Elementy światła, prawa i eksperymenty

światła refrakcja Jest to zjawisko optyczne, które występuje, gdy światło wpływa ukośnie na powierzchni separacji dwóch mediów o innej szybkości refrakcji. Kiedy tak się dzieje, światło zmienia kierunek i prędkość.

Załóż powiedzenie występuje na przykład, gdy światło przechodzi z powietrza do wody, ponieważ ma niższy wskaźnik refrakcji. Jest to zjawisko, które można doskonale zobaczyć w basenie, obserwując, jak forma ciała pod wodą wydaje się odchylić w odniesieniu do kierunku.

Atoma [CC przez 2.5 (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/2.5)]

Jest to zjawisko, które wpływa na różne typy fal, chociaż przypadek światła jest najbardziej reprezentatywny i ten, który ma największą obecność w naszym codziennym dniu.

Wyjaśnienie załamania światła zaoferował holenderski fizyk Willebrord Snell van Royen, który ustanowił prawo wyjaśnione, które stało się znane jako Snell Law.

Innym z naukowców, którzy zwrócili szczególną uwagę na załamanie światła, był Izaak Newton. Aby to zbadać, stworzył słynny szklany pryzmat. W pryzmat światło przenika go przez jedną z twarzy, załamując i rozkładając się w różnych kolorach. Zatem poprzez zjawisko refrakcji światła udowodniło, że białe światło składa się ze wszystkich kolorów tęczy.

[TOC]

Elementy refrakcji

Głównymi elementami, które należy wziąć pod uwagę w badaniu światła załamania, są następujące: -Ray padający, który jest promieniem, który wpływa ukośnie na powierzchni separacji dwóch środków fizycznych. -Promień refrakcyjny, który jest promieniem, który przecina medium, modyfikując jego kierunek i prędkość. -Normalna linia, która jest wyimaginowaną linią prostopadłą do powierzchni separacji dwóch mediów. -Kąt padania (i), który jest zdefiniowany jako kąt, który tworzy padającą wiązkę z normą. -Kąt refrakcji (r), który jest zdefiniowany jako kąt, który tworzy normę z załamanym promieniem.

-Ponadto należy również rozważyć wskaźnik refrakcji (N) pożywki, który jest stosunkiem prędkości światła w próżni i prędkości światła pośrodku.

Może ci służyć: ciała świetliste: cechy i sposób, w jaki generują własne światło

N = c/v

W związku z tym należy pamiętać, że prędkość światła w próżni przyjmuje wartość 300.000.000 m/s.

Lekka indeks refrakcji w różnych mediach

Wskaźniki światła refrakcji w niektórych z najczęstszych mediów to:

Przepisy dotyczące refrakcji

Często odniesiono się do prawa Snella jako prawa załamania, ale prawda jest taka, że ​​można powiedzieć, że prawa refrakcji to dwa.

Pierwsze prawo załamania

Ray incydent, promień refrakcyjny i normalny znajdują się w tej samej płaszczyźnie przestrzeni. W tym prawie, odliczonym również przez Snella, stosuje się również refleksję.

Drugie prawo załamania

Drugim prawem refrakcji lub prawa Snella zależy od następującego wyrażenia:

N₁ sin i = n₂ Sin r

Bycie n₁ współczynnik załamania środowiska, z którego pochodzi światło; i kąt padania; N₂ współczynnik załamania nośnika, w którym światło jest załamane; r kąt refrakcji.

Josel7 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)]

Zasada fermat

Z zasady minimalnego czasu lub zasady Fermat można wywnioskować zarówno prawa refleksji, jak i prawa załamania, które właśnie widzieliśmy.

Ta zasada stwierdza, że ​​prawdziwa trajektoria, która następuje po promieniu światła, który przemierza się między dwoma punktami przestrzeni, jest taki, który wymaga najkrótszego czasu na podróż.

