GAISMAS REFRAKCIJA: ELEMENTI, LIKUMI UN EKSPERIMENTS - FIZISKĀ - 2025

Gaismas refrakcija ir optiska parādība, kas rodas, ja gaisma ir slīpi nokļuvusi uz divu barotņu ar atšķirīgu refrakcijas indeksu atdalīšanas virsmas. Kad tas notiek, gaisma maina virzienu un ātrumu.

Refrakcija rodas, piemēram, kad gaisma iet no gaisa uz ūdeni, jo tam ir zemāks refrakcijas koeficients. Tas ir fenomens, ko var lieliski novērtēt baseinā, novērojot, kā ķermeņa formas zem ūdens šķietami novirzās no tā, kādam tām vajadzētu būt.

Atoma

Tā ir parādība, kas ietekmē dažāda veida viļņus, lai arī gaismas gadījums ir visizplatītākais un tas, kurā mūsu ikdienas dzīvi ir visvairāk.

Gaismas refrakcijas skaidrojumu piedāvāja holandiešu fiziķis Vilebrords Snells van Rojens, kurš izveidoja likumu tā izskaidrošanai, kas kļuvis pazīstams kā Snella likums.

Vēl viens zinātnieks, kurš īpašu uzmanību pievērsa gaismas refrakcijai, bija Īzaks Ņūtons. Lai to izpētītu, viņš izveidoja slaveno stikla prizmu. Prizmā gaisma to iekļūst caur vienu no sejām, refrakcionējot un sadaloties dažādās krāsās. Tādā veidā, izmantojot gaismas refrakcijas fenomenu, viņš pierādīja, ka balto gaismu veido visas varavīksnes krāsas.

Refrakcijas elementi

Galvenie elementi, kas jāņem vērā, pētot gaismas refrakciju, ir šādi: -Kritušais stars, kas ir stars, kurš triecienvirzienā sliecas uz divu fizisko līdzekļu atdalīšanas virsmu. - refrakcijas stars, kas ir stars, kas iet caur barotni, mainot tā virzienu un ātrumu. -Parasta līnija, kas ir iedomāta līnija, kas ir perpendikulāra divu materiālu atdalīšanas virsmai. -Krituves leņķis (i), ko definē kā leņķi, ko veido krītošais stars ar normālo. - refrakcijas leņķis (r), ko definē kā leņķi, ko normāls veido ar refrakcijas staru.

-Turklāt jāņem vērā arī barotnes refrakcijas indekss (n), kas ir gaismas ātruma vakuumā un gaismas ātruma attiecība vidē.

n = c / v

Šajā sakarā jāatceras, ka gaismas ātrums vakuumā iegūst vērtību 300 000 000 m / s.

Gaismas refrakcijas indekss dažādos medijos

Gaismas refrakcijas rādītāji dažos izplatītākajos nesējos ir:

Refrakcijas likumi

Snella likumu bieži dēvē par refrakcijas likumu, taču patiesība ir tāda, ka var teikt, ka ir divi refrakcijas likumi.

Pirmais refrakcijas likums

Krītošais, refrakcijas un normālais stars atrodas vienā un tajā pašā telpas plaknē. Šajā likumā, kuru secinājis arī Snells, attiecas arī atspoguļojums.

Otrais refrakcijas likums

Otro, refrakcijas likumu vai Snella likumu, nosaka šāds izteiciens:

n ₁ sin i = n ₂ sin r

Kur n _{1 ir} tās vides refrakcijas indekss, no kuras nāk gaisma; i biežuma leņķis; n ₂ barotnes, kurā gaisma ir refrakcijas, refrakcijas indekss; r ir refrakcijas leņķis.

Josell7

Fermāta princips

No minimālā laika principa vai Fermāta principa var secināt gan refleksijas likumus, gan refrakcijas likumus, ko mēs tikko redzējām.

Šis princips nosaka, ka reālais ceļš, kam seko gaismas stars, kas pārvietojas starp diviem kosmosa punktiem, ir tas, kurš prasa vismazāk laika ceļam.

Snella likuma sekas

Dažas tiešās sekas, kas secinātas no iepriekšējās izteiksmes, ir:

a) Ja n ₂ > n ₁ ; sin r <sin io let r <i

Tātad, kad gaismas stars pāriet no barotnes ar zemāku refrakcijas indeksu uz citu ar augstāku refrakcijas indeksu, refrakcijas stars tuvojas normālajam.

b) ja n2 <n ₁ ; sin r> sin io let r> i

Tātad, kad gaismas stars pāriet no barotnes ar augstāku refrakcijas indeksu uz citu ar zemāku refrakcijas indeksu, refraktētais stars virzās prom no normas.

c) Ja kritiena leņķis ir nulle, tad refrakcijas stūra leņķis ir nulle.

