Fenomen lom svjetlosti - to ... zakon loma svjetlosti

Fenomen loma svjetlosti - je prirodna pojava koja se javlja svaki put val putuje od jednog do drugog materijala, naznačen time, da njegova brzina varira. Vizualno, čini se da mijenja smjer širenja.

Fizika: lom svjetla

Ako se incident zraka udari sučelje između dva medija pod kutom od 90 °, a zatim se ništa ne događa, on i dalje kretati u istom smjeru pod pravim kutom u odnosu na sučelje. Ako je kut upada različit od 90 °, javlja loma fenomen. Ovaj primjer daje čudne efekte kao što su prividne prijeloma objekt djelomično uronjen u vodu ili fatamorgana vidio u vrućem pustinjskom pijesku.

Povijest otkrića

U prvom stoljeću prije Krista. e. Grčki geograf i astronom Ptolomej je pokušao matematički objasniti lom, ali zakon je predložila mu kasnije ispostavilo da je nepouzdana. U XVII stoljeću. Nizozemski matematičar Willebrord Snellius razvio zakon kojim se određuje iznos se odnosi na omjer incidenta i lomljena kuteva, koji je kasnije nazvan indeks loma materijala. U stvari, više je tvar može lomiti svjetlost, to je veća brzina. Olovka u vodi „slomljen”, jer su zrake dolaze od njega, promijeniti svoj put na sučelju zrak-voda prije dolaska na oku. Na razočaranje Snellom, on nije uspio pronaći uzrok tom smislu.

1678. godine, još jedan nizozemski znanstvenik Christiaan Huygens razvio matematički odnos koji objašnjava zapažanja Snell i predložio da se fenomen loma svjetlosti - je rezultat različitih brzina pri kojoj se zraka prolazi kroz dva okruženja. Huygens je utvrdio da je stav kutovi svjetlosti koja prolazi kroz dva materijala s različitim indeksima loma mora biti jednak omjeru njegove brzine u svakom materijalu. Dakle, činjenica je da se u mediju koji ima viši indeks loma, svjetlo se kreće sporije. Drugim riječima, da je brzina svjetlosti kroz materijal je obrnuto proporcionalna indeksa loma. Iako zakon naknadno je potvrđeno eksperimentalno, za mnoge istraživače u to vrijeme nije bilo očito, t. Da. Nema pouzdan način za mjerenje brzine svjetlosti. Znanstvenici su mislili da to ne ovisi o brzini materijala. Samo 150 godina nakon brzini Huygensove svjetlosti smrti mjeriti s dovoljnom točnošću, dokazujući mu pravo.

Apsolutni indeks loma

Apsolutni indeks loma n od prozirnog materijala ili materijala se definira kao relativne brzine u kojem se svjetlo prolazi načinjen u njemu u odnosu na brzinu u vakuumu: n = c / v, pri čemu C - brzina svjetlosti u vakuumu, a v - u materijalu.

Očito je lom svjetlosti u vakuumu, bez bilo koje tvari u odsutnosti, tu je apsolutni slici 1. Za druge transparentnih materijala je ova vrijednost veća od 1. lom svjetlosti u zraku se može koristiti za izračunavanje nepoznatih parametara materijala (1.0003).

Snell zakon

Mi smo predstaviti neke definicije:

• incident zraka - snop koji je u neposrednoj blizini u medij za razdvajanje;
• kap točka - točku za odvajanje na kojoj pada;
• lomi zraka ostavljajući medija za odvajanje;
• normalno - crta povučena okomito odvajanja na mjestu učestalosti;
• upadni kut - kut između normalnog i upadnog snopa;
• određivanje refrakcije kut može biti kao kut između prelamaju zrake i normalno.

Prema zakonima loma:

1. Incident je lomljena zraka i normalno su u istoj ravnini.
2. Omjer sines kuteva učestalosti i lom je omjer refrakcije koeficijenata prvog i drugog medija: sin i / sin r = n r / n i.

Zakon loma svjetlosti (Snellom) opisuje odnos između kutova dvaju valova i indeksi loma dvaju medija. Kada val prolazi s manjim loma mediju (na primjer zrak) na loma (na primjer voda), njegova brzina pada. S druge strane, kada svjetlost prolazi iz vode u zrak, na povećanje brzine. Kut upada u prvi srednje u odnosu na normalnu kuta loma, a drugi će se razlikovati proporcionalna razlici u indeks loma između dva materijala. Ako se val prelazi iz medija s niskim koeficijentom medij s većim, to savija prema normalno. A ako naprotiv, ona će biti uklonjena.

Relativna indeks loma

Lom svjetlosti zakon pokazuje da je omjer sinus incidenta i lomi kutova jednaka konstanta koja je omjer od brzine svjetlosti u dva medija.

