Lomljenje svetlobnih elementov, zakoni in eksperiment



The lom svetlobe je optični pojav, ki se pojavi, ko svetloba udari poševno na ločilno površino dveh medijev z različnim lomnim količnikom. Ko se to zgodi, svetloba spremeni smer in hitrost.

Do refrakcije pride, na primer, ko svetloba prehaja iz zraka v vodo, ker ima voda nižji refrakcijski indeks. To je pojav, ki ga je mogoče popolnoma videti v bazenu, ko opazujemo, kako se zdi, da oblike telesa pod vodo odstopajo od smeri, ki bi jo morali imeti.

Gre za pojav, ki vpliva na različne vrste valov, čeprav je svetloba najbolj reprezentativna in tista, ki ima večjo prisotnost v našem vsakodnevnem življenju..

Razlago lomu svetlobe je ponudil nizozemski fizik Willebrord Snell van Royen, ki je ustanovil zakon, ki je pojasnil, da je postal znan kot Snellov zakon.

Drugi znanstveniki, ki so posebno pozornost posvetili lomu svetlobe, je bil Isaac Newton. Za študij je ustvaril slavno stekleno prizmo. V prizmi svetloba prodre v njega z enim od svojih obrazov, lomi in razpade v različnih barvah. Na ta način se je skozi fenomen loma svetlobe izkazalo, da belo svetlobo sestavljajo vse barve mavrice.

Indeks

  • 1 Elementi loma
    • 1.1 Indeks lomov svetlobe v različnih medijih
  • 2 Zakoni loma
    • 2.1 Prvi zakon refrakcije
    • 2.2 Drugi zakon refrakcije
    • 2.3 Fermatovo načelo
    • 2.4 Posledice Snellovega zakona
    • 2.5 Mejni kot in celoten notranji odsev
  • 3 Poskusi
    • 3.1 Vzroki 
  • 4 Refrakcija svetlobe v dan v dan
  • 5 Reference 

Elementi loma

Glavni elementi, ki jih je treba upoštevati pri preučevanju lomov svetlobe, so naslednji: -predvitni žarek, ki je žarek, ki je poševno poševno na ločilni površini dveh fizikalnih medijev. ki je žarek, ki prečka medij, spreminja njegovo smer in njeno hitrost. - Normalna črta, ki je navidezna črta, pravokotna na ločilno površino obeh medijev. - vpadni kot (i), ki je definiran kot kot, ki ga oblikuje vpadni žarek z normalno vrednostjo. - Kot loma (r), ki je opredeljen kot kot, ki ga tvori norma z lomljenim žarkom.

-Poleg tega je treba upoštevati tudi refrakcijski indeks (n) medija, ki je kvocient hitrosti svetlobe v vakuumu in hitrosti svetlobe v mediju..

n = c / v

V zvezi s tem je treba spomniti, da je hitrost svetlobe v vakuumu v vrednosti 300.000.000 m / s.

Refrakcijski indeks svetlobe v različnih medijih

Refrakcijski indeks svetlobe pri nekaterih najpogostejših sredstvih je:

Zakoni loma

Snellov zakon se pogosto imenuje zakon loma, toda resnica je, da lahko rečemo, da sta zakoni loma dva..

Prvi zakon loma

Incidentski žarek, lomljeni žarek in normalen žarek so v isti ravnini prostora. V tem zakonu, ki ga je prav tako sklepal Snell, se uporablja tudi refleksija.

Drugi zakon refrakcije

Drugi zakon loma ali Snellov zakon, je določen z naslednjim izrazom:

n1 sen i = n2 sen r

Ker je n1 lomni količnik medija, iz katerega prihaja svetloba; i vpadni kot; n2 lomni količnik medija, v katerem se svetloba lomi; r kot loma.

Fermatovo načelo

Od začetka minimalnega časa ali načela Fermata lahko sklepamo tako zakone refleksije kot zakone loma, ki smo jih pravkar videli..

To načelo potrjuje, da je resnična pot, ki sledi žarku svetlobe, ki se premika med dvema točkama v prostoru, tista, ki zahteva manjši čas za prečkanje.

