Gaismas elementu, likumu un eksperimentu refrakcija



The gaismas refrakcija ir optiska parādība, kas rodas, kad gaismas streiki slīpi uz divu nesēju atdalīšanas virsmas ar atšķirīgu refrakcijas indeksu. Kad tas notiek, gaisma maina tā virzienu un ātrumu.

Refrakcija notiek, piemēram, kad gaisma iziet no gaisa uz ūdeni, jo ūdenim ir zemāks refrakcijas indekss. Tas ir fenomens, ko var pilnībā redzēt baseinā, novērojot, kā ķermeņa formas zem ūdens, šķiet, novirzās no virziena, kādā tām vajadzētu būt.

Tā ir parādība, kas skar dažādus viļņu veidus, lai gan gaismas gadījums ir reprezentatīvākais un tas, kuram ir lielāka klātbūtne mūsu ikdienā.

Skaidrojums par gaismas refrakciju piedāvāja holandiešu fiziķis Villebrords Snell van Royens, kurš izveidoja likumu, lai to izskaidrotu kā Snell likumu..

Vēl viens no zinātniekiem, kas īpašu uzmanību pievērsa gaismas refrakcijai, bija Īzaks Ņūtons. Lai to izpētītu, viņš radīja slaveno stikla prizmu. Prismā gaisma tajā iekļūst ar vienu no viņa sejām, lūzusi un sadalās dažādās krāsās. Tādā veidā caur gaismas refrakcijas fenomenu pierādīts, ka balta gaisma sastāv no visām varavīksnes krāsām.

Indekss

  • 1 Refrakcijas elementi
    • 1.1 Gaismas lūzuma indekss dažādos nesējos
  • 2 Refrakcijas likumi
    • 2.1 Pirmais refrakcijas likums
    • 2.2 Otrais refrakcijas likums
    • 2.3. Fermata princips
    • 2.4. Snell likuma sekas
    • 2.5. Ierobežojuma leņķis un kopējā iekšējā atstarošana
  • 3 Eksperimenti
    • 3.1 
  • 4 Gaismas lūzums katru dienu
  • 5 Atsauces 

Refrakcijas elementi

Galvenie elementi, kas jāņem vērā, pētot gaismas refrakciju, ir šādi: - negadījuma starojums, kas ir slīpsvītra, kas slīpi uz abu fizisko nesēju atdalīšanas virsmas; kas ir starojums, kas šķērso vidi, modificē tā virzienu un ātrumu. - Parasta līnija, kas ir iedomātā līnija, kas ir perpendikulāra abu apdrukājamo materiālu atdalīšanas virsmai. - Sasveres leņķis (i), kas definēts kā leņķis, ko veido negadījuma staru kūlis ar normālu. - lūzuma leņķis (r), ko definē kā leņķi, ko veido normāls ar refrakto staru.

-Turklāt jāņem vērā arī barotnes refrakcijas koeficients (n), kas ir gaismas ātruma koeficients vakuumā un gaismas ātrums vidē..

n = c / v

Šajā sakarā ir vērts atcerēties, ka gaismas ātrums vakuumā ir 300 000 000 m / s.

Gaismas refrakcijas indekss dažādos nesējos

Gaismas lūzuma indekss dažos no visbiežāk lietotajiem līdzekļiem ir:

Refrakcijas likumi

Snell likumu bieži dēvē par refrakcijas likumu, bet patiesība ir tāda, ka ir iespējams teikt, ka refrakcijas likumi ir divi.

Pirmais refrakcijas likums

Ietekmējošais starojums, refraktīvais starojums un parastais starojums ir vienā un tajā pašā plaknes plaknē. Šajā likumā, ko arī secināja Snell, tiek piemērota arī pārdomas.

Otrais refrakcijas likums

Otro refrakcijas likumu vai Snell likumu nosaka ar šādu izteiksmi:

n1 sen i = n2 sen r

Būt n1 tās gaismas atstarošanas indekss, no kura nāk gaisma; i biežuma leņķis; n2 barotnes refrakcijas indeksu, kurā gaisma ir lauzta; r lūzuma leņķi.

Fermata princips

No minimālā Fermata laika vai principa sākuma mēs varam secināt gan pārdomu likumus, gan refrakcijas likumus, ko mēs tikko redzējām.

Šis princips apstiprina, ka reālā trajektorija, kas seko gaismas staram, kas pārvietojas starp diviem telpas punktiem, ir tāds, kas prasa mazāk laika, lai to šķērsotu.

