Fenomens refrakcijas gaismas - tas ... Likums refrakcijas gaismas

Par refrakcijas gaismas parādība - ir dabiska parādība, kas rodas ikreiz, kad vilnis pārvietojas no viena materiāla uz otru, kas atšķiras ar to ātrums atšķiras. Vizuāli šķiet, ka maina virzienu izplatīšanos.

Fizika: refrakcijas gaismas

Ja krītošo staru kūļa atsitas saskarni starp abiem medijiem leņķī 90 °, tad nekas nenotiek, tā turpina virzīties tajā pašā virzienā taisnā leņķī pret interfeisu. Ja leņķis atšķiras no 90 °, atstarošanas parādība notiek. Šis piemērs rada dīvainas sekas, piemēram, acīmredzamo lūzuma objektu daļēji iegremdēta ūdenī vai mirāža redzējis karstajā tuksneša smiltīs.

Vēsture atklāšana

Pirmajā gadsimtā pirms mūsu ēras. e. Grieķu ģeogrāfs un astronoms Ptolemajs mēģināja matemātiski izskaidrot laušanu, bet viņa ierosinātā tiesību vēlāk izrādījās neuzticami. Jo XVII gadsimtā. Holandiešu matemātiķis WILLEBRORD SNELLIUS izstrādājusi likumu, kas nosaka summu, kas saistīta ar attiecību atgadījumu un refracted leņķiem, kas vēlāk tika nosaukts refrakcijas indeksa materiāla. Patiesībā, jo vairāk viela spēj lauž gaismu, jo lielāks ātrums. Pencil ūdenī "sadalīti", jo stari nāk no tā, mainīt savu ceļu pie gaisa ūdens interfeiss nesasniedzot acs. Uz vilšanos Snell, viņam nav izdevies atrast cēloni šajā sakarā.

1678., cits holandiešu zinātnieks Kristiāns Heigenss izstrādājuši matemātisku sakarību, kas izskaidro novērojumus Snell un ierosināja, ka šī parādība refrakcijas gaismas - ir rezultāts dažādu ātrumu, ar kādu gaismas iet caur divām vidēm. Huygens noteikts, ka attieksme leņķus gaismu, kas iet caur diviem materiāliem ar dažādiem rādītājiem refrakcijas jābūt vienādam ar attiecību tās ātrumu katrā materiāla. Tātad, tas ir postulāts, ka tādā vidē ar paaugstinātu refrakcijas indeksu, gaisma pārvietojas lēnāk. Citiem vārdiem sakot, gaismas ātrums caur materiāls ir apgriezti proporcionāls atstarošanas indeksu. Lai gan likums vēlāk tika apstiprināts eksperimentāli, daudziem pētniekiem brīdī nebija skaidrs, t. Lai. Nav uzticamu līdzeklis mērīt ātrumu gaismas. Zinātnieki domā, ka tas nav atkarīgs no ātruma materiāla. Tikai 150 gadus pēc Huygens gaismas ātrumā nāves tika mērīts ar pietiekamu precizitāti, kas apliecina viņu tiesības.

Absolūtais indekss refrakcijas

Absolute atstarošanas indeksu n no caurspīdīgā materiāla vai materiālu, tiek definēts kā relatīvo ātrumu, pie kura gaisma iet tai cauri, salīdzinot ar ātrumu vakuumā: n = c / v, kur c - ātrums, gaisma vakuumā, un v - materiālā.

Acīmredzot, refrakcijas gaismas vakuumā, nekādas vielas ir klāt, un pastāv absolūts skaitlis 1. Attiecībā uz citiem caurspīdīgiem materiāliem, šī vērtība ir lielāka nekā 1. refrakcijas gaismas gaisā var izmantot, lai aprēķinātu nezināmo parametru materiālus (1.0003).

Snelliusa likums

Mēs ieviešam dažas definīcijas:

• krītošo staru kūļa - baļķis, kas ir tuvu atdalīšanas vidē;
• drop punkts - atdalīšanas brīdi, kurā tas ietilpst;
• refracted ray atstājot separācijas datu nesēju;
• normāli - līnija, kas novilkta perpendikulāri atdalīšanas vietā, krišanas;
• krišanas leņķis - leņķis starp parasto un staru kūļa;
• noteikt refrakcijas leņķis var būt kā leņķi starp refracted ray un normālā.

Saskaņā ar likumiem refrakcija:

1. Incidents, tad refracted ray un normāli ir vienā plaknē.
2. No Siniša leņķu incidence un refrakcijas koeficients ir attiecība starp refrakcijas koeficientu pirmajā un otrajā barotnē: sin i / sin r = n r / n i.

Par refrakcijas gaismas (Snell) likums apraksta attiecības starp leņķiem divu viļņu un rādītājiem refrakcijas abu mediju. Kad vilnis iet no mazāk refrakcijas nesēju (piem gaisa) pie refrakcijas (piemēram, ūdens), tā ātrums pilieni. Savukārt, ja gaisma iet no ūdens gaisā, ātruma pieaugumu. Par saslimstību leņķis pirmajam vidēja attiecībā pret normālu leņķi refrakcijas un otrā mainīsies proporcionāls starpībai refrakcijas indeksa starp abiem materiāliem. Ja vilnis pāriet no vidēja ar zemu koeficientu barotnē ar augstāku, tas lokās uz normāli. Un, ja, gluži otrādi, tas tiks noņemts.

Relatīvais atstarošanas indeksu

Gaismas refrakcija judikatūras izriet, ka attiecība sine incidenta un refracted leņķis ir vienāds ar konstante, kas ir attiecība ātrumiem gaismas divās medijos.