Konsekwencje prawa Snella

Niektóre z bezpośrednich konsekwencji wydedukowanych z poprzedniego wyrażenia to:

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

Może ci służyć: bezpłatny schemat ciała

Kiedy więc błyskawica przechodzi ze środka z niższym współczynnikiem załamania światła do drugiego z wyższym współczynnikiem załamania światła, promień refrakcyjny zbliża się do normy.

b) Tak N2 < n₁ ; sin r> sen i lub r> i

Kiedy więc błyskawica przechodzi z medium z wyższym współczynnikiem załamania światła do drugiego z niewielkim wskaźnikiem, promień załamany odsuwa się od normy.

c) Jeśli kąt padania jest nieważny, wówczas kąt wiązki refrakcji jest również.

Limit i całkowite odbicie wewnętrzne

Inną z ważnych konsekwencji prawa Snella jest tak zwana kąt granicy. Nazywa się to kątem padania, który odpowiada kątowi refrakcji 90º.

Kiedy tak się dzieje, załamany promień porusza się spłukiwaniem z powierzchnią separacji dwóch mediów. Ten kąt jest również nazywany kątem krytycznym.

Dla kątów powyżej kąta granicznego powstaje zjawisko zwane całkowitym odbiciem wewnętrznym. Kiedy tak się dzieje, nie ma załamania, ponieważ cała wiązka światła jest odbijana wewnętrznie. Całkowite wewnętrzne odbicie odbywa się tylko wtedy, gdy wychodzi ze środka z wskaźnikiem refrakcji większym niż medium z niższym wskaźnikiem refrakcji.

Zastosowaniem całkowitego odbicia wewnętrznego jest przewodzenie światła przez światłowód bez odbywania strat energii. Dzięki niej możemy cieszyć się wysokimi prędkościami transferu danych oferowanych przez sieci światłowodowe.

Eksperymenty

Bardzo podstawowy eksperyment, aby móc zaobserwować zjawisko załamania, polegają na wprowadzeniu ołówka lub długopisu w szklance pełnej wody. W wyniku załamania światła część zanurzonego ołówka lub długopis wydaje.

Velual [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licencje/nabrzeże/4.0)]

Możesz także spróbować przeprowadzić podobny eksperyment z wskaźnikiem laserowym. Oczywiście konieczne jest wlanie kilku kropli mleka do szklanki wody, aby poprawić widoczność światła laserowego. W tym przypadku zaleca się przeprowadzenie eksperymentu w niskich warunkach światła, aby lepiej docenić trajektorię wiązki światła.

Może ci służyć: biała dziura: historia, teoria i sposób jej powstania

W obu przypadkach interesujące jest wypróbowanie różnych kątów padania i obserwowanie, jak zmienia się kąt refrakcji.

Powoduje 

Przyczyny tego efektu optycznego należy szukać w załamaniu światła, które powoduje, że obraz ołówka (lub wiązki światła laserowego) wydają się podwodne odchylone w odniesieniu do obrazu, który widzimy w powietrzu.

Zatrzymanie światła w ciągu dnia do dnia

Załamanie światła można zobaczyć w wielu sytuacjach naszych codziennych. Niektórzy już je wymienili, inni są powiedziane poniżej.

Konsekwencją refrakcji jest to, że baseny wydają się mniej głębokie niż w rzeczywistości.

Innym efektem załamania jest tęcza, która występuje, ponieważ światło jest załamane podczas przekraczania kropli wody obecnej w atmosferze. Jest to to samo zjawisko, które ma miejsce, gdy wiązka światła przecina pryzmat.

Inną konsekwencją załamania światła jest to, że obserwujemy zachód słońca, gdy minęło kilka minut, odkąd to się naprawdę wydarzyło.

Bibliografia

1. Światło (n.D.). W Wikipedii. Pobrano 14 marca 2019 r. Z.Wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fizyka: natura rzeczy. Meksyk: Międzynarodowe redakcje Thomson. 
3. Całkowite wewnętrzne odbicie (n.D.). W Wikipedii. Pobrano 12 marca 2019 r. Z.Wikipedia.org.
4. Światło (n.D.). W Wikipedii. Pobrano 13 marca 2019 r. Z.Wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teoria odbicia, fal elektromagnetycznych i częściowych. Skoczek.
6. Zreślenie (n.D.). W Wikipedii. Pobrano 14 marca 2019 r. Z.Wikipedia.org.
7. Crawford Jr., Frank s. (1968). Waves (Berkeley Physics Course, t. 3), McGraw-Hill.