Snell likuma sekas

Dažas tiešās sekas, kas izriet no iepriekšējās izteiksmes, ir šādas:

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

Tātad, kad gaismas staru šķērso no vides, kam ir zemāks refrakcijas indekss, ar vidi, kurai ir augstāks refrakcijas koeficients, refraktīvā starojuma metode ir normāla.

b) Ja n2 < n1 ; sen r> sin i vai r> i

Tātad, kad gaismas staru šķērso no vides, kurā ir augstāks refrakcijas indekss, ar vidi ar zemāku indeksu, refraktīvais starojums pārvietojas prom no parastā.

c) Ja slīpuma leņķis ir nulle, tad refrakcijas stara leņķis ir arī nulle.

Ierobežojuma leņķis un kopējā iekšējā atstarošana

Vēl viena svarīga Snell likuma sekas ir tas, ko sauc par robežas leņķi. Tas ir nosaukums, kas piešķirts leņķim, kas atbilst refrakcijas leņķim 90º.

Kad tas notiek, refraktīvais starojums pārvietojas vienā līmenī ar abu apdrukājamo materiālu atdalīšanas virsmu. Šo leņķi sauc arī par kritisko leņķi.

Leņķiem virs robežas leņķa parādās fenomens, ko sauc par pilnīgu iekšējo atstarošanu. Ja tas notiek, refrakcija nenotiek, jo viss gaismas staru kūlis ir atspoguļots iekšēji. Kopējais iekšējais atstarojums notiek tikai tad, ja pārvietojas no vides, kurā ir augstāks refrakcijas koeficients, ar vidi ar zemāku refrakcijas koeficientu.

Viens kopējās iekšējās atstarošanas pielietojums ir gaismas caurlaidība caur optisko šķiedru bez enerģijas zuduma. Pateicoties tam, mēs varam izbaudīt lielo datu pārraides ātrumu, ko piedāvā optiskie tīkli.

Eksperimenti

Ļoti pamata eksperiments, lai spētu novērot refrakcijas fenomenu, ir zīmuļa vai pildspalvveida pilnšļirces ievadīšana glāzē ar ūdeni. Gaismas lūzuma rezultātā iegremdētā pildspalvveida pilnšļirces vai zīmuļa daļa šķiet nedaudz salauzta vai novirzīta no trajektorijas, kuru varētu sagaidīt..

Jūs varat arī mēģināt veikt līdzīgu eksperimentu ar lāzera rādītāju. Protams, ir nepieciešams pāris pilienus piena ielej ūdens glāzē, lai uzlabotu lāzera gaismas redzamību. Šajā gadījumā ieteicams eksperimentu veikt zema apgaismojuma apstākļos, lai labāk novērtētu gaismas staru kūļa ceļu.

Abos gadījumos ir interesanti izmēģināt dažādus sastopamības leņķus un novērot, kā refrakcijas leņķis mainās.

Cēloņi 

Šā optiskā efekta cēloņi ir jāmeklē, mijiedarbojoties ar gaismu, kas izraisa zīmuļa (vai lāzera staru) attēla izliekumu zem ūdens, ņemot vērā gaisā redzamo attēlu..

Gaismas lūzums katru dienu

Gaismas lūzumu var novērot daudzās mūsu ikdienas situācijās. Daži no mums jau ir tos nosaukuši, citi mēs tos tālāk pieminēsim.

Viens refrakcijas rezultāts ir tas, ka baseini šķiet zemāki nekā tie faktiski ir.

Vēl viens refrakcijas efekts ir varavīksne, kas rodas tāpēc, ka gaisma tiek atrauta, izlaižot ūdens pilienus atmosfērā. Tā ir tāda pati parādība, kas rodas, kad gaismas staru šķērso prizmu.

Vēl viena gaismas atgrūšanas sekas ir tā, ka mēs novērojam Saules saulrietu, kad tas ir noticis vairākas minūtes.

Atsauces

  1. Gaisma (n.d.). Vikipēdijā. Ielādēts 2019. gada 14. martā, no en.wikipedia.org.
  2. Burke, John Robert (1999). Fizika: lietu raksturs. Mehiko: Starptautiskie Thomson redaktori. 
  3. Kopējais iekšējais atspoguļojums (n.d.). Vikipēdijā. Ielādēts 2019. gada 12. martā, no en.wikipedia.org.
  4. Gaisma (n.d.). Vikipēdijā. Saturs iegūts 2019. gada 13. martā, no en.wikipedia.org.
  5. Lekner, John (1987). Atstarošanas teorija, elektromagnētiskie un daļiņu viļņi. Springer.
  6. Refrakcija (n.d.). Vikipēdijā. Ielādēts 2019. gada 14. martā, no en.wikipedia.org.
  7. Crawford jr, Frank S. (1968). Viļņi (Berkeley Physics Course, 3. sēj.)), McGraw-Hill.