O fenómeno da refracción da luz - é ... A lei de refracción da luz

O fenómeno de refracción da luz - é un fenómeno natural que ocorre cada vez que a onda se despraza a partir dun material a outro, en que a súa velocidade varía. Visualmente, parece que cambia a dirección de propagación.

Física: refracción da luz

Se o feixe incidente chega a interface entre ambos medios a un ángulo de 90 °, a continuación, nada acontece, el segue a moverse na mesma dirección en ángulo recto para a interface. Se o ángulo de incidencia distinta de 90 °, fenómeno ocorre de refracción. Este exemplo produce efectos estraños, como o obxecto fractura aparente parcialmente somerxido en auga ou un Mirage visto na area quente deserto.

Historia do descubrimento

O primeiro século antes de Cristo. e. xeógrafo e astrónomo grego Ptolomeo intentou explicar matemáticamente a refracción, pero a lei proposta por el máis tarde acabou por ser pouco fiable. O século XVII. matemático holandés Willebrord Snellius desenvolveu a lei, que determina a cantidade relacionada coa razón do incidente e ángulos refratada, que máis tarde foi nomeado o índice de material refracción. En realidade, canto máis a sustancia é capaz de refratar a luz, maior a taxa. Lapis na auga "roto" porque os raios que chegan a ela, cambiar o seu camiño na interface aire-auga antes de chegar ao ollo. Para a decepción de Snell, non puido atopar a causa deste efecto.

En 1678, outro científico holandés Christiaan Huygens desenvolveu unha relación matemática que explica as observacións Snell e suxeriu que o fenómeno da refracción da luz - é o resultado variar a velocidade en que o feixe pasa a través dos dous ambientes. Huygens determinado que os ángulos de actitude de luz que pasa a través de dous materiais con diferentes índices de refracción debe ser igual á razón da súa velocidade en cada material. Deste xeito, postula-se que nun medio que ten un índice de refracción máis, a luz móvese máis lentamente. Noutras palabras, a velocidade da luz a través do material é inversamente proporcional ao índice de refracción. Aínda que a lei foi posteriormente confirmada experimentalmente, para moitos investigadores na época non era evidente, t. Para. Non hai medio fiable de medir a velocidade da luz. Os científicos pensaban que non depende da velocidade do material. Só 150 anos despois velocidade da luz morte Huygens foi medido con precisión suficiente, probando que estaba seguro.

índice de refracción absoluto

índice de refracción absoluta n do material transparente ou dun material defínese como a velocidade relativa na que a luz pasa a través do mesmo en relación á velocidade no baleiro: n = c / v, no que c - velocidade da luz no baleiro, e V - no material.

Obviamente, a refracción da luz no baleiro, desprovisto de calquera substancia está ausente e existe un valor absoluto 1. Para outros materiais transparentes este valor é maior que 1. refracción da luz no aire pode ser usado para calcular os parámetros descoñecidos materiais (1.0003).

A lei de Snell

Nós introducimos algúns axustes:

• o feixe incidente - un feixe que está próximo ao medio de separación;
• punto de caer - o punto de separación na que cae;
• o raio refratado deixando o medio de separación;
• Normal - unha liña trazada perpendicularmente á separación no punto de incidencia;
• ángulo de incidencia - o ángulo entre o normal eo feixe incidente;
• determinar o ángulo de refracción pode ser como o ángulo entre o raio ea normal refractada.

Segundo as leis da refracción:

1. O incidente, o raio refratado ea normal están no mesmo plano.
2. A razón entre os senos dos ángulos de incidencia e de refracción é a razón entre os coeficientes de refracción do primeiro e segundo medio de: i sin / sen r = n r / n i.

A lei de refracción da luz (Snell) describe a relación entre os ángulos das dúas ondas e índices de refracción dos dous medios. Cando unha onda pasa a partir dun medio de refracción inferior (por exemplo, aire) a unha refracción (e.g., auga), a súa velocidade diminúe. Inversamente, cando a luz pasa do auga no aire, a velocidade aumenta. O ángulo de incidencia para o primeiro medio en relación co ángulo de refracción normais eo segundo variará proporcional á diferenza no índice de refracción entre os dous materiais. Se unha onda pasa dun medio cun baixo coeficiente de un medio cunha maior, se dobra cara normal. E se, pola contra, será eliminado.

O índice de refracción en concepto

lei refracción da luz mostra que a relación entre o seno do incidente e ángulos refratada iguais a unha constante que é a relación entre as velocidades de luz nos dous medios.

