A jelenséget a fénytörés - ez ... A törvény a fénytörés

A jelenséget a fénytörés - természetes jelenség fordul elő, hogy minden egyes alkalommal, amikor a hullám halad az egyik anyagból a másikba, ahol a sebessége változik. Vizuálisan úgy tűnik, hogy megváltoztatja a terjedési iránya.

Fizika: fénytörés

Ha a beeső fény éri a kapocs a két média szögben 90 °, akkor nem történik semmi, az tovább mozog ugyanabban az irányban derékszögben a felületen. Ha a beesési szöget 90 ° -tól különböző, fénytörési jelenség. Ez a példa termel furcsa hatások, mint például a látszólagos törési objektumot részben vízbe merítve vagy délibáb látható a forró sivatagi homok.

A felfedezések története

Az első században. e. Görög földrajztudós és csillagász Ptolemaiosz megpróbálta matematikailag megmagyarázni a fénytörés, de a törvény által javasolt neki később kiderült, hogy megbízhatatlan. A XVII. Holland matematikus WILLEBRORD SNELLIUS fejlődött a törvény, amely meghatározza a vonatkozó összeget az arány az eseményről és megtört szög, amelyet később nevezték a törésmutató anyag. Tény, hogy minél több anyagot képes megtörik fény, annál nagyobb az arány. Ceruza a vízben „megtört”, mert a sugarak jön belőle, változtasd meg a levegő-víz határfelület, mielőtt elérné a szem. Ahhoz, hogy a csalódás Snell, ő még nem sikerült megtalálni az oka ennek a hatása.

1678-ban egy másik holland tudós Christiaan Huygens kifejlesztett egy matematikai összefüggés, amely megmagyarázza a megfigyelések Snell és azt javasolta, hogy a jelenség a fénytörés - az eredmény a változó a sebesség, amellyel a fény áthalad a két környezetben. Huygens megállapította, hogy a magatartása szögek áthaladó fény két anyagnak a törésmutatója különböző egyenlőnek kell lennie az arány a sebessége az egyes anyagok. Így feltételezhető, hogy egy olyan közegben, amelynek nagyobb a törésmutatója, mozog a fény lassabban. Más szóval, a fény sebessége az anyagon keresztül fordítottan arányos a törésmutató. Bár a törvény ezt követően megerősítették kísérletileg, sok kutató számára abban az időben még nem volt nyilvánvaló, t. Hogy. Nem megbízható eszköz sebességét mérő fény. A tudósok úgy gondolták, hogy nem függ a sebesség az anyag. Csak 150 évvel azután, hogy Huygens fénysebesség halál megfelelő pontossággal mérhető, bizonyítva igazát.

Abszolút törésmutatója

Abszolút n törésmutató az átlátszó anyag, vagy olyan anyag van meghatározva, mint a relatív sebesség, amellyel fény áthalad rajta képest a sebesség vákuumban: n = c / v, ahol c - fénysebesség vákuumban, és a v - az anyagban.

Nyilvánvaló, hogy a fénytörés vákuumban, mentes minden anyag nincs jelen, és van egy abszolút az 1. ábrán más átlátszó anyagból ez az érték nagyobb, mint 1. a fénytörés a levegőben lehet kiszámítani az ismeretlen paramétereket anyagok (1.0003).

Snell-törvény

Bemutatjuk néhány definíciót:

• A beeső fény - egy fénysugár, amely közel van az elválasztó közeg;
• csepp pont - az elválasztó pont, ahol esik;
• A megtört ray elhagyó elválasztó közegek;
• normál - húzott vonal merőleges a szétválasztás a beesési pontjától;
• beesési szög - a szög a normál és a beeső fény;
• meghatározzuk a törési szöge lehet, mint a szög közötti megtört fénysugár és a szokásos.

Törvényei szerint a fénytörés:

1. Az incidens, a megtört fénysugár és a szokásos vannak ugyanabban a síkban.
2. Az arány a szinuszok az a beesési szög és a fénytörés az arány a fénytörés együtthatók az első és második közeg: sin i / sin r = n r / n i.

A törvény a fénytörés (Snell) leírja a kapcsolat a szögek a két hullám és fénytörési két közeg. Amikor egy hullám halad egy kevésbé refraktív közeg (például levegő) egy refraktív (például víz), a sebessége csökken. Ezzel szemben, ha a fény áthalad a víz a levegő, a sebesség nő. A beesési szög, hogy az első közeg viszonyítva a normál szög fénytörés és a második változik arányos a refrakciós index különbség a két anyag között. Ha egy hullám halad át közepes alacsony együtthatója közepes magasabb, hajlik felé normális. És ha éppen ellenkezőleg, akkor el kell távolítani.

A relatív refraktív index

Fénytörés törvény azt mutatja, hogy az arány a szinusz az eseményről és megtört szög egyenlő egy állandó, amely az aránya a sebesség a fény a két közeg.

