La fenomeno de refracción de la lumo - ĝi ... La leĝo de refrakto de lumo

La fenomeno de refracción de la lumo - estas natura fenomeno kiu okazas, kiam la ondo vojaĝas de unu materialo al alia, dum kiuj lia rapido varias. Vide, ĝi similas ke ĝi ŝanĝas la direkto de disvastigo.

Fiziko: refrakto de lumo

Se la incidento trabo frapas la interfaco inter la du amaskomunikiloj en angulo de 90 °, tiam nenio okazas, ĝi daŭrigas por movi en la sama direkto en rekta angulo al la interfaco. Se la angulo de efiko malsama 90 °, refrakta fenomeno okazas. Tiu ekzemplo produktas strangajn efektojn kiel la ŝajna frakturo celon parte mergita en akvo aŭ miraĝo vidis en la varmaj dezerto sablo.

Historio de malkovro

En la unua jarcento antaŭ Kristo. e. Greka geografo kaj astronomo Ptolemeo provis matematike ekspliki la refrakto, sed la leĝo proponita de li poste montriĝis nefidinda. En la jarcento jarcento. Nederlanda matematikisto Willebrord Snell evoluigis la leĝon, kiu determinas la kvanton rilataj al la rilatumo de la incidento kaj refractados anguloj, kiu poste estis nomita la indekso de refrakto materialo. Fakte, ju pli la substanco povas refractarse lumo, la pli alta la indico. Krajono en la akvo "rompita" ĉar la radioj venas de ĝi, ŝanĝi vian vojon en la aero-akvo interfaco antaŭ atingi la okulo. Al la seniluziiĝo de Snell, li ne sukcesis trovi la kaŭzo de tiu efiko.

En 1678, alia nederlanda sciencisto Christiaan Huygens disvolvis matematikan rilaton kiu klarigas la observoj Snell kaj proponis, ke la fenomeno de refracción de la lumo - estas la rezulto de varianta la rapido al kiu la trabo trapasas la du medioj. Huygens decidis ke la sinteno anguloj de lumo pasanta tra du materialoj kun malsamaj indicoj de refracción devas esti egala al la rilatumo de ĝia rapido en ĉiu materialo. Tiel, postula ke en meza havanta pli altan indicon de refracción, la lumo moviĝas malpli rapide. Alivorte, la rapido de lumo tra la materialo estas inverse proporcia al la refrakta indico. Kvankam la leĝo estis poste konfirmita eksperimente, por multaj esploristoj tiutempe ne estis evidenta, t. Por. Neniu fidinda per mezuri la rapidon de la lumo. Sciencistoj opiniis, ke ĝi ne dependas de la rapido de la materialo. Nur 150 jarojn post Huygens 'lumrapido morto estis mezurita kun sufiĉa precizeco, provante lin dekstre.

Absoluta indekso de refrakto

Absoluta refrakta indico n de la travidebla materialo aŭ materialo estas difinita kiel la relativa rapido de lumo pasas therethrough relativa al la rapido en vacuo: n = c / v, kie c - rapido de la lumo en vakuo, kaj v - en la materialo.

Evidente, la refracción de la lumo en vakuo, sen iu substanco ne ĉeestas kaj estas absoluta figuro 1. Por aliaj travidebla materialoj tiu valoro estas pli granda ol 1. refrakto de lumo en la aero povas esti uzata por kalkuli la nekonataj parametroj materialoj (1.0003).

Snell Leĝo

Ni enkondukos iun difinoj:

• la incidento trabo - trabo, kiu estas proksima al la disiĝo meza;
• faligi punkto - la apartiga punkto ĉe kiu ĝi falas;
• la refractados radio lasante la apartiga amaskomunikiloj;
• normala - linio desegnita perpendikulara al la disiĝo ĉe la punkto de efiko;
• angulo de efiko - la angulo inter la normala kaj la incidento trabo;
• determini la refrakta angulo povas esti kiel la angulo inter la refractados radio kaj la normala.

Laŭ la leĝoj de refrakto:

1. La incidento, la refractados radio kaj la normala estas en la sama ebeno.
2. La rilatumo de sinojn de la anguloj de efiko kaj refrakto estas la rilatumo de la refracción koeficientoj de la unua kaj dua meza: peko i / peko r = n r / n mi.

La leĝo de refrakto de lumo (Snell) priskribas la interrilaton inter la anguloj de la du ondoj kaj indicoj de refracción de la du amaskomunikiloj. Kiam ondo pasas de malpli refrakta meza (ekz aero) je refrakta (ekz, akvo), ĝia rapido gutoj. Male, kiam la lumo pasas de la akvo en la aero, la rapido pliigas. La angulo de efiko al la unua meza relativa al la normala angulo de refracción kaj la dua estos varii proporcia al la diferenco en refrakta indico inter la du materialoj. Se ondo pasas de meza kun malalta koeficiento de meza kun pli alta, ĝi dublas al normalaj. Se male, ĝi estos forigita.

La relativa refrakta indico

Lumo refrakto leĝo montras, ke la rilatumo de la sinuso de la incidento kaj refractados anguloj egalas konstanta kiu estas la rilatumo de la rapidecoj de la lumo en ambaŭ amaskomunikiloj.

