ŠVIESOS REFRAKCIJA: ELEMENTAI, ĮSTATYMAI IR EKSPERIMENTAS - FIZINIS - 2025

Šviesos refrakcijos yra optinis reiškinys kuri atsiranda, kai šviesos yra įstrižai eismo įvykis, dėl atskyrimo paviršiaus dviejų aplinkoje su skirtingais lūžio indeksą. Kai tai atsitiks, šviesa keičia savo kryptį ir greitį.

Refrakcija atsiranda, pavyzdžiui, kai šviesa praeina iš oro į vandenį, nes jos lūžio rodiklis yra mažesnis. Tai reiškinys, kurį galima puikiai įvertinti baseine, stebint, kaip atrodo, kad kūno formos po vandeniu skiriasi nuo krypties, kurią jos turėtų.

Atoma

Tai yra reiškinys, paveikiantis įvairių tipų bangas, nors šviesos atvejis yra tipiškiausias ir tas, kuris mūsų kasdieniniame gyvenime yra didžiausias.

Šviesos refrakcijos paaiškinimą pasiūlė olandų fizikas Willebrord'as Snellas van Royenas, kuris priėmė įstatymą, paaiškinantį jį, kuris tapo žinomu kaip Snello įstatymas.

Kitas mokslininkas, kuris ypatingą dėmesį skyrė šviesos refrakcijai, buvo Izaokas Niutonas. Norėdami jį ištirti, jis sukūrė garsiąją stiklo prizmę. Per prizmę šviesa prasiskverbia pro vieną iš jo veidų, sulaužydama ir suskaidydama į skirtingas spalvas. Tokiu būdu per šviesos lūžio reiškinį jis įrodė, kad baltą šviesą sudaro visos vaivorykštės spalvos.

Refrakcijos elementai

Pagrindiniai elementai, į kuriuos reikia atsižvelgti tiriant šviesos refrakciją, yra šie: - krintantis spindulys - tai spindulys, kuris patenka įstrižai ant dviejų fizinių terpių atskyrimo paviršiaus. - refrakcionuotas spindulys, tai yra spindulys, praeinantis per terpę, keičiant jo kryptį ir greitį. - Įprasta linija, kuri yra įsivaizduojama linija, statmena dviejų terpių atskyrimo paviršiui. -Kritimo kampas (i), kuris apibrėžiamas kaip kampas, kurį sudaro krintantis spindulys su normaliu. - Refrakcijos kampas (r), kuris apibrėžiamas kaip kampas, kurį normalusis sukuria refrakcijos spindulys.

- Be to, taip pat reikia atsižvelgti į terpės lūžio rodiklį (n), tai yra šviesos greičio vakuume ir šviesos greičio terpėje santykis.

n = c / v

Šiuo atžvilgiu reikia prisiminti, kad vakuume šviesos greitis yra 300 000 000 m / s.

Šviesos lūžio rodiklis skirtingose ​​terpėse

Kai kurių labiausiai paplitusių terpių šviesos lūžio rodikliai yra šie:

Refrakcijos įstatymai

Snelio dėsnis dažnai vadinamas refrakcijos įstatymu, tačiau tiesa ta, kad refrakcijos dėsniai gali būti dvejopi.

Pirmasis lūžio dėsnis

Krintantis spindulys, refrakcionuotas spindulys ir normalus spindulys yra toje pačioje erdvės plokštumoje. Šiame įstatyme, kurį taip pat išvada Snell, galioja ir apmąstymai.

Antrasis lūžio dėsnis

Antrasis, refrakcijos dėsnis arba Snelio dėsnis, nustatomas tokiu posakiu:

n ₁ sin i = n ₂ sin r

Kur n _{1 yra} terpės, iš kurios sklinda šviesa, lūžio rodiklis; i kritimo kampas; n ₂ terpės, kurioje šviesa lūžta, lūžio rodiklis; r yra lūžio kampas.

Josell7

Fermato principas

Iš minimalaus laiko principo ar Fermato principo galima išvesti ir refleksijos, ir refrakcijos dėsnius, kuriuos mes ką tik matėme.

Šis principas teigia, kad tikrasis kelias, einantis šviesos spinduliu, judančiu tarp dviejų erdvės taškų, yra tas, kuriam keliauti reikia mažiausiai laiko.

