Ang palatandaan ng repraksyon ng ilaw - ito ... Ang batas ng repraksyon ng liwanag

Ang palatandaan ng repraksyon ng ilaw - ay isang likas na kababalaghan na nangyayari sa bawat oras na paglakbay ng alon mula sa isang materyal sa isa pang, kung saan ang bilis ay nag-iiba. Biswal na, ito ay lilitaw na ang mga pagbabago sa direksyon ng pagpapalaganap.

Physics: repraksyon ng liwanag

Kung ang insidente beam naaabot ang interface sa pagitan ng dalawang media sa isang anggulo ng 90 °, pagkatapos ay walang mangyayari, ito ay patuloy na ilipat sa parehong direksyon sa isang karapatan anggulo sa interface. Kung ang anggulo ng saklaw naiiba mula 90 °, repraktibo kababalaghan nangyayari. Ang halimbawang ito ay gumagawa kakaibang epekto tulad ng maliwanag pagkabali object bahagyang ilalim ng tubig sa tubig o isang malikmata nakikita sa mainit na disyerto ng buhangin.

Kasaysayan ng pagtuklas

Noong unang siglo BC. e. Greek heograpo at astronomer Ptolemy sinubukang mathematically ipaliwanag ang repraksyon, ngunit ang batas na iminungkahi ng kanya mamaya naka-out na hindi maasahan. Sa XVII siglo. Dutch matematiko Willebrord SNELLIUS binuo ang kautusan, na tumutukoy sa halaga na may kaugnayan sa ang ratio ng ang insidente at refracted mga anggulo, na kung saan ay mamaya pinangalanan ang index ng repraksyon materyal. Sa katunayan, ang mas maraming mga sangkap ay magagawang upang magreprakt liwanag, mas mataas ang rate. Lapis sa tubig "nasira" dahil sa sinag na nagmumula sa ito, baguhin ang iyong paraan sa interface air-tubig bago maabot ang mata. Sa pagkabigo ng Snell, hindi siya ay may pinamamahalaang upang malaman ang sanhi ng epekto na ito.

Sa 1678, isa pang Dutch siyentipiko Christiaan Huygens bumuo ng isang matematikal na relasyon na nagpapaliwanag ng mga obserbasyon Snell at iminungkahing na ang kababalaghan ng repraksyon ng liwanag - ay ang resulta ng iiba-iba ng bilis kung saan ang beam pass sa pamamagitan ng dalawang mga kapaligiran. Huygens natukoy na ang mga saloobin anggulo ng ilaw nagdaraan sa pamamagitan ng dalawang mga materyales na may iba't ibang mga indeks ng repraksyon ay dapat na katumbas ng ratio ng bilis nito sa bawat materyal. Kaya, ito ay postulated na sa isang medium pagkakaroon ng mas mataas na repraktibo index, ang ilaw gumagalaw mas mabagal. Sa ibang salita, sa bilis ng liwanag sa pamamagitan ng mga materyal ay inversely proporsyonal sa ang repraktibo index. Kahit na ang kautusan ay kasunod na nakumpirma pagtuklas, para sa maraming mga mananaliksik sa oras na ito ay hindi halata, t. Upang. Walang maaasahang paraan ng pagsukat ng bilis ng liwanag. Ang mga siyentipiko naisip na ito ay hindi nakadepende sa bilis ng ang materyal. Tanging 150 taon matapos Huygens 'bilis ng liwanag kamatayan ay sinusukat na may sapat na katumpakan, na nagpapatunay sa kanya kanan.

Absolute index ng repraksyon

Absolute repraktibo index n ng transparent materyal o isang materyal ay tinukoy bilang ang kamag-anak bilis ng liwanag ay ipinapasa therethrough may kaugnayan sa bilis sa vacuo: n = c / v, kung saan c - bilis ng liwanag sa vacuum, at v - sa mga materyales.

Malinaw, ang repraksyon ng ilaw sa isang vacuum, walang wala ng anumang mga sangkap ay absent at doon ay isang absolute figure 1. Para sa ibang mga transparent na materyales ang halaga na ito ay mas malaki kaysa 1. repraksyon ng ilaw sa hangin ay maaaring gamitin upang kalkulahin ang hindi kilalang mga parameter materyales (1.0003).

batas ni Snell

Kami kitang ipakilala ang ilang mga kahulugan:

• ang insidente beam - isang tahilan na malapit sa daluyan ng paghihiwalay;
• drop point - ang paghihiwalay punto kung saan ito ay bumaba;
• ang refracted ray umaalis sa paghihiwalay media;
• normal - isang linya ng iginuhit na patayo sa paghihiwalay sa punto ng saklaw;
• anggulo ng pagkahulog - ang anggulo sa pagitan ng normal at ang insidente beam;
• matukoy ang repraktibo anggulo ay maaaring maging kasing ang anggulo sa pagitan ng mga refracted ray at ang normal.