_{Sin I / sen r r = N} / n = I (c / v r) / (c / v i) = v i / v r

Relación n _r / n _i chámase un índice relativo de refracción para estas substancias.

Unha serie de fenómenos que son o resultado de refracción moitas veces visto na vida cotiá. O efecto do lapis "roto" - un dos máis común. Ollos e cerebro siga os raios de volta para a auga como se non fosen refratada, e vindo do obxecto en liña recta, creando unha imaxe virtual que aparece nunha profundidade menor.

dispersión

medidas coidadosas mostran que a refracción da lonxitude de onda da luz de emisión ou de cor teñen unha gran influencia. Noutras palabras, a sustancia ten moitos índice refractivo que pode variar co cambio de cor ou a lonxitude de onda.

Tal cambio ocorre en todos os medios transparentes e chámase dispersión. O grao de dispersión do material en particular depende de como o índice de refracción varía coa lonxitude de onda. Co aumento da lonxitude de onda se fai fenómeno menos pronunciada da refracción da luz. Isto é confirmado polo feito de que o vermello refratam máis de vermello, porque a súa lonxitude de onda é máis curto. Debido á dispersión no vidro habitual ocorre luz división coñecida nos seus compoñentes.

expansión da luz

Ao final do século XVII, Sir Isaak Nyuton conducida unha serie de experiencias que conduciron ao descubrimento do espectro visible, e demostrou que a luz branca está composto por unha matriz ordenada de cores que van desde vermello través acabado azul, verde, amarelo, laranxa e vermella. Traballando nunha sala escura, Newton colocado un prisma de vidro nun estreito feixe penetra a través dun burato no persianas. Ao pasar a través dun prisma é luz refratada - o vidro para proxecto-la nunha pantalla nun espectro de ordenado.

Newton concluíu que a luz branca é unha mestura de cores diferentes, e que o prisma "dispersa" a luz branca, refratando cada cor a partir dun ángulo diferente. Newton non podía compartir cores, pasando-os por un segundo prisma. Pero cando puxo o segundo prisma é moi preto do primeiro, de xeito que todas as cores dispersas e entrou na segunda prisma, os investigadores descubriron que as cores son recombinados novo para formar luz branca. Este descubrimento forma convincente a composición espectral da luz que pode ser facilmente dividido e conectado.

fenómeno da dispersión xoga un papel fundamental en un gran número de fenómenos diferentes. Arco da vella é o resultado da refracción da luz nas pingas de choiva, facendo unha vista impresionante da descomposición espectral, similar ao que ocorre no prisma.

O ángulo crítico e reflexión interna total

Ao pasar a través dun medio cun maior índice de refracción dun medio cun percorrido de movemento menor de ondas definidas polo ángulo de incidencia en relación á separación dos dous materiais. Se o ángulo de incidencia é superior a un certo valor (dependendo do índice de refracción dos dous materiais), chega a un punto en que a luz non é refractada en forma de un índice máis baixo.

Crítico (ou límite) o ángulo definido como o ángulo de incidencia, resultando no ángulo de refracción de 90 °. Noutras palabras, desde o ángulo de incidencia menor que a refracción crítica ocorre, e cando é igual a iso, o feixe refractada pasa ao longo do espazo que separa os dous materiais. Se o ángulo de incidencia supera o crítico, a luz é reflectida de volta. Este fenómeno é coñecido como reflexión total interna. Exemplos do seu uso - diamantes e fibras ópticas. O diamante de corte promove a reflexión interna total. A maior parte dos raios que entran a través da parte superior do diamante, será reflectida, ata que adquiran a superficie superior. Isto é o que dá diamantes súa glitter. A fibra óptica é unha "pelo" de vidro, son tan fina que, cando a luz entra a unha extrema, que non pode escapar. E só cando o feixe atinxe o outro extremo, el será capaz de deixar a fibra.

Entender e xestionar

dispositivos ópticos, que van desde microscopios e telescopios para cámaras, proxectores de vídeo, e mesmo o ollo humano pode confiar no feito de que a luz pode ser enfocada, refratada e reflectida.

Refracción produce unha gran variedade de fenómenos, incluíndo miragens, arco da vella, ilusións ópticas. Debido á refracción dun vidro de paredes espesas de cervexa semella máis completo, eo sol se pon por uns minutos máis tarde do que realmente é. Millóns de persoas empregan o poder de refracción para corrixir defectos de visión coa axuda de lentes ou lentes de contacto. Ao entender esas propiedades de luz e de xestión, podemos ver detalles invisibles a simple vista, non importando se eles están nunha lámina de microscopio ou nunha galaxia afastada.