Այդ երեւույթը բեկում լույսի - դրա ... Օրենքը բեկում լույսի

Երեւույթը բեկում լույսի - դա բնական երեւույթ է, որը տեղի է ունենում ամեն անգամ, երբ ալիքը ճանապարհորդում մեկ նյութական մյուսը, ուր նրա արագություն տատանվում: Տեսողական, պարզվում է, որ փոխում է ուղղությունը բազմացման համար:

Ֆիզիկա. Բեկում լույսի

Եթե ճառագայթի գործադուլները միջերեսի միջեւ ԶԼՄ-ների մի տեսանկյունից 90 °, ապա ոչինչ չի պատահում, այն շարունակում է շարժվել նույն ուղղությամբ է ճիշտ անկյան տակ դեպի ինտերֆեյսի. Եթե անկման անկյուն տարբերվում 90 °, refractive երեւույթ է տեղի ունենում. Այս օրինակը արտադրում տարօրինակ բարդություններ, ինչպիսիք են ակնհայտ Կոտրվածք օբյեկտի մասամբ immersed ջրի կամ Միրաժ երեւում է տաք ավազի.

Պատմությունը հայտնաբերելու

Է առաջին դարում: ե. Հույն աշխարհագրագետ եւ աստղագետ Պտղոմեոս փորձել է մաթեմատիկորեն բացատրել, թե բեկում, սակայն օրենքը նրա կողմից առաջարկվող հետագայում պարզվեց, որ անվստահելի: XVII դարում: Հոլանդական մաթեմատիկոս Willebrord SNELLIUS օրենքը մշակել, որը որոշում է, որ գումարը հետ կապված հարաբերակցության միջադեպի եւ Refracted անկյուններից, որը հետագայում անվանվեց ցուցանիշը բեկման նյութական. Ի դեպ, այնքան ավելի նյութ կարող է բեկել լույսը, այնքան բարձր է տոկոսադրույքը: Մատիտ է ջրում «կոտրված», քանի որ ճառագայթները գալիս դրանից, փոխել ձեր ճանապարհը ժամը օդային ջրի ինտերֆեյսի նախքան աչքի. Ի հիասթափություն SNELL, նա չի կարողացել գտնել պատճառը այդ ուժի.

Ի 1678, մյուսը հոլանդական գիտնական Քրիստիան Huygens մշակել է մաթեմատիկական հարաբերություն, որը բացատրում է դիտարկումներին SNELL եւ առաջարկեց, որ երեւույթը բեկում լույսի, այն արդյունք է տարբեր արագությունը, որով ճառագայթով անցնում երկու միջավայրում: Հյուգենս որոշվել է, որ այն վերաբերմունքը անկյունները լույսի միջով անցնող երկու նյութերի տարբեր ցուցանիշների բեկում պետք է հավասար լինի հարաբերակցությամբ իր արագության յուրաքանչյուր նյութի: Այսպիսով, այն է, postulated որ մի միջին ունեցող ավելի բարձր է ապրում ռեֆրակցիոն ցուցանիշը, որ լույսը շարժվում է, ավելի դանդաղ: Այլ կերպ ասած, արագությունը լույսի միջոցով նյութի հակադարձ համեմատական է refractive ցուցանիշից. Չնայած նրան, որ օրենքն էր հետագայում փորձնականորեն հաստատեցին, երկար հետազոտողների այն ժամանակ չի եղել, ակնհայտ, ք. To Ոչ հուսալի միջոց չափման արագությունը լույսի. Գիտնականները կարծում են, որ դա կախված չէ արագությամբ նյութի: Միայն 150 տարի անց Հյուգենսից 'լույսի արագությամբ մահվան եղել չափված բավարար ճշգրտությամբ, ապացուցելով, որ նա ճիշտ է:

Բացարձակ ցուցանիշը բեկում

Բացարձակ refractive ինդեքս n թափանցիկ նյութի կամ նյութի սահմանվում է որպես հարաբերական արագությունը, որով լույսը անցնում therethrough հարաբերական է արագություն է Վակումային: n = c / V, որտեղ c- - արագություն լույսի վակուումում, եւ v - ի նյութական.