Ayon sa mga batas ng repraksyon:

1. Ang insidente, ang refracted ray at ang mga normal na nasa parehong eroplano.
2. Ang ratio ng Sines ng mga anggulo ng pagkahulog at repraksyon ay ang ratio ng repraksyon coefficients ng una at ikalawang medium: kasalanan i / kasalanan r = n r / n i.

Ang batas ng repraksyon ng ilaw (Snell) ay naglalarawan ng kaugnayan sa pagitan ng mga anggulo sa dalawang waves at mga indeks ng repraksyon ng dalawang media. Kapag ang isang alon ay ipinapasa mula sa isang mas repraktibo medium (hal air) sa isang repraktibo (hal, tubig), ang bilis patak. Sa kabaligtaran, kapag ang ilaw ay ipinapasa mula sa tubig sa hangin, ang bilis ay nagtataas. Ang anggulo ng pagkahulog sa unang medium kamag-anak sa normal na anggulo ng repraksyon at ang pangalawa ay mag-iiba proporsyonal sa ang pagkakaiba sa repraktibo index sa pagitan ng dalawang mga materyales. Kung ang isang alon ay ipinapasa mula sa isang daluyan na may isang mababang koepisyent ng isang daluyan na may isang mas mataas na, ito bends patungo normal. At kung sa salungat, ito ay aalisin.

Ang kamag-anak repraktibo index

Ilaw repraksyon batas ay nagpapakita na ang ratio ng sine ng insidente at refracted anggulo katumbas ng isang pare-pareho na ang ratio ng mga velocity ng liwanag sa dalawang media.

_{kasalanan i / kasalanan r = n r} / n i = (c / v r) / (c / v i) = v i / v r

Relasyon n _r / n _i ay tinatawag na isang kamag-anak index of refraction para sa mga sangkap.

Ang isang bilang ng mga phenomena na ang resulta ng refraction madalas na nakikita sa araw-araw na buhay. Ang epekto ng "sirang" lapis - isa sa mga pinaka-karaniwang. Mga mata at utak sundin ang mga sinag pabalik sa tubig bilang kung sila ay hindi refracted, at nagmumula sa object sa isang tuwid na linya, ang paglikha ng isang virtual na imahe na lumilitaw sa isang mas mababang depth.

pagpapakalat

Mag-ingat measurements ipakita na ang repraksyon ng liwanag wavelength na pagpapalabas o kulay ay may isang mahusay na impluwensiya. Sa ibang salita, ang isang sangkap ay maraming repraktibo index na kung saan maaaring mag-iba sa pagbabago ng kulay o wavelength.

Ang naturang pagbabago ay tumatagal ng lugar sa lahat ng mga transparent media at ay tinatawag na pagpapakalat. Ang antas ng pagpapakalat ng mga partikular na materyal ay depende sa kung paano ang repraktibo index ay nag-iiba sa haba ng daluyong. Gamit ang pagtaas wavelength ay nagiging mas malinaw phenomenon ng repraksyon ng liwanag. Ito ay nakumpirma na sa pamamagitan ng ang katunayan na ang mga lilang refract higit sa pula, dahil wavelength nito ay mas maikli. Dahil sa pagpapakalat sa karaniwang mga salamin ay nangyayari kilalang paghahati ng liwanag sa mga bahagi nito.

paglawak ng liwanag

Sa katapusan ng XVII siglo, Sir Isaak Nyuton na isinasagawa ng isang serye ng mga eksperimento na humantong sa kanyang pagtuklas sa mga nakikitang spectrum, at nagpakita na puting ilaw ay binubuo ng isang iniutos array ng mga kulay mula sa kulay ube pamamagitan ng asul, berde, dilaw, orange at pula finishing. Paggawa sa isang darkened room, Newton inilagay ng isang baso prisma sa isang makitid na silahis penetrates sa pamamagitan ng isang butas sa window shutters. Kapag ang pagpasa sa pamamagitan ng isang prisma ay refracted liwanag - ang salamin sa proyekto ito sa isang screen sa isang order spectrum.

Newton concluded na puting ilaw ay isang halo ng mga iba't ibang kulay, at na ang prisma "scatters" ang puting liwanag, refracting bawat kulay mula sa ibang anggulo. Newton ay hindi maaaring ibahagi ang mga kulay sa pamamagitan ng pagpasa ito sa pamamagitan ng isang pangalawang prism. Ngunit kapag siya ay ilagay ang pangalawang prism ay napakalapit na ng una, upang ang lahat ng mga kulay dispersed at nagpunta sa ikalawang prisma, ang mga mananaliksik natagpuan na ang mga kulay ay recombined muli upang bumuo ng puting liwanag. pagkatuklas na ito convincingly pinatunayan ang parang multo komposisyon ng liwanag na kung saan ay madaling hinati at konektado.

dispersion phenomenon ay gumaganap ng isang pangunahing papel sa isang malaking bilang ng iba't ibang mga phenomena. Rainbow ay ang resulta ng repraksyon ng ilaw sa mga patak ng ulan, paggawa ng isang kahanga-hangang paningin ng mga multo agnas, na katulad na kung saan ay nangyayari sa mga prism.

Ang mga kritikal na anggulo at kabuuang panloob na pagmuni

Kapag ang pagpasa sa pamamagitan ng isang medium na may isang mas mataas na index ng repraksyon sa isang daluyan na may mas mababang kilusan landas ng ang mga alon na tinukoy sa pamamagitan ng mga anggulo ng pagkahulog na may paggalang sa paghihiwalay sa dalawang mga materyales. Kung ang anggulo ng pagkahulog ay lumampas sa isang tiyak na halaga (depende sa index ng repraksyon ng dalawang mga materyales), ito ay umabot sa isang punto kung saan ang ilaw ay hindi refracted sa medium na may mas mababang indeks.

Kritikal (o limitasyon) ang anggulo tinukoy bilang ang anggulo ng pagkahulog, na nagreresulta sa ang anggulo ng repraksyon ng 90 °. Sa ibang salita, tulad ng mga anggulo ng pagkahulog mas mababa kaysa sa mga kritikal na repraksyon nangyayari, at kapag ito ay katumbas ng ito, ang refracted beam pass sa kahabaan ng espasyo na naghihiwalay sa dalawang mga materyales. Kung ang anggulo ng pagkahulog ay lumampas sa kritikal na, ang ilaw ay masasalamin pabalik. pangkaraniwang bagay na ito ay kilala bilang kabuuang panloob na pagmuni-muni. Mga halimbawa ng paggamit nito - diamante at optical fibers. Ang cut diamond nagpo-promote ng kabuuang panloob na pagmuni-muni. Karamihan sa mga rays pagpasok sa pamamagitan ng tuktok ng diyamante, ay maipapakita hanggang sa maabot nila ang itaas na ibabaw. Ito ay kung ano ang nagbibigay sa diamante ang kanilang kinang. Ang optical fiber ay isang salamin "buhok", ay kaya manipis na kapag liwanag ay nagpasok ng isang dulo, hindi ito maaaring makatakas. At lamang kapag ang beam umabot sa kabilang dulo, siya ay magagawang upang mag-iwan ang mga hibla.

Intindihin at pamahalaan

Optical device, mula sa microscopes at mga teleskopyo sa mga camera, video projectors, at kahit na ang mata ng tao ay maaaring umasa sa ang katunayan na ang ilaw ay maaaring nakatutok, refracted at makikita.

Refraction gumagawa ng isang malawak na hanay ng phenomena, kabilang ang mirages, rainbows, optical illusions. Dahil sa ang repraksyon ng isang makapal-napapaderan baso ng beer ay tila na maging mas kumpleto, at ang araw ay bumaba para sa isang ilang minuto sa ibang pagkakataon kaysa ito tunay ay. Milyun-milyong mga tao ang gumagamit ng repraktibo kapangyarihan upang iwasto ang paningin defects sa tulong ng mga baso o contact lenses. Sa pamamagitan ng pag-unawa sa mga katangian ng liwanag at pamamahala, maaari naming makita ang mga detalye invisible sa mata, hindi alintana kung ang mga ito ay sa isang mikroskopyo slide o sa isang malayong kalawakan.