Uzushi wa refraction wa mwanga - ni ... sheria ya refraction wa mwanga

uzushi wa refraction wa mwanga - ni jambo la kawaida kwamba hutokea kila wakati wimbi husafiri kutoka nyenzo moja hadi nyingine, ambayo kasi yake inatofautiana. Kwa kutazama, inaonekana kwamba mabadiliko ya uongozi wa uenezi.

Fizikia: refraction wa mwanga

Kama tukio boriti mgomo interface kati ya vyombo vya habari wawili kwa pembeni ya 90 °, basi hakuna kinachotokea, itaendelea kutoa hoja katika mwelekeo huo kwa pembeni kulia na interface. Kama angle ya matukio tofauti na 90 °, refractive jambo hutokea. Mfano huu inazalisha athari ya ajabu kama vile dhahiri fracture kitu sehemu kuzama katika maji au sarabi kuonekana katika mchanga moto nyikani.

Historia ya ugunduzi

Katika BC karne ya kwanza. e. Kigiriki mwanajiografia na falaki Ptolemy alijaribu hesabu kueleza refraction, lakini sheria uliopendekezwa na yeye baadaye aligeuka kuwa kutegemewa. Katika karne ya XVII. Dutch mwanahisabati Willebrord SNELLIUS maendeleo ya sheria, ambao huamua kiasi kuhusiana na uwiano wa tukio na pembe refracted, ambayo baadaye jina lake index ya nyenzo refraction. Kwa kweli, zaidi Dutu anaweza kurudisha nuru, kiwango cha juu. Kalamu katika maji "kuvunjwa" kwa sababu rays kuja kutoka hayo, kubadilisha jinsi yako katika interface hewa maji kabla ya kufikia macho. Kwa tamaa ya Snell, yeye si imeweza kupata chanzo cha athari hii.

Katika 1678, mwanasayansi mwingine wa Uholanzi Christiaan Huygens maendeleo ya uhusiano wa hisabati inayoeleza uchunguzi Snell na akashauri kwamba uzushi wa refraction wa mwanga - ni matokeo ya tofauti kasi ambayo boriti hupita kupitia mazingira mawili. Huygens kuamua kwamba tabia pembe ya mwanga kupitia vifaa mbili na fahirisi mbalimbali za refraction lazima kuwa sawa na uwiano wa kasi yake katika kila nyenzo. Hivyo, ni ilidai kwamba katika muda wa kati ya kuwa juu refractive index, mwanga hatua polepole zaidi. Kwa maneno mengine, kasi ya mwanga kupitia vifaa ni inversely sawia na index refractive. Ingawa sheria hatimaye alithibitisha kimajaribio, kwa watafiti wengi kwa wakati haikuwa wazi, t. Kwa. No njia ya kuaminika ya kupima kasi ya mwanga. Wanasayansi mawazo kwamba hana hutegemea kasi ya nyenzo. 150 tu miaka baada ya kasi Huygens 'ya kifo mwanga mtu kipimo kwa usahihi wa kutosha, na kudhibitisha haki yake.

Kabisa index ya refraction

Kabisa refractive index n nyenzo uwazi au nyenzo hufafanuliwa kama kasi jamaa ambapo mwanga hupita therethrough jamaa kasi katika vacuo: n = c / v, ambapo c - kasi ya mwanga katika utupu, na v - katika nyenzo.

Ni wazi, refraction wa mwanga katika utupu, bila ya mali yoyote haipo na kuna takwimu kamili 1. Kwa vifaa vingine uwazi thamani hii ni zaidi ya 1. refraction wa mwanga katika hewa inaweza kutumika kufanya mahesabu haijulikani vigezo vifaa (1.0003).

sheria Snell ya

Sisi kuanzisha baadhi ya ufafanuzi:

• Tukio hilo boriti - boriti iliyoko karibu na wa kati kujitenga;
• kushuka uhakika - mgawanyo hatua ambayo nayo ikaanguka;
• refracted ray kuacha vyombo vya habari kujitenga;
• kawaida - line inayotolewa perpendicular kujitenga katika hatua ya matukio,
• angle ya matukio - pembe kati ya kawaida na tukio boriti;
• kuamua angle refractive inaweza kuwa kama pembe kati ray refracted na ya kawaida.

Kwa mujibu wa sheria za refraction:

1. tukio hilo, ray refracted na kawaida ni katika ndege hiyo.
2. uwiano wa Sines pembe ya matukio na refraction ni uwiano wa refraction coefficients ya kati ya kwanza na ya pili: dhambi i / dhambi r = n r / n i.

sheria ya refraction wa mwanga (Snell) inaelezea uhusiano kati ya pembe mawimbi mbili na fahirisi ya refraction ya vyombo vya habari wawili. Wakati wimbi hupita kutoka chini refractive kati (kwa mfano hewa) katika refractive (kwa mfano, maji), kasi yake ya matone. Kwa upande mwingine, wakati mwanga hupita kutokana na maji katika hewa, ongezeko kasi. angle ya matukio ya kwanza ya jamaa wa kati ya angle ya kawaida ya refraction na ya pili zitatofautiana sawia na tofauti katika refractive index kati ya vifaa mbili. Kama wimbi la hupita kutoka kati na mgawo cha chini cha kati na juu, ni bends kikawaida. Na kama kinyume chake, itakuwa kuondolewa.

jamaa refractive index

Mwanga refraction sheria inaonyesha kwamba uwiano wa sine ya tukio na pembe refracted sawa na mara kwa mara kwamba ni uwiano wa velocities ya mwanga katika vyombo vya habari wawili.