Ierobežojuma leņķis un kopējais iekšējais atstarojums

Citas svarīgas Snella likuma sekas ir tā sauktais ierobežojošais leņķis. Tas ir nosaukums, kas dots krišanas leņķim, kas atbilst refrakcijas leņķim 90 °.

Kad tas notiek, refrakcijas stars pārvietojas vienā līmenī ar abu barotņu atdalīšanas virsmu. Šo leņķi sauc arī par kritisko leņķi.

Leņķiem, kas ir lielāki par ierobežojošo leņķi, notiek parādība, kas pazīstama kā kopējais iekšējais atstarojums. Kad tas notiek, refrakcija nenotiek, jo viss gaismas stars tiek atspoguļots iekšēji. Kopējais iekšējais atstarojums rodas tikai tad, kad pārvietojas no barotnes ar augstāku refrakcijas indeksu uz barotni ar zemāku refrakcijas indeksu.

Viens no kopējā iekšējā atstarojuma pielietojumiem ir gaismas vadīšana caur optisko šķiedru, nezaudējot enerģiju. Pateicoties tam, mēs varam izbaudīt augsto datu pārsūtīšanas ātrumu, ko piedāvā optisko šķiedru tīkli.

Eksperimenti

Ļoti vienkāršs eksperiments, lai varētu novērot refrakcijas parādību, ir zīmuļa vai pildspalvas ievietošana glāzē, kas pilna ar ūdeni. Gaismas refrakcijas rezultātā zīmuļa vai pildspalvas iegremdētā daļa šķiet nedaudz salauzta vai novirzījusies no ceļa, pa kuru varētu gaidīt.

Velāls

Varat arī izmēģināt līdzīgu eksperimentu ar lāzera rādītāju. Protams, lai uzlabotu lāzera gaismas redzamību, ūdens glāzē ir nepieciešams ielej dažus pilienus piena. Šajā gadījumā eksperimentu ieteicams veikt vājā apgaismojumā, lai labāk novērtētu gaismas stara ceļu.

Abos gadījumos ir interesanti izmēģināt dažādus kritiena leņķus un novērot, kā mainās refrakcijas leņķis.

Cēloņi

Šī optiskā efekta cēloņi jāmeklē gaismas refrakcijā, kuras dēļ zīmuļa attēls (vai lāzera gaismas stars) zem ūdens atšķīrās attiecībā pret attēlu, kuru redzam gaisā.

Gaismas refrakcija ikdienas dzīvē

Gaismas refrakciju var novērot daudzās situācijās ikdienā. Dažus mēs jau esam nosaukuši, citus mēs komentēsim zemāk.

Viena no refrakcijas sekām ir tāda, ka baseini šķiet seklāki nekā patiesībā.

Cits refrakcijas efekts ir varavīksne, kas rodas tāpēc, ka gaisma tiek refrakcija, izlaižot cauri atmosfērā esošajiem ūdens pilieniem. Tā ir tāda pati parādība, kas rodas, kad gaismas stars iziet caur prizmu.

Citas gaismas refrakcijas sekas ir tas, ka mēs novērojam Saules rietu, kad ir pagājušas vairākas minūtes kopš tā patiesības.

Atsauces

1. Gaisma (nd). Vikipēdijā. Iegūts 2019. gada 14. martā no en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fizika: lietu būtība. Meksika DF: Starptautiskais Thomson Editores.
3. Kopējais iekšējais atspoguļojums (nd). Vietnē Wikipedia. Iegūts 2019. gada 12. martā no en.wikipedia.org.
4. Gaisma (nd). Vietnē Wikipedia. Iegūts 2019. gada 13. martā no en.wikipedia.org.
5. Lekners, Džons (1987). Elektromagnētisko un daļiņu viļņu atspoguļojuma teorija. Springers.
6. Refrakcija (nd). Vietnē Wikipedia. Iegūts 2019. gada 14. martā no en.wikipedia.org.
7. Crawford jr., Frenks S. (1968). Viļņi (Bērklija fizikas kurss, 3. sējums), Makgreivs.