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

Kapcsolat n _r / n _i nevezzük relatív törésmutatója ezen anyagok.

Számos jelenségek, amelyek eredménye a fénytörés gyakran a mindennapi életben. A hatás a „megtört” ceruza - az egyik leggyakoribb. Szem és az agy kövesse a sugarak vissza a vízbe, mintha nem törik, és onnan az objektum egy egyenes vonal, ami egy virtuális kép jelenik meg kisebb mélységben.

szórás

Gondos mérések azt mutatják, hogy a fénytörés a fény hullámhossza kibocsátási vagy színes nagy hatással. Más szóval, az anyag számos törésmutatójú , amely változhat váltással a szín vagy hullámhosszon.

Egy ilyen változás zajlik minden átlátszó média és az úgynevezett diszperziós. A diszperziós foka az adott anyag függ a fénytörési index változik a hullámhossz. A növekvő hullámhossz egyre kevésbé hangsúlyos jelenség fénytörés. Ezt támasztja alá az a tény, hogy a lila megtörik több, mint a vörös, mert a hullámhossza rövidebb. A diszperzió következtében a szokásos üveg történik ismert hasító fényt annak összetevői.

bővítése a fény

A végén a XVII században, Sir Isaak Nyuton végzett kísérletsorozat, hogy vezetett a felfedezés a látható spektrum, és megmutatta, hogy a fehér fény áll egy rendezett színek egészen lila a kék, zöld, sárga, narancssárga és piros kivitelben. Munka egy elsötétített szobában, Newton elhelyezett egy pohár prizma egy keskeny nyaláb áthatol egy lyuk ablakon redőny. Amikor áthalad egy prizmán megtörik a fény - az üveg vetíteni a képernyőn egy rendezett spektrumát.

Newton megállapította, hogy a fehér fény keveréke különböző színek, és hogy a prizma „szétszórja” a fehér fény, megtörő minden szín egy másik irányból. Newton nem tudta megosztani színeket módon, hogy azokat egy másik prizmát. De amikor feltette a második prizma nagyon közel van az első, hogy az összes szín szétszórt, és bement a második prizma, a kutatók azt találták, hogy a színek mellett újra meg újra, így a fehér fény. Ez a felfedezés meggyőzően bizonyult spektrális összetételét a fény, amely könnyen el lehessen osztani, és csatlakoztatva.

diszperziós jelenség fontos szerepet játszik a számos különböző jelenségek. Rainbow az eredménye a fénytörés a csepp eső, ami lenyűgöző látvány a spektrális felbontása, hasonló ahhoz, ami akkor a prizma.

A kritikus szög és a teljes belső visszaverődés

Amikor az áthalad egy közeget egy magasabb törésmutatója közegben alacsonyabb mozgásának útjába a hullámok által meghatározott beesési szög tekintetében szétválasztása a két anyag. Ha a beesési szöget meghalad egy bizonyos értéket (attól függően, hogy a törésmutatója a két anyag), elér egy pontot, ahol a fény nem megtörik a tápközegben alacsonyabb indexet.

Kritikus (vagy határérték) megadott szögben, mint a beesési szög, ami a szög fénytörés 90 °. Más szóval, mivel a beesési szög kisebb, mint a kritikus fénytörés történik, és amikor ez egyenlő vele, a megtört fénysugár halad végig a tér választja el a két anyag. Ha a beesési szög meghaladja a kritikus, a fény visszaverődik. Ezt a jelenséget nevezik teljes belső visszaverődés. Példák a felhasználásra - gyémánt és optikai szálak. A gyémánt támogatja teljes belső visszaverődés. A legtöbb sugarak belépő tetején keresztül a gyémánt, tükröződni fog, amíg el nem éri a felső felületen. Ez az, ami a gyémánt a csillogás. Az optikai szál egy üveg „szőr”, olyan vékony, hogy amikor a fény belép az egyik végére, akkor nem tud menekülni. És csak akkor, ha a fénysugár eléri a másik végén, akkor képes lesz arra, hogy elhagyja a rost.

Megérteni és kezelni

Optikai műszerek, kezdve a mikroszkópok és teleszkópok kamerák, video kivetítők, és még az emberi szem hivatkozhat arra a tényre, hogy a fény fókuszálható, megtört és visszavert.

Fénytörés széles skáláját gyártja a jelenségek, köztük délibáb, szivárványok, optikai illúziók. Mivel a fénytörés egy vastag falú pohár sör tűnik, hogy több teljes, és lemegy a nap egy pár perccel később, mint amilyen valójában. Emberek milliói használják töröerövel kijavítani látás hibák segítségével szemüveg vagy kontaktlencse. Ha megértjük ezeket a tulajdonságokat a fény és a menedzsment, tudjuk a részleteket lásd láthatatlan szabad szemmel, függetlenül attól, hogy azok a tárgylemezre vagy egy távoli galaxisban.