Refrakcia svetelných prvkov, zákonov a experimentov



lomu svetla je optický jav, ktorý nastáva, keď svetlo dopadá šikmo na separačný povrch dvoch médií s rôznym indexom lomu. Keď sa to stane, svetlo zmení svoj smer a rýchlosť.

Refrakcia nastáva napríklad pri prechode svetla zo vzduchu na vodu, pretože voda má nižší index lomu. Je to fenomén, ktorý možno dokonale vidieť v bazéne, keď pozorujeme, ako sa formy tela pod vodou odchyľujú od smeru, ktorý by mali mať..

Je to fenomén, ktorý ovplyvňuje rôzne typy vĺn, aj keď prípad svetla je najreprezentatívnejší a ten, ktorý má v našom každodennom živote viac prítomnosti..

Vysvetlenie lomu svetla ponúkol holandský fyzik Willebrord Snell van Royen, ktorý ustanovil zákon, ktorý vysvetľuje, čo sa stalo známym ako Snell's Law.

Ďalším z vedcov, ktorí venovali osobitnú pozornosť lomu svetla, bol Isaac Newton. Na jeho štúdium vytvoril slávny sklenený hranol. V hranole preniká svetlo do neho jednou z jeho tvárí, lámajúc a rozkladajúce sa v rôznych farbách. Týmto spôsobom sa prostredníctvom fenoménu lomu svetla ukázalo, že biele svetlo sa skladá zo všetkých farieb dúhy.

index

  • 1 Prvky lomu
    • 1.1 Index lomu svetla v rôznych médiách
  • 2 Zákony lomu
    • 2.1 Prvý zákon lomu
    • 2.2 Druhý zákon lomu
    • 2.3 Fermatov princíp
    • 2.4 Dôsledky Snellovho zákona
    • 2.5 Limitný uhol a celkový vnútorný odraz
  • 3 Experimenty
    • 3.1 Príčiny 
  • 4 Refrakcia svetla zo dňa na deň
  • 5 Referencie 

Prvky lomu

Hlavnými prvkami, ktoré by sa mali brať do úvahy pri štúdiu lomu svetla, sú: - dopadajúci