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

Interrilato n _r / n _mi nomiĝas relativa indekso de refrakto por ĉi tiuj substancoj.

Kelkaj fenomenoj kiuj estas la rezulto de refrakto ofte vidita en ĉiutaga vivo. La efiko de "rompita" krajono - unu el la plej komunaj. Okuloj kaj cerbo sekvi la radioj reen en la akvo, kvazaŭ ili ne refracta, kaj venanta de la objekto laŭ rekta linio, kreante virtuala bildo kiu aperas je malpli grandan profundon.

dispersión

Zorga mezuradoj montras ke la refracción de la lumo ondolongo emisión aŭ koloro havas grandan influon. Alivorte, substanco havas multajn refrakta indico kiu povas varii kun ŝanĝo de la koloro aŭ longitudo de ondo.

Tia ŝanĝo okazas en ĉiuj travidebla amaskomunikiloj kaj estas nomita dispersión. La grado de dispersión de la aparta materialo dependas de kiel la refrakta indico varias kun ondolongo. Kun kreskanta ondolongo fariĝas malpli prononcita fenomeno de refracción de la lumo. Tiu estas konfirmita de la fakto, ke purpura refractarse pli ol ruĝaj, ĉar lia longitudo de ondo estas pli mallonga. Pro dispersión en la kutima vitro okazas konata forkiĝanta lumo en liaj komponantoj.

vastiĝo de la lumo

Fine de la jarcento jarcento, Sir Isaak Nyuton efektivigis serion de eksperimentoj kiuj kondukis al lia malkovro de la videbla spektro, kaj montris, ke blanka lumo konsistas de ordigita aro de koloroj kiuj iras de purpura tra blua, verda, flava, oranĝa kaj ruĝa broĉon. Laborante en la kurtenita ĉambro, Neŭtono metis glason prismo en mallarĝa trabo penetras tra truo en fenestro ŝutroj. Kiam pasante tra prismo refracta lumo - la vitra projekti ĝin sur ekrano en ordita spektro.

Neŭtono konkludis, ke blanka lumo estas miksaĵo de malsamaj koloroj, kaj ke la prismo "disjxetas" la blanka lumo, refracting ĉiu koloro de malsama angulo. Neŭtono ne dividas kolorojn aprobante ilin tra dua prismo. Sed kiam li metis la dua prismo estas tre proksime al la unua, tiel ke ĉiuj koloroj disvastigita kaj iris en la duan prismo, la esploristoj trovis, ke la koloroj estas recombined denove por formi blankan lumon. Tiu malkovro konvinke pruvis la spektrokonsisto de lumo kiu povas esti facile dividita kaj konektita.

dispersión fenomeno ludas ŝlosilan rolon en grandan nombron da malsamaj fenomenoj. Ĉielarko estas la rezulto de la refracción de la lumo en gutoj de pluvo, farante impresa vido de la descomposición spektra, simila al tio, kio okazas en la prismo.

La kritika angulo kaj totala interna reflekto

Kiam pasante tra duona kun alta indekso de refrakto en meza kun pli malalta movado vojon de la ondoj difinita de la angulo de efiko rilate al disiĝo de la du materialoj. Se la angulo de efiko superas certan valoron (depende de la indekso de refrakto de la du materialoj), ĝi atingas punkton kie lumo ne refracta al duona kun suba indekso.

Kritika (aŭ limo) la angulo difinita kiel la angulo de efiko, rezultigante la angulo de refracción de 90 °. Alivorte, la angulo de efiko malpli ol la kritika refrakto okazas, kaj kiam ĝi estas egala al ĝi, la refractados trabo pasas laŭlonge de la spaco kiu disigas la du materialoj. Se la angulo de efiko superas la kritika, la lumo reflektas reen. Tiu fenomeno estas konata kiel tuta interna reflekto. Ekzemploj de ĝia uzo - diamantoj kaj optikaj fibroj. La tranĉita diamanto antaŭenigas totala interna reflekto. La plimulto de la radioj eniras tra la pinto de la diamanto, estos reflektitaj ĝis ili atingos la supra surfaco. Jen kion donas diamantoj ilia briletado. La optika fibro estas glaso "hararo", estas tiel maldika, ke kiam lumo eniras la fino, ĝi ne povas eskapi. Kaj nur kiam la trabo atingas la alia fino, li povos forlasi la fibro.

Kompreni kaj administri

Optika aparatoj, kiu iras de mikroskopoj kaj teleskopoj al fotiloj, video proyectores, kaj eĉ la homa okulo povas fidi la fakto ke lumo povas esti enfokusigita, refractados kaj reflektis.

Refracción produktas ampleksan gamon de fenomenoj, inkluzive de miraĝoj, ĉielarkoj, optikaj iluzioj. Pro la refrakto de densa muroj glason da biero ŝajnas esti pli kompleta, kaj la suno iras malsupren dum kelkaj minutoj poste ol ĝi efektive estas. Milionoj da homoj uzas refrakta potenco por korekti vizion difektojn kun la helpo de okulvitroj aŭ lensoj de kontakto. Komprenante tiuj ecoj de lumo kaj mastrumado, ni povas vidi detalojn nevidebla al la nuda okulo, sendepende de ĉu ili estas sur mikroskopo glito aŭ en malproksima galaksio.