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

Odnos n _r / n _i naziva se relativni indeks loma za ove tvari.

Broj pojava koje su posljedica loma često vidjeti u svakodnevnom životu. Učinak „slomljena” olovka - jedna od najčešćih. Oči i mozak slijediti zrake natrag u vodu, kao da nisu bili lomi, a dolaze iz objekta u ravnoj liniji, stvarajući virtualnu sliku koja se prikazuje na manjoj dubini.

disperzija

Pažljivo mjerenja pokazuju da je lom svjetlosti valne duljine emisije ili boje imaju veliki utjecaj. Drugim riječima, tvar ima mnogo indeks loma koji može varirati s promjenom boje ili valnoj duljini.

Takva promjena se odvija u svim prozirnim medijima i naziva se disperzija. Stupanj disperzije pojedinog materijala ovisi o tome kako je indeks loma varira s valnom duljinom. S povećanjem valne duljine postaje manje izražen fenomen loma svjetlosti. To potvrđuje i činjenica da je ljubičasta prelamaju preko crvene, jer je njegova valna duljina kraća. Zbog disperzije na uobičajen staklo nastaje poznati cijepanje svjetlo u njegove sastavne dijelove.

širenje svjetlosti

Krajem XVII stoljeća, Sir Isaak Nyuton proveo niz eksperimenata koji su doveli do otkrića vidljivog spektra, te je pokazala da je bijela svjetlost sastoji od uređenog niz boja, od ljubičaste do plave, zelene, žute, narančaste i crvene dorade. Rad u zamračenoj prostoriji, Newton je stavio staklenu prizmu u uski snop prodire kroz rupu u škure. Prilikom prolaska kroz prizmu lomi svjetlost - staklo da ga projicirati na zaslon na uređen spektra.

Newton je zaključio da je bijela svjetlost je mješavina različitih boja, te da prizmu „rasipa” bijelu svjetlost, refracting svaku boju iz drugog kuta. Newton nije mogao podijeliti boje ih prolazi kroz drugu prizmu. No, kad je stavio drugi prizma je vrlo blizu prve, tako da su sve boje raspršena i otišao u drugu prizmu, istraživači su otkrili da su boje opet ponovo sastave bijelo svjetlo. Ovo otkriće uvjerljivo dokazao spektralna sastav svjetla koji se može lako podijeliti i spojiti.

disperzija fenomen igra ključnu ulogu u velikom broju različitih fenomena. Duga je rezultat loma svjetlosti u kapi kiše, izradu impresivan pogled na spektralne dekompozicije, slično onome što se događa u prizmi.

Kritični kut i potpuno unutarnje odbijanje

Prilikom prolaska kroz medij s većim indeksom loma u mediju s nižom put kretanja valova definiranim kutom upada u odnosu na odvajanje dvaju materijala. Ako je kut upada prelazi određenu vrijednost (ovisno o indeksu loma od dva materijala), ne dosegne točku gdje svjetlost ne lomi se na medij s nižim indeksom.

Kritična (ili granica) kut definiran kao kut upada, što dovodi do kuta loma od 90 °. Drugim riječima, što je kutu upada manje nego dođe do kritične lom, a kad je jednak to, lomi zrake prolazi duž prostora razdvaja dva materijala. Ako je kut upada veći od kritične, svjetlo se reflektira natrag. Ovaj fenomen je poznat kao potpuno unutarnje odbijanje. Primjeri njegove uporabe - dijamanti i optička vlakna. Rez dijamant promiče potpuno unutarnje odbijanje. Većina zrake koje ulaze kroz vrhu dijamanta, odrazit će se sve dok ne dođete do gornje površine. To je ono što daje dijamanti njihov sjaj. Optičko vlakno je čaša „Kosa”, su tako tanki da kada svjetlost ulazi u jedan kraj, ne može pobjeći. A tek kad je zraka dosegne drugi kraj, on će biti u mogućnosti da napuste vlakana.

Razumjeti i upravljati

Optički uređaji, od mikroskopa i teleskopa za fotoaparate, video projektori, pa čak i ljudsko oko može osloniti na činjenicu da svjetlo može biti usmjerena, prelamaju i ogleda.

Lom proizvodi širok raspon pojava, uključujući i fatamorgane, duge, optičkim iluzijama. Zbog loma jednog sa debelim čašu piva čini se da je potpuna, a sunce zalazi za nekoliko minuta kasnije nego što zapravo jest. Milijuni ljudi koriste refrakcijske snage za ispravljanje vida nedostatke uz pomoć naočala ili kontaktnih leća. By razumijevanje tih svojstava svjetlosti i upravljanja, možemo vidjeti detalje nevidljive golim okom, bez obzira na to da li su na mikroskopskom stakalcu ili u dalekoj galaksiji.