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

Attiecības n _r / n _i sauc par relatīvo indeksu refrakcijas šo vielu.

Vairāki parādības, kas ir rezultāts refrakcijas bieži redzēt ikdienā. Efekts ir "sadalīti" zīmuli - viena no visbiežāk. Acis un smadzenes sekot starus atpakaļ ūdenī, jo tad, ja tie nav refracted, un nāk no objekta taisnā līnijā, radot virtuālu attēlu, kas parādās pie mazākā dziļumā.

dispersija

Rūpīga mērījumi liecina, ka refrakcijas gaismas viļņa garumu emisijas vai krāsas ir liela ietekme. Citiem vārdiem sakot, viela ir daudz atstarošanas indekss , kas var mainīties atkarībā maiņu krāsu vai viļņa garuma.

Šādas izmaiņas notiek visos pārskatāmi plašsaziņas līdzekļi, un to sauc par dispersijas. Par dispersijas konkrēto materiālu pakāpe ir atkarīga no tā, kā atstarošanas indeksu atšķiras ar viļņa garumu. Ar pieaugošo viļņu garums kļūst mazāk izteikta fenomenu refrakcijas gaismas. To apstiprina fakts, ka purpursarkana lauž vairāk nekā sarkanā, jo tās viļņa garums ir īsāks. Sakarā ar dispersijas parasto stiklu notiek zināma sadalīšanas izgaismotu tās sastāvdaļām.

paplašināšana gaismas

Beigās XVII gadsimtā, sers Isaak Nyuton veica virkni eksperimentu, kas noveda pie viņa atklāšanas redzamā spektra, un ir pierādīts, ka baltā gaisma sastāv no pasūtītās masīva, krāsas, sākot no violeta līdz zila, zaļa, dzeltena, oranža un sarkana apdari. Darbs aptumšotā telpā, Newton ievieto stikla prizmu par šauru staru iekļūst caur caurumu logu slēģi. Kad iet caur prizmu, ir refracted gaisma - stikla projicēt to uz ekrāna, sakārtotā spektrā.

Ņūtons secināja, ka baltā gaisma ir maisījums dažādu krāsu, un ka prizmu "izkaisa" balto gaismu, laušanas katru krāsu no cita leņķa. Newton nevarēja dalīties krāsas, iet tos caur otru prizmu. Bet, kad viņš likts otrais prizma ir ļoti tuvu, pirmkārt, tāpēc, ka visas krāsas izkliedēti un iegāja otrā prizmu, zinātnieki konstatēja, ka krāsas ir atjaunotais atkal veido baltu gaismu. Šis atklājums pārliecinoši pierāda spektrālo sastāvu, gaismu, ko var viegli sadalīt un savienots.

dispersija parādība spēlē galveno lomu lielu skaitu dažādu parādību. Rainbow ir rezultāts refrakcijas gaismas pilieni lietus, padarot iespaidīgs skats spektrālās sadalīšanās, līdzīgi tam, kas notiek prizmu.

Kritiskais leņķi un kopējo iekšējo pārdomu

Kad iet caur vidēja ar augstāku refrakcijas indeksa barotnē ar zemāku brīvo galu viļņiem, ko nosaka krišanas leņķī attiecībā pret atdalīšanas diviem materiāliem. Ja leņķis pārsniedz noteiktu vērtību (atkarībā no refrakcijas indeksa abu materiālu), tas sasniedz punktu, kur gaisma nav refracted vidējā ar zemāku indeksu.

Critical (vai ierobežojums) leņķi definē kā krišanas leņķa, kā rezultātā leņķi refrakcijas 90 °. Citiem vārdiem sakot, kā krišanas leņķis mazāks par kritisko refrakcija notiek, un tad, kad tas ir vienāds ar to, tad refracted gaismas iet gar telpas atdala divus materiālus. Ja leņķis pārsniedz kritisko, gaisma ir atspoguļots atpakaļ. Šis fenomens ir pazīstams kā kopējo iekšējo pārdomu. Piemēri tā izmantošanas - dimanti un optiskās šķiedras. Griezuma dimantu veicina kopējo iekšējo pārdomu. Lielākā daļa no stariem, caur augšpusē dimantu, tiks atspoguļots, līdz tie sasniedz augšējo virsmu. Tas ir tas, kas dod dimanti savu spožumu. Optiskā šķiedra ir stikla "mati", ir tik plānas, ka tad, kad gaisma nonāk vienu galu, tā nevar izvairīties. Un tikai tad, kad gaismas sasniedz otru galu, viņš varēs atstāt šķiedru.

Saprast un pārvaldīt

Optiskās ierīces, sākot no mikroskopu un teleskopi ar kamerām, video projektoru, un pat cilvēka acs var paļauties uz to, ka gaisma var vērsta, refracted un atspoguļots.

Refrakcijas ražo plašu parādību, tai skaitā mirāžas, Rainbows, optisko ilūziju. Sakarā ar refrakcijas biezu sienu glāzi alus, šķiet, ir vairāk pilnīga, un saule iet uz leju, lai dažas minūtes vēlāk, nekā tas patiesībā ir. Miljoniem cilvēku izmanto atstarošanas jaudu, lai labotu redzes defektus, izmantojot brilles vai kontaktlēcas. Izprotot šīs īpašības gaismas un vadību, mēs varam redzēt detaļas neredzams ar neapbruņotu aci, neatkarīgi no tā, vai tie ir uz mikroskopa priekšmetstikliņa vai kādā tālā galaktikā.