Ակնհայտ է, որ դեպքում լույսի մի վակուումը, զուրկ որեւէ նյութի բացակայում է, եւ առկա է բացարձակ գործիչ 1. Այլ թափանցիկ նյութերի Այս արժեքը ավելի մեծ է, քան 1. բեկում լույսի տակ կարող է օգտագործվել, որպեսզի հաշվարկել անհայտ պարամետրերի նյութերը (1.0003):

SNELL օրենքը

Մենք ներկայացնում ենք որոշ սահմանումներ:

• ճառագայթի մի ճառագայթով, որ մոտ է բաժանման միջին;
• թողնել կետ - տարանջատման կետը, որով այն ընկնում.
• որ refracted ճառագայթը թողնելով տարանջատման լրատվամիջոցներին.
• նորմալ մի գիծ կազմված ուղղահայաց բաժանման կետ դեպքից.
• անկման անկյուն - անկյան միջեւ նորմալ եւ ճառագայթի.
• որոշելու refractive անկյունը կարող է լինել, քանի որ անկյան միջեւ refracted ray եւ նորմալ:

Ըստ օրենքների բեկում:

1. Տեղի ունեցած միջադեպը, որի լույսի ճառագայթը եւ նորմալ են նույն հարթության վրա:
2. Հարաբերակցությունն է Sines անկյունների հիվանդացության եւ բեկում է հարաբերակցությունը բեկում գործակիցների առաջին եւ երկրորդ միջին մեղանչեր i / մեղք r = n r / n i.

Որ օրենքը բեկում լույսի (SNELL) նկարագրում է հարաբերությունները կարգավորել անկյուններից երկու ալիքների եւ ցուցանիշների բեկում են երկու լրատվամիջոցների. Երբ մի ալիք անցնում է ավելի քիչ refractive միջին (օրինակ օդային) մի refractive (օրինակ, ջուր), իր արագություն կաթիլներ. Եվ հակառակը, երբ լույսը անցնում է ջրի, օդի, արագությունը մեծանում. Որ անկման անկյուն է առաջին միջին հարաբերական նորմալ տեսանկյունից բեկման եւ երկրորդը կտատանվի համամասնական տարբերությունը refractive ցուցանիշից երկու նյութերի. Եթե ալիքը անցնում է միջին ցածր գործակից մի միջավայր, ինչպես ավելի բարձր է, այն bends դեպի նորմալ. Եւ եթե ընդհակառակը, այն կհեռացվի:

Հարաբերական refractive ինդեքս

Լուսարձակում օրենքը ցույց է տալիս, որ այդ հարաբերությունը sine միջադեպի եւ Refracted անկյունները հավասար են, մի հաստատուն է, որ հարաբերակցությունը արագությունները լույսի երկու ԶԼՄ-ներում:

_{մեղք ես / մեղք r = n r} / n i = (գ / v r) / (C / v i) = v i / v r

Relationship n _r / n _i կոչվում հարաբերական ցուցանիշը բեկում այդ նյութերի.

Մի շարք երեւույթների, որոնք արդյունք բեկում հաճախ երեւում է առօրյա կյանքում: The ազդեցությունը «կոտրված» մատիտ - մեկը առավել տարածված. Աչքերը եւ ուղեղի հետեւել ճառագայթներն ետ ջուրը, քանի որ, եթե նրանք չեն լույսի ներքո, եւ գալիս է օբյեկտի մի ուղիղ գիծ, ստեղծելով վիրտուալ կերպարը, որը ցուցադրվելու է ավելի փոքր խորության վրա:

ցրելը

Զգույշ չափումները ցույց տալ, որ բեկում է թեթեւ ալիքի արտանետումների կամ գույնի մեծ ազդեցություն ունեն: Այլ կերպ ասած, մի նյութ ունի բազմաթիվ ռեֆրակցիոն ցուցանիշը , որը կարող է տարբեր լինել, ինչպես փոփոխության գույնի կամ ալիքի.

Այդպիսի փոփոխությունը տեղի է ունենում բոլոր թափանցիկ ԶԼՄ - ների եւ կոչվում է ցրվածություն: Աստիճանը փոշիացման տվյալ նյութի կախված է նրանից, թե ինչպես է refractive ինդեքս տատանվում հետ ալիքի. Հետ աճող ալիքի դառնում է ավելի ընդգծված երեւույթը բեկում լույսի. Դա հաստատվում է նրանով, որ մանուշակագույն բեկել ավելի քան կարմիր, քանի որ դրա ալիքի ավելի կարճ է: Շնորհիվ ցրում է սովորական ապակու տեղի է ունենում հայտնի պառակտել լույսի մեջ դրա բաղադրիչների.

ընդլայնումը լույսի

Վերջում XVII դարի, սըր Իսահակ nyuton իրականացրել է մի շարք փորձեր, որոնք հանգեցրել են նրա հայտնաբերելու տեսանելի սպեկտրի, եւ ցույց է տվել, որ սպիտակ լույսը բաղկացած է պատվիրված զանգված գույների սկսած մանուշակագույն միջոցով կապույտ, կանաչ, դեղին, նարնջագույն եւ կարմիր հարդարման: Աշխատում է մի խավար սենյակում, Newton տեղադրված մի բաժակ պրիզման մեջ է նեղ beam թափանցում միջոցով փոս պատուհանում shutters. Երբ անցնում է պրիզմայով է Refracted թեթեւ - ապակին է կանխատեսել այն էկրանին է պատվիրված սպեկտրի.

