Šviesos elementų, įstatymų ir eksperimentų refrakcija



The šviesos lūžimas yra optinis reiškinys, atsirandantis, kai šviesos smūgiai įstrižai į dvi skirtingos lūžio rodiklio terpės atskyrimo paviršių. Tokiu atveju šviesa keičia jo kryptį ir greitį.

Refrakcija vyksta, pavyzdžiui, kai šviesa eina iš oro į vandenį, nes vanduo turi mažesnį lūžio rodiklį. Tai reiškinys, kuris puikiai matomas baseine, stebint, kaip kūno formos po vandeniu skiriasi nuo krypties, kurią jos turėtų turėti.

Tai reiškinys, kuris paveikia skirtingus bangų tipus, nors šviesos atvejis yra labiausiai reprezentatyvus ir tas, kuris turi daugiau buvimo mūsų kasdienėje aplinkoje.

Šviesos lūžio paaiškinimą pasiūlė olandų fizikas Willebrordas Snell van Royenas, kuris sukūrė įstatymą, kuris paaiškino, kad jis buvo žinomas kaip Snell įstatymas.

Kitas mokslininkas, kuris ypatingą dėmesį skyrė šviesos lūžimui, buvo Izaokas Niutonas. Norėdami tai ištirti, jis sukūrė garsų stiklo prizmę. Prizme šviesa įsiskverbia į jį vienu iš jo veidų, lūžinėja ir skyla skirtingomis spalvomis. Tokiu būdu per šviesos lūžio reiškinį paaiškėjo, kad balta šviesa susideda iš visų vaivorykštės spalvų.

Indeksas

  • 1 Refrakcijos elementai
    • 1.1 Šviesos lūžio rodiklis skirtingose ​​laikmenose
  • 2 Refrakcijos įstatymai
    • 2.1 Pirmasis lūžio įstatymas
    • 2.2 Antrasis refrakcijos įstatymas
    • 2.3 Fermato principas
    • 2.4 Snello įstatymo pasekmės
    • 2.5 Ribinis kampas ir bendras vidinis atspindys
  • 3 Eksperimentai
    • 3.1 Priežastys 
  • 4 Šviesos lūžimas kasdien
  • 5 Nuorodos 

Refrakcijos elementai

Pagrindiniai elementai, į kuriuos reikia atsižvelgti atliekant šviesos lūžio tyrimą, yra šie: - Atsitiktinė spinduliuotė, kuri yra įstrižai spinduliuojantis dviejų fizinių laikmenų atskyrimo paviršius; kuris yra spindulys, kertantis terpę, keičiantis jo kryptį ir greitį. - Įprasta linija, kuri yra įsivaizduojama linija, statmena abiejų laikmenų atskyrimo paviršiui. - Dažnio kampas (i), kuris apibrėžiamas kaip kampas, kurį sudaro atsitiktinis spindulys su normaliu. - Refrakcijos kampas (r), kuris apibrėžiamas kaip kampas, kurį sudaro normalus ir lūžio spindulys.

-Be to, reikėtų atsižvelgti į terpės lūžio rodiklį (n), kuris yra šviesos greičio vakuume ir šviesos greičio terpėje santykis..

n = c / v

Šiuo atžvilgiu verta prisiminti, kad šviesos greitis vakuume siekia 300 000 000 m / s.

Šviesos refrakcijos indeksas skirtingose ​​laikmenose

Šviesos lūžio rodiklis kai kuriose dažniausiai naudojamose priemonėse yra:

Refrakcijos įstatymai

„Snell's Law“ dažnai vadinama refrakcijos teise, bet tiesa, kad galima sakyti, kad lūžio įstatymai yra du.

Pirmasis lūžio įstatymas

Atsitiktinis spindulys, lūžęs spindulys ir normalus spindulys yra toje pačioje erdvės plokštumoje. Šiame įstatyme, kuris taip pat buvo padarytas „Snell“, taip pat taikoma refleksija.

Antrasis refrakcijos įstatymas

Antrąjį refrakcijos ar Snello įstatymą lemia ši formuluotė:

n1 sen i = n2 sen r

Būdamas n1 terpės, iš kurios gaunama šviesa, lūžio rodiklis; i dažnio kampas; n2 terpės, kurioje lūžta šviesa, lūžio rodiklis; r lūžio kampą.

Fermato principas

Nuo minimalaus „Fermat“ laiko ar principo pradžios galime padaryti išvadą ir atspindžio įstatymus, ir refrakcijos įstatymus, kuriuos ką tik matėme.

Šis principas patvirtina, kad tikroji trajektorija, kuri seka šviesos spinduliu, judančiu tarp dviejų erdvės taškų, yra ta, kuri reikalauja mažesnio laiko, kad peržengtų.