Snello įstatymo pasekmės

Keletas tiesioginių padarinių, kurie išskaičiuojami iš ankstesnės išraiškos, yra šie:

a) Jei n ₂ > n ₁ ; sin r <sin io tegul r <i

Taigi, kai šviesos spindulys pereina iš terpės, kurios lūžio rodiklis yra mažesnis, į kitą, kurios lūžio rodiklis yra didesnis, refrakcijos spindulys artėja prie normalios.

b) Jei n2 <n ₁ ; sin r> sin io tegul r> i

Taigi, kai šviesos spindulys pereina iš terpės, kurios lūžio rodiklis didesnis, į kitą, kurios indeksas yra mažesnis, refrakcionuotas spindulys tolsta nuo įprastos.

c) Jei kritimo kampas yra lygus nuliui, tada refrakcijos spindulio kampas yra lygus nuliui.

Ribinis kampas ir bendras vidinis atspindys

Kita svarbi Snello dėsnio pasekmė yra tai, kas vadinama ribiniu kampu. Tai vardas, suteiktas kritimo kampui, kuris atitinka 90º lūžio kampą.

Kai tai atsitiks, refrakcijos spindulys juda tolygiai su dviejų terpių atskyrimo paviršiumi. Šis kampas dar vadinamas kritiniu kampu.

Jei kampai yra didesni nei ribinis kampas, įvyksta reiškinys, žinomas kaip visiškas vidinis atspindys. Kai tai atsitiks, refrakcija nevyksta, nes visas šviesos spindulys atsispindi viduje. Bendras vidinis atspindys atsiranda tik judant nuo terpės, kurios lūžio rodiklis yra didesnis, prie terpės, kurios lūžio rodiklis yra mažesnis.

Vienas bendro vidinio atspindžio pritaikymas yra šviesos laidumas per optinį pluoštą neprarandant energijos. Jo dėka galime džiaugtis dideliu duomenų perdavimo greičiu, kurį siūlo šviesolaidiniai tinklai.

Eksperimentai

Labai paprastas eksperimentas norint pastebėti refrakcijos reiškinį yra pieštuko ar rašiklio įnešimas į stiklinę, kurioje pilna vandens. Dėl šviesos refrakcijos panardinta pieštuko ar rašiklio dalis atrodo šiek tiek sulūžusi ar nukrypusi nuo kelio, kurį, kaip galima tikėtis, jis turės.

Velualinis

Taip pat galite išbandyti panašų eksperimentą su lazeriu. Žinoma, norint įlašinti lazerio šviesą, reikia įpilti kelis lašus pieno į stiklinę vandens. Tokiu atveju rekomenduojama eksperimentą atlikti silpno apšvietimo sąlygomis, kad būtų galima geriau įvertinti šviesos spindulio kelią.

Abiem atvejais įdomu išbandyti skirtingus kritimo kampus ir stebėti, kaip keičiasi refrakcijos kampas.

Priežastys

Šio optinio efekto priežasčių reikia ieškoti dėl refrakcijos šviesos, dėl kurios pieštuko (arba lazerio šviesos pluošto) vaizdas po vandeniu nukrypsta nuo vaizdo, kurį matome ore.

Šviesos refrakcija kasdieniniame gyvenime

Šviesos refrakcija gali būti stebima daugelyje situacijų mūsų dienomis. Kai kuriuos mes jau pavadinome, kitus komentuosime žemiau.

Viena iš refrakcijos pasekmių yra tai, kad baseinai atrodo seklesni nei yra iš tikrųjų.

Kitas lūžio poveikis yra vaivorykštė, atsirandanti dėl to, kad šviesa sulaužoma praleidžiant pro atmosferoje esančius vandens lašelius. Tai yra tas pats reiškinys, atsirandantis, kai šviesos spindulys praeina per prizmę.

Kita šviesos lūžio pasekmė yra tai, kad mes stebime Saulėlydį, kai praėjo kelios minutės nuo dienos, kai ji iš tikrųjų įvyko.

Nuorodos

1. Šviesa (nd). Vikipedijoje. Gauta 2019 m. Kovo 14 d. Iš en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fizika: daiktų prigimtis. Meksikos DF: Tarptautinis Thomsono redaktorius.
3. Bendras vidinis atspindys (nd). Vikipedijoje. Gauta 2019 m. Kovo 12 d. Iš en.wikipedia.org.
4. Šviesa (nd). Vikipedijoje. Gauta 2019 m. Kovo 13 d. Iš en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Elektromagnetinių ir dalelių bangų atspindžio teorija. Springeris.
6. Refrakcija (nd). Vikipedijoje. Gauta 2019 m. Kovo 14 d. Iš en.wikipedia.org.
7. Crawford jaunesnysis, Frank S. (1968). Bangos (Berklio fizikos kursai, 3 tomas), McGraw-Hill.