Newton եզրակացրել է, որ սպիտակ լույսը մի խառնուրդ է տարբեր գույներով, եւ որ պրիզմայով «ցրում» են սպիտակ լույսը, refracting յուրաքանչյուր գույնի մի այլ տեսանկյունից: Newton չի կարող կիսել գույները անցնելով նրանց միջով երկրորդ պրիզմայով: Սակայն, երբ նա դնում է երկրորդ պրիզմա շատ մոտ է առաջին, այնպես, որ բոլոր գույները ցրվել եւ գնաց երկրորդ պրիզմայով, հետազոտողները հայտնաբերել են, որ գույները կարող են recombined կրկին ձեւավորել սպիտակ լույսը. Այս հայտնագործությունը համոզիչ կերպով ապացուցել սպեկտրալ կազմը լույսի ներքո, որը կարող է հեշտությամբ բաժանված եւ միացված.

ցրելը երեւույթ է խաղում առանցքային դեր է մեծ թվով տարբեր երեւույթների. Ծիածան արդյունք է բեկում լույսի կաթիլներ անձրեւի, կազմելով տպավորիչ տեսողությունը սպեկտրալ տարրալուծման, նման է այն, ինչը տեղի է ունենում պրիզմայով:

Կրիտիկական անկյունը եւ ընդհանուր ներքին արտացոլումը

Երբ անցնում է միջին մի բարձր ցուցանիշը բեկում է միջին ցածր շարժման ճանապարհին ալիքների կողմից սահմանված անկման անկյան հետ կապված տարանջատման երկու նյութերի. Եթե անկման անկյուն գերազանցում է որոշակի արժեք (կախված ցուցանիշից բեկում են երկու նյութերի), այն հասնում է մի կետի, որտեղ լույսը չի refracted է միջավայր, ինչպես նաեւ ավելի ցածր ցուցանիշից.

Կրիտիկական (կամ սահմանափակում) այն անկյունը սահմանվում է որպես անկման անկյան, որի արդյունքում տեսանկյունից բեկման 90 °: Այլ կերպ ասած, քանի որ անկման անկյան պակաս է, քան քննադատական բեկում է տեղի ունենում, եւ երբ դա հավասար է դրան, որ լույսի ճառագայթով անցնում է տարածության բաժանող երկու նյութերը: Եթե անկման անկյուն գերազանցում է քննադատական, որ լույսը արտացոլվում է ետ. Այս երեւույթը հայտնի է որպես ընդհանուր ներքին մտորումների: Օրինակներ դրա օգտագործման - ադամանդները եւ օպտիկական մանրաթելեր. The cut ադամանդի խթանում ընդհանուր ներքին արտացոլումը. Մեծ մասը ճառագայթների մուտք գործող միջոցով վերեւում ադամանդ, կարտացոլվեն մինչեւ որ հասնում են վերին մակերեսին. Սա ինչ է տալիս Diamonds իրենց Փայլեր: Օպտիկական մանրաթել է ապակե «մազերը», այնքան բարակ է, որ այն ժամանակ, երբ լույսը մտնում մեկ վերջ, այն չի կարող փախչել. Եւ միայն այն ժամանակ, երբ ճառագայթով հասնում է մյուս վերջ, նա կկարողանա լքել մանրաթել.

Հասկանալ եւ կառավարել

Օպտիկական սարքերի, սկսած մանրադիտակներ եւ դիտակներով է տեսախցիկների, վիդեո Պրոյեկտորներ, եւ նույնիսկ մարդկային աչքով կարելի է ապավինել այն փաստը, որ լույսը կարող է կենտրոնացած, refracted եւ արտացոլված:

Բեկում արտադրում է մի շարք երեւույթների, այդ թվում `երազախաբություններից, Rainbows, օպտիկական պատրանքներ: Պայմանավորված է բեկում հաստ պատերով բաժակ գարեջուր, կարծես, պետք է ավելի ամբողջական, եւ արեւը գնում է ներքեւ մի քանի րոպե ուշ, քան այն իրականում կա: Միլիոնավոր մարդիկ օգտագործում է ապրում ռեֆրակցիոն իշխանությունը ուղղել տեսողության թերությունները օգնությամբ Ակնոցներով կամ կոնտակտային ոսպնյակներ. Հասկանալով, այդ հատկությունների լույսի եւ կառավարման, մենք կարող ենք տեսնել մանրամասները անտեսանելի է անզեն աչքով, անկախ նրանից, թե նրանք են մանրադիտակ slide կամ մի հեռավոր գալակտիկայի: