiązka pada na styku pomiędzy dwoma mediami pod kątem 90 °, to nie nastąpi, to w dalszym ciągu poruszają się w tym samym kierunku, prostopadle do złącza. Jeżeli kąt padania różnym od 90 °, następuje zjawisko załamania. W tym przykładzie wytwarza dziwne efekty, takie jak pozorna przedmiotu na pękanie częściowo zanurzony w wodzie lub złudzenie widać na gorąco piasek pustynny.

Historia odkrycia

W pierwszym wieku pne. e. Grecki geograf i astronom Ptolemeusz próbował matematycznie wyjaśnić załamania, ale prawo proponowane przez niego później okazało się zawodne. W XVII wieku. Holenderski matematyk Willebrord Snell opracował ustawę, która określa ilość związanego ze stosunkiem incydentu i załamanym kątami, który został później nazwany indeks refrakcji materiału. W rzeczywistości, im bardziej dana substancja jest w stanie załamują światło, tym wyższa stawka. Ołówek w wodzie „złamane”, ponieważ promienie pochodzące z niej zmienić swój sposób na granicy faz woda-powietrze przed dotarciem do oka. Ku rozczarowaniu Snell, nie udało się znaleźć przyczynę tego zjawiska.

W 1678 roku, kolejny holenderski uczony Christiaan Huygens opracował matematyczny związek, który wyjaśnia uwagi Snella i zasugerował, że zjawisko załamania światła – jest wynikiem różnej prędkości, przy której wiązka przechodzi przez dwóch środowiskach. Huyghens Ustalono, że kąty położenia światła przechodzącej przez dwa materiały o różnych współczynnikach załamania, musi być równa stosunkowi jego prędkości w każdym materiale. Tak więc, uważa się, że w środowisku o wyższym współczynniku załamania światła, światło porusza się wolniej. Innymi słowy, prędkość światła w materiale jest odwrotnie proporcjonalna do współczynnika załamania światła. Mimo, że prawo zostało następnie potwierdzone doświadczalnie, dla wielu badaczy w tym czasie nie było oczywiste, t. To. Brak niezawodne sposoby pomiaru prędkości światła. Naukowcy myśleli, że to nie zależy od prędkości materiału. Zaledwie 150 lat po prędkością światła Huygensa śmierci mierzono z wystarczającą dokładnością, udowadniając mu rację.

Bezwzględny współczynnik załamania światła

Bezwzględna współczynnika załamania n przezroczystego materiału lub materiału, określa się jako względną prędkość, przy której światło przechodzi przezeń w stosunku do prędkości w próżni: n = c / v, gdzie c – prędkość światła w próżni, a v – w materiale.

Oczywiście załamania światła w próżni, pozbawione substancji nie występuje i nie jest absolutnie figura 1 inne materiały przezroczyste wartość ta jest większa niż 1. załamania światła w powietrzu może być używany do obliczania nieznanych parametrów materiałowych (1.0003).

Prawo Snelliusa

Wprowadzamy pewne definicje:

• padająca wiązka – belka, która znajduje się w pobliżu czynnika rozdzielającego;
• spadek punkt – punkt separacji, w którym wchodzi on;
• załamanego promień opuszczania nośnika separacji;
• normalny – linia przebiegająca prostopadle do rozdzielania w punkcie padania;
• Kąt padania – kąt pomiędzy normalną i padającej wiązki;
• określić kąt załamania może wynosić od kąta między promieniem załamaniu i normalnej.

Zgodnie z prawem załamania:

1. Incydentu załamanego ray normalny w tej samej płaszczyźnie.
2. Stosunek sinusa kątów padania i załamania jest stosunek współczynników załamania pierwszego i drugiego medium: sin i / sin R = n r / n i.

Prawo załamania światła (Snell) opisuje związek pomiędzy kątami dwóch fal i współczynnikami załamania obu nośników. Gdy fala przechodzi z mniejszym współczynniku załamania ośrodka (na przykład powietrza) o współczynniku załamania światła (na przykład woda), jego prędkość spada. Z drugiej strony, gdy światło przechodzi z wodą w powietrzu, zwiększa się prędkości. Kąt padania do pierwszego czynnika w stosunku do normalnego kąt załamania światła, a drugi będzie się zmieniać proporcjonalnie do różnicy współczynnika załamania pomiędzy dwoma materiałami. Jeśli fala przechodzi z ośrodka o niskim współczynniku nośniku z wyższym, ugina w kierunku normalnym. A jeśli wręcz przeciwnie, zostanie on usunięty.

Względny współczynnik załamania

Prawo załamania światła oznacza, że stosunek sinusa zdarzenia i załamanej kątami równymi stała, która jest stosunkiem do prędkości światła w dwóch mediów.

_{sin i / sin R = N R} / n i = (C / V R) / (C / Vi) = V I / VR

n stosunek _R / n _{I określany} jest jako względny współczynnik załamania światła dla tych substancji.

Wiele zjawisk będących wynikiem załamania często widział w życiu codziennym. Efekt „złamanym ołówkiem” – jeden z najbardziej powszechne. Oczy i mózg śledzić promienie z powrotem do wody, jak gdyby nie były załamane, a pochodzące z obiektu w linii prostej, tworząc wirtualny obraz, który pojawia się na mniejszej głębokości.

dyspersja

Staranne pomiary wykazują, że załamanie światła o długości fali emisji i koloru mają duży wpływ. Innymi słowy, substancja ma wiele współczynnik załamania światła , które mogą się różnić ze zmianą koloru lub długości fali.

Taka zmiana ma miejsce we wszystkich mediach transparentnych i nazywa się dyspersją. Stopień dyspersji danego materiału zależy od tego, jak współczynnik załamania zmienia się wraz z długością fali. Wraz ze wzrostem długości fali staje się mniej wyraźne zjawisko załamania światła. Potwierdza to fakt, że fioletowy załamują więcej niż czerwone, ponieważ jego długość fali jest krótsza. W związku z dyspersji w szkle występuje, znany zwykle rozszczepiania światła na komponenty.

Ekspansja świetle

Pod koniec XVII wieku, Sir Isaak Nyuton przeprowadzili serię eksperymentów, które doprowadziły do odkrycia widma widzialnego, i wykazał, że białe światło składa się z uporządkowanego gamie kolorów, od purpury przez niebieski, zielony, żółty, pomarańczowy i czerwony wykończenia. Praca w zaciemnionym pomieszczeniu, Newton umieszczony pryzmat szklanego do wąskiej wiązki przenika przez otwór w okiennic. Po przejściu przez pryzmat załamuje światło – szkło do rzutować go na ekranie w uporządkowanym widma.

Newton stwierdzono, że światło białe jest mieszaniną różnych kolorach i pryzmat „rozprasza” białe światło załamujących każdego koloru z innej perspektywy. Newton nie mógł dzielić kolory przepuszczając je przez drugi pryzmat. Ale kiedy włożył drugi pryzmat jest bardzo zbliżony do pierwszego, tak że wszystkie kolory rozproszone i poszedł do drugiego pryzmatu, naukowcy odkryli, że kolory są rekombinowane ponownie tworząc białe światło. Odkrycie przekonująco okazało skład widmowy światła, które może być łatwo podzielone i związana.

dyspersja zjawisko odgrywa kluczową rolę w wielu różnych zjawisk. Rainbow jest wynikiem załamania światła w kropli deszczu, dzięki czemu imponującą oczu widmowego rozkładu, podobnego do tego, który występuje w pryzmacie.

Kąt krytyczny i całkowitego wewnętrznego odbicia

Przy przejściu przez medium o wyższym współczynniku załamania światła w środowisku o niższej toru ruchu fal określonych przez kąt natarcia w stosunku do oddzielenia tych dwóch materiałów. Jeżeli kąt padania przekracza określoną wartość (w zależności od współczynnika załamania światła dwóch materiałów), osiąga się punkt, w którym światło nie jest załamany w medium o niższym wskaźniku.

Krytyczne (lub ograniczenie) kąt określony jako kąt padania, w wyniku kąta załamania 90 °. Innymi słowy, kiedy kąt natarcia mniejszy niż występuje krytyczny refrakcji, a kiedy jest ona równa, tym wiązka załamana przepływa wzdłuż przestrzeni oddzielającej dwa materiały. Jeżeli kąt padania przekracza krytyczną, światło jest odbijane z powrotem. Zjawisko to znane jest jako całkowitego wewnętrznego odbicia. Przykłady ich stosowania – diamenty i włókna optyczne. Cięcie diament promuje całkowitego wewnętrznego odbicia. Większość promieni wprowadzanych przez góry diament, zostaną uwzględnione, dopóki nie osiągnie górną powierzchnię. To jest to, co daje ich blask diamentów. Światłowód jest szkło „włosy”, są tak cienkie, że gdy światło przechodzi w jeden koniec, to nie może uciec. I tylko wtedy, gdy belka osiągnie drugi koniec, będzie mógł opuścić błonnika.

Zrozumienia i zarządzania

Urządzenia optyczne, począwszy od mikroskopów i teleskopów do aparatów fotograficznych, projektorów wideo, a nawet ludzkiego oka może polegać na tym, że światło może być skoncentrowane, załamanym i odbitym.

Załamanie produkuje szeroki zakres zjawisk, włączając miraże, tęcze, złudzeń optycznych. Ze względu na załamanie grubościennej szklance piwa wydaje się być bardziej kompletna, a słońce idzie w dół na kilka minut później, niż jest w rzeczywistości. Miliony ludzi korzysta z załamującą w celu skorygowania wady wzroku za pomocą okularów lub soczewek kontaktowych. Poprzez zrozumienie tych właściwości światła i zarządzania, możemy zobaczyć szczegóły niewidoczne gołym okiem, niezależnie od tego, czy są one na szkiełku mikroskopowym lub w odległej galaktyce.