Posledice Snellovega zakona

Nekaj ​​neposrednih posledic, ki so izpeljane iz prejšnjega izraza, so:

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

Torej, ko žarek svetlobe prehaja iz medija z nižjim refrakcijskim indeksom na medij z višjim refrakcijskim indeksom, lomljeni žarek približa.

b) Če je n2 < n1 ; sen r> sin i ali r> i

Torej, ko žarek svetlobe preide iz medija z višjim indeksom refrakcije v medij z nižjim indeksom, se lomljeni žarek odmakne od normalnega.

c) Če je vpadni kot nič, potem je tudi kot lomnega žarka nič.

Mejni kot in celoten notranji odsev

Druga pomembna posledica Snellovega zakona je tako imenovani mejni kot. To je ime za vpadni kot, ki ustreza refrakcijskemu kotu 90 °.

Ko se to zgodi, se lomljeni žarek poravna z ločilno površino obeh medijev. Ta kot se imenuje tudi kritični kot.

Pri kotih nad mejnim kotom se pojavi pojav, ki se imenuje popolna notranja refleksija. Ko se to zgodi, se lom ne pojavi, ker se celoten žarek svetlobe odseva notranje. Celotna notranja refleksija se pojavi le pri premikanju iz medija z višjim indeksom refrakcije v medij z nižjim refrakcijskim indeksom.

Ena od aplikacij celotnega notranjega odboja je prevodnost svetlobe skozi optično vlakno brez izgube energije. Zahvaljujoč temu lahko uživamo v visoki hitrosti prenosa podatkov, ki jih ponujajo optična omrežja.

Poskusi

Zelo osnovni poskus, da bi lahko opazovali fenomen refrakcije, je vstaviti svinčnik ali pero v kozarec, poln vode. Kot posledica loma svetlobe se zdi, da je del potopljenega svinčnika ali svinčnika nekoliko zlomljen ali odstopen glede na pot, ki bi jo pričakovali..

Poskusite lahko tudi podoben poskus z laserskim kazalcem. Seveda je treba v kozarec vode naliti nekaj kapljic mleka, da se izboljša vidljivost laserske svetlobe. V tem primeru je priporočljivo, da se poskus izvede v slabih svetlobnih pogojih, da bi bolje razumeli pot svetlobnega žarka.

V obeh primerih je zanimivo poskusiti različne vpadne kote in opazovati, kako se lomni kot spreminja.

Vzroki 

Vzroke za ta optični učinek je treba iskati pri lomu svetlobe, ki povzroči, da se slika svinčnika (ali laserskega žarka) zdi odklonjena pod vodo glede na sliko, ki jo vidimo v zraku..

Refrakcija svetlobe v dan v dan

Refrakcijo svetlobe lahko opazimo v mnogih situacijah našega dneva v dan. Nekateri od nas so jih že imenovali, drugi pa jih bomo omenili spodaj.

Ena od posledic loma je, da so bazeni plitki, kot so v resnici.

Drugi učinek lomljenja je mavrica, ki se pojavi, ker se svetloba lomi z vodnimi kapljicami v ozračju. To je isti pojav, ki se pojavi, ko žarek svetlobe prehaja skozi prizmo.

Druga posledica loma svetlobe je, da opazujemo sončni zahod Sonca, ko je minilo nekaj minut, odkar se je res zgodilo.

Reference

  1. Svetloba (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 14. marca 2019, z en.wikipedia.org.
  2. Burke, John Robert (1999). Fizika: narava stvari. Mexico City: Mednarodni uredniki Thomson. 
  3. Skupni notranji odsev (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 12. marca 2019, z en.wikipedia.org.
  4. Svetloba (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 13. marca 2019, z en.wikipedia.org.
  5. Lekner, John (1987). Teorija refleksije elektromagnetnih valov in valov delcev. Springer.
  6. Refrakcija (n.d.). V Wikipediji. Pridobljeno 14. marca 2019, z en.wikipedia.org.
  7. Crawford jr., Frank S. (1968). Waves (Tečaj fizike v Berkeleyju, Vol. 3), McGraw-Hill.