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

Uhusiano n _r / n _i inaitwa index jamaa wa refraction kwa dutu hizi.

idadi ya matukio ya kwamba ni matokeo ya refraction mara nyingi kuonekana katika maisha ya kila siku. athari za kalamu "kuvunjwa" - moja ya kawaida. Macho na ubongo kufuata rays tena kwenye maji kana kwamba hawakuwa refracted, na kuja kutoka kitu katika mstari sawa, na kujenga picha virtual kwamba inaonekana katika kina kidogo.

utawanyiko

vipimo makini zinaonyesha kuwa refraction ya mwanga wavelength chafu au rangi kuwa na ushawishi mkubwa. Kwa maneno mengine, Dutu ina watu wengi refractive index ambayo inaweza kutofautiana kulingana na mabadiliko ya rangi au wavelength.

Mabadiliko hayo hufanyika katika vyombo vyote vya habari wazi na inaitwa utawanyiko. kiwango cha utawanyiko wa vifaa hasa inategemea jinsi index refractive inatofautiana na wavelength. Katika kuongezeka kwa wavelength inakuwa chini hutamkwa uzushi wa refraction wa mwanga. Hii imethibitishwa na ukweli kwamba zambarau refract zaidi nyekundu, kwa sababu masafa yake ni fupi zaidi. Kutokana na utawanyiko katika kioo kawaida hutokea inayojulikana splitting mwanga katika sehemu yake.

upanuzi wa mwanga

Mwishoni mwa karne ya XVII, Sir Isaak Nyuton uliofanywa mfululizo wa majaribio ambayo imesababisha ugunduzi wake wa wigo inayoonekana, na unaonyesha kuwa mwanga nyeupe lina awali safu ya rangi kuanzia zambarau kupitia bluu, kijani, njano, rangi ya machungwa na nyekundu kumaliza. Kufanya kazi katika chumba giza, Newton kuwekwa mche kioo katika hupenya nyembamba boriti njia ya shimo katika shutters dirisha. Wakati kupitia prism ni refracted mwanga - kioo kwa mradi kwenye screen katika wigo awali.

Newton alihitimisha kuwa mwanga nyeupe ni mchanganyiko wa rangi tofauti, na kwamba mche "kuwatawanya" mwanga nyeupe, refracting kila rangi kutoka pembe tofauti. Newton hakuweza kushiriki rangi kwa kupitisha yao kupitia prism ya pili. Lakini wakati yeye kuweka mche pili ni karibu sana na kwanza, ili rangi zote kutawanywa na akaenda mche wa pili, watafiti iligundua kuwa rangi ni recombined tena na kuunda mwanga nyeupe. ugunduzi huu kusadikisha imeonekana utungaji spectral ya mwanga ambayo inaweza kwa urahisi kugawanywa na imeunganishwa.

utawanyiko jambo ina jukumu muhimu katika idadi kubwa ya matukio tofauti. Rainbow ni matokeo ya refraction wa mwanga katika matone ya mvua, na kufanya macho ya kuvutia ya kuoza spectral, sawa na ambayo hutokea katika mche.

angle muhimu na reflection jumla wa ndani

Wakati kupitia kati na index ya juu ya refraction katika kati na harakati ya njia ya chini ya mawimbi inavyoelezwa na angle ya matukio kuhusiana na mgawanyo wa vifaa mbili. Kama angle ya matukio unazidi thamani fulani (kulingana na ripoti ya refraction ya vifaa mbili), inafikia mahali ambapo mwanga ni si refracted katika kati na index chini.

Muhimu (au ya kikomo) angle hufafanuliwa kama angle ya matukio, na kusababisha pembe ya refraction ya 90 °. Kwa maneno mengine, kama angle ya matukio chini ya refraction muhimu hutokea, na wakati ni sawa na hayo, boriti refracted hupita pamoja nafasi kutenganisha vifaa mbili. Kama angle ya matukio unazidi muhimu, mwanga yalijitokeza nyuma. Jambo hili hujulikana kama reflection jumla wa ndani. Mifano ya matumizi yake - almasi na nyuzi za macho. almasi kukata kukuza jumla tafakari ndani. Zaidi ya rays kuingia kupitia juu ya almasi, yataonekana mpaka kufikia uso wa juu. Hii ni nini anatoa almasi pambo yao. fiber macho ni kioo "nywele", ni hivyo nyembamba kwamba wakati mwanga inaingia upande mmoja, haiwezi kutoroka. Na tu wakati boriti fika upande wa pili, yeye kuwa na uwezo wa kuacha nyuzi.

Kuelewa na kudhibiti

Optical vifaa, kuanzia darubini na darubini kwa kamera, usayaria video, na hata jicho binadamu anaweza kutegemea ukweli kwamba mwanga inaweza umakini, refracted na kuonyeshwa.

Refraction inazalisha mbalimbali ya matukio, ikiwa ni pamoja mirages, rainbows, ndoto macho. Kutokana na refraction ya nene-walled glasi ya bia inaonekana kuwa kamili zaidi, na jua inakwenda chini kwa muda wa dakika chache kabla ya ni kweli ni. Mamilioni ya watu kutumia nguvu refractive kusahihisha kasoro maono kwa msaada wa miwani au lenses. Kwa kuelewa mali hizi za mwanga na usimamizi, tunaweza kuona maelezo kuonekana kwa macho, bila kujali kama wao ni juu ya darubini slide au katika Galaxy ya mbali.