Ilmiö valon taittumisen - se ... laki valon taittumisen

Ilmiö valon taittumisen - on luonnollinen ilmiö, joka tapahtuu aina, kun aalto kulkee materiaalista toiseen, jolloin sen nopeus vaihtelee. Visuaalisesti, näyttää siltä, että muuttaa etenemissuunta.

Fysiikka: valon taittumisen

Jos tapaus säde osuu rajapinnassa kahden väliaineen välinen kulmassa 90 °, niin mitään ei tapahdu, se jatkaa liikkumista samaan suuntaan suorassa kulmassa rajapintaan. Jos tulokulma eroaa 90 °, taitekerroin ilmiö tapahtuu. Tämä esimerkki tuottaa outo vaikutuksia, kuten ilmenee murtuma objekti osittain upotetaan veteen tai kangastus nähdä kuuma autiomaa hiekka.

Historia löytö

Ensimmäisellä vuosisadalla eKr. e. Kreikkalainen maantieteilijä ja tähtitieteilijä Ptolemaios yrittivät matemaattisesti selittää taittuminen, mutta laki ehdottama hänelle myöhemmin osoittautui epäluotettavaksi. XVII luvulla. Hollantilainen matemaatikko WILLEBRORD SNELLIUS kehittänyt laki, joka määrittää määrä suhteuttamalla tapahtumasta ja taittua kulmat, joka nimettiin myöhemmin taitekerroin materiaalia. Itse asiassa, mitä enemmän aine pystyy taittavat valoa, sitä suurempi määrä. Kynä vedessä "rikki", koska säteet tulevat sitä, muuttaa tapaa ilman ja veden rajapinnan ennen silmään. Pettymykseksi Snell, hän ei ole onnistunut löytämään syy tämän vaikutuksen.

Vuonna 1678, toinen Hollanti tutkija Christiaan Huygens kehitetty matemaattinen suhde, joka selittää havainnot Snell ja ehdotti, että ilmiö valon taittumisen - on seurausta vaihtelevan nopeuden, jossa säde kulkee kahden ympäristöissä. Huygens määritetään, että asenne kulmat läpi kulkevan valon kaksi materiaalia, joilla on erilaiset taitekertoimet on oltava yhtä suuri kuin suhde sen nopeuden kussakin materiaalia. Näin ollen on oletettu, että väliaineessa, jolla on korkeampi taitekerroin, valo liikkuu hitaammin. Toisin sanoen, valon nopeus materiaalin läpi on kääntäen verrannollinen taitekerroin. Vaikka laki vahvistettiin myöhemmin kokeellisesti, sillä monet tutkijat tuolloin ei ollut varmaa, t. To. Ei luotettavaa nopeuden mittaamiseksi valon. Tutkijoiden mielestä se ei riipu materiaalin nopeuden. Vain 150 vuotta Huygensin valonnopeudella kuoleman mitattiin riittävällä tarkkuudella, mikä osoittaa hänen oikeassa.

Absoluuttinen taitekerroin

Absoluuttinen taitekerroin läpinäkyvän materiaalin tai materiaalin määritellään suhteellinen nopeus, jolla valo kulkee sen läpi suhteessa nopeuden vakuumissa: n = c / v, missä c - valon nopeus tyhjiössä, ja v - materiaalissa.

On selvää, että valon taittuminen tyhjiössä, on vailla merkitystä on poissa ja on absoluuttinen luku 1. muiden läpinäkyvien materiaalien tämä arvo on suurempi kuin 1. valon taittumisen ilmassa voidaan laskea tuntemattomien parametrien materiaalit (1,0003).

Snellin laki

Esittelemme muutamia määritelmiä:

• Tulevan säteen - palkki, joka on lähellä erotusväliaineeseen;
• pudota kohta - erottaminen kohdassa, jossa se osuu;
• taittuu ray jättäen erotusvälineet;
• normaali - linja, joka kulkee kohtisuoraan erottumista tulopisteen;
• tulokulma - kulma normaalin ja tulevan säteen;
• määrittää taitekerroin kulma voi olla välinen kulma taittuu säde ja normaali.

Lakien mukaan taittumisen:

1. Tapaus, taittuu ray normaalin ovat samassa tasossa.
2. Suhde sinin kulmien esiintyvyys ja taittuminen on suhde taittuminen kertoimien ensimmäisen ja toisen väliaineen: sin i / sin r = n r / n i.

Lain valon taittumisen (Snell) kuvaa suhdetta kulmien kaksi aaltojen ja taitekerroin kahden median. Kun aalto kulkee vähemmän taitekerroin väliaineessa (esimerkiksi ilmassa), jonka taitekerroin (esim. Vesi), sen nopeus laskee. Kääntäen, kun valo kulkee ilmassa olevan veden nopeus kasvaa. Tulokulman ja ensimmäisen väliaineen suhteessa normaaliin taittumiskulma ja toisen vaihtelevat verrannollinen taitekerroinero näiden kahden materiaalin välillä. Jos aalto kulkee väliaineen, jolla on pieni kerroin väliaineen, jolla on korkeampi, se taipuu kohti normaalia. Ja jos päinvastoin, se poistetaan.

Suhteellinen taitekerroin

Valontaittamiskyky laki osoittaa, että suhde sini tapahtumasta ja taittua kulmat sama vakio, joka on suhde nopeudet valon kahden tiedotusvälineissä.