Snello įstatymo pasekmės

Kai kurios tiesioginės pasekmės, padarytos iš ankstesnės išraiškos, yra šios:

a) Jei n2 > n1 ; sen r < sen i o sea r < i

Taigi, kai šviesos spindulys eina iš terpės, turinčios mažesnį lūžio rodiklį, prie terpės, turinčios didesnį lūžio rodiklį, refrakcijos spindulys yra normalus.

b) Jei n2 < n1 ; sen r> sin i arba r> i

Taigi, kai šviesos spindulys eina iš terpės, turinčios didesnį lūžio rodiklį, į terpę su žemesniu indeksu, lūžio spindulys nukrypsta nuo įprastos.

c) Jei dažnio kampas yra nulis, refrakcijos pluošto kampas taip pat yra nulis.

Ribinis kampas ir bendras vidinis atspindys

Kita svarbi „Snell“ įstatymo pasekmė yra žinomas kaip ribinis kampas. Tai pavadinimas, nurodomas 90 ° kampo lūžio kampui.

Kai taip atsitinka, lūžio spindulys juda lygiai su abiejų laikmenų atskyrimo paviršiumi. Šis kampas taip pat vadinamas kritiniu kampu.

Kampams virš ribinio kampo atsiranda reiškinys, vadinamas visišku vidiniu atspindžiu. Kai taip atsitinka, lūžio nėra, nes visas šviesos spindulys atsispindi viduje. Bendras vidinis atspindys pasireiškia tik tada, kai perkeliama iš didesnės lūžio rodiklio į terpę su mažesniu lūžio rodikliu.

Vienas iš viso vidinio atspindžio pritaikymo yra šviesos laidumas per optinį pluoštą be energijos praradimo. Dėl to galime mėgautis dideliais duomenų perdavimo spartais, kuriuos siūlo šviesolaidiniai tinklai.

Eksperimentai

Labai paprastas eksperimentas, galintis stebėti refrakcijos reiškinį, yra įvesti pieštuką ar švirkštimo priemonę stikline vandens. Dėl šviesos lūžio, panardinamo rašiklio arba pieštuko dalis atrodo šiek tiek sulūžusi arba nukrypusi nuo trajektorijos, kurią galima tikėtis..

Taip pat galite pabandyti atlikti panašų eksperimentą su lazeriniu žymikliu. Žinoma, reikia įpilti keletą lašų pieno į stiklinę vandens, kad pagerėtų lazerio šviesos matomumas. Tokiu atveju rekomenduojama eksperimentą atlikti silpnai apšviestomis sąlygomis, kad būtų galima geriau įvertinti šviesos spindulių kelią.

Abiem atvejais įdomu išbandyti skirtingus pasipriešinimo kampus ir stebėti, kaip lūžio kampas kinta, nes šie pokyčiai.

Priežastys 

Šio optinio efekto priežastys turi būti ieškomos lūžus šviesai, dėl kurios pieštuko (arba lazerio spindulio) atvaizdas pasirodo nukreiptas po vandeniu, atsižvelgiant į vaizdą, kurį matome ore.

Šviesos lūžimas kasdien

Šviesos susitraukimas gali būti pastebimas daugelyje mūsų kasdienių situacijų. Kai kurie iš mūsų jau juos pavadino, kiti mes juos paminėsime.

Viena iš refrakcijos pasekmių yra ta, kad baseinai atrodo mažesni nei jie iš tikrųjų yra.

Kitas refrakcijos efektas yra vaivorykštė, kuri atsiranda dėl to, kad šviesa yra suskaidyta praeinant vandens lašelius atmosferoje. Tas pats reiškinys atsiranda tada, kai šviesos spindulys eina pro prizmę.

Kita šviesos lūžio pasekmė yra ta, kad mes stebime Saulės saulėlydį, kai tai buvo kelios minutės, nes ji tikrai įvyko.

Nuorodos

  1. Šviesa (n.d.). Vikipedijoje. Gauta 2019 m. Kovo 14 d., Iš en.wikipedia.org.
  2. Burke, John Robert (1999). Fizika: dalykų prigimtis. Meksikas: Tarptautiniai Thomson redaktoriai. 
  3. Bendras vidinis atspindys (n.d.). Vikipedijoje. Gauta 2019 m. Kovo 12 d., Iš en.wikipedia.org.
  4. Šviesa (n.d.). Vikipedijoje. Gauta 2019 m. Kovo 13 d., Iš en.wikipedia.org.
  5. Lekner, John (1987). Elektromagnetinių ir dalelių bangų atspindžio teorija. Springer.
  6. Refrakcija (n.d.). Vikipedijoje. Gauta 2019 m. Kovo 14 d., Iš en.wikipedia.org.
  7. Crawford jr., Frank S. (1968). Bangos (Berkeley Physics Course, 3 tomas)), McGraw-Hill.