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

Suhde n _r / n _i kutsutaan suhteelliseksi taitekerroin näille aineille.

Useita ilmiöitä, jotka ovat seurausta taittumisen usein nähty jokapäiväisessä elämässä. Vaikutus "rikki" lyijykynä - yksi yleisimmistä. Silmät ja aivot seuraa säteet takaisin veteen kuin jos niitä ei taittuu, ja kohteesta tulevan suorassa linjassa, virtuaalisen kuvan, joka näkyy vähemmän syvyys.

hajonta

Huolellinen mittaukset osoittavat, että taittuminen valon aallonpituuden emission tai väri on suuri vaikutus. Toisin sanoen, aine on monia taitekerroin , joka voi vaihdella värinmuutos tai aallonpituus.

Tällainen muutos tapahtuu kaikissa avoimesti median ja kutsutaan hajonta. Hajontaan tietyn materiaalin riippuu siitä, miten taitekerroin vaihtelee aallonpituuden. Kasvaessa aallonpituus tulee vähemmän korostunut ilmiö valon taittumisen. Tämän vahvistaa se, että violetti taittavat enemmän kuin punaiset, koska sen aallonpituus on lyhyempi. Koska dispersio tavallista lasia tapahtuu tunnetulla jakaminen valoa sen osia.

laajentaminen valo

Lopussa XVII luvulla, Sir Isaak Nyuton suoritettiin sarja kokeita, joka johti hänen löytö näkyvän spektrin, ja on osoittanut, että valkoinen valo koostuu ryhmittelemällä värit vaihtelevat violetti kautta sininen, vihreä, keltainen, oranssi ja punainen viimeistely. Työskentely pimennetyssä huoneessa, Newton sijoitettu lasi prisma kapeaan säteen tunkeutuu läpi reiän ikkunankaihtimien. Kun kulkee prisman läpi taittuu valoa - lasi heijastaa sen kuvaruudulla järjestettyyn spektri.

Newton päätellä, että valkoinen valo on sekoitus eri värejä, ja että prisman "hajottaa" valkoisen valon, taittamalla kukin väri eri kulmasta. Newton ei jaa värejä viemällä ne läpi toisen prisman. Mutta kun hän laittaa toinen prisma on hyvin lähellä ensimmäistä, jotta kaikki värit hajanaista ja meni toisen prisman, tutkijat huomasivat, että värit yhdistetään uudelleen jälleen muodostamaan valkoista valoa. Tämän löydön vakuuttavasti osoittautunut spektrin koostumus valoa, joka voidaan helposti jakaa ja liittää.

hajonta ilmiö on keskeinen rooli monissa eri ilmiöitä. Rainbow on seurausta valon taittuminen on sateen pisaroita, joten vaikuttava näky spektrin hajoaminen, joka on samanlainen kuin mikä tapahtuu prisman.

Kriittisen kulman ja sisäisen kokonaisheijastuksen

Kulkiessa väliaineen läpi, jolla on korkeampi taitekerroin väliaineessa, jolla on pienempi liikerata aaltojen määritelty tulokulma suhteessa erottaminen kahden materiaalin. Jos tulokulma ylittää tietyn arvon (riippuen taitekerroin kahden materiaalin), se saavuttaa pisteen, jossa valo ei taittuu väliaineessa pienempi taitekerroin.

Kriittinen (tai raja) kulma määritellään tulokulma, jolloin kulma taitekerroin 90 °. Toisin sanoen, kun tulokulma on pienempi kuin kriittinen taittuminen tapahtuu, ja kun se on yhtä suuri kuin sitä, taittunut säde kulkee pitkin tila erottaa kaksi materiaalia. Jos tulokulma ylittää kriittisen, valo heijastuu takaisin. Tämä ilmiö tunnetaan koko sisäisen heijastuksen. Esimerkkejä sen käytöstä - timantit ja optiset kuidut. Leikattu timantti edistää sisäisen kokonaisheijastuksen. Useimmat säteet tulevat yläosan läpi timantti, näkyy, kunnes ne saavuttavat yläpinnan. Juuri tämä antaa timantteja niiden glitteriä. Optinen kuitu on lasia "hiukset", ovat niin ohuita, että kun valo tulee toiseen päähän, se ei voi paeta. Ja vain silloin, kun palkki saavuttaa toinen pää, hän voi lähteä kuituun.

Ymmärtää ja hallita

Optiset laitteet, jotka vaihtelevat mikroskoopit ja kaukoputket kameroita, videotykit, ja jopa ihmisen silmä voi luottaa siihen, että valo voidaan kohdistaa, taittuu ja heijastuu.

Taittuminen monenlaisia ilmiöitä, mukaan lukien mirages, sateenkaaren, optisia harhoja. Johtuen taittumisesta paksuseinäiseen lasin olutta näyttää olevan valmis, ja aurinko laskee ja muutamaa minuuttia myöhemmin kuin se todellisuudessa on. Miljoonat ihmiset käyttävät taittovoimakkuutta korjaamaan näkövirheisiin avulla silmälaseja tai piilolinssejä. Ymmärtämällä näitä ominaisuuksia valon ja johto, voimme nähdä yksityiskohtia näe paljaalla silmällä, riippumatta siitä, ovatko ne objektilasille tai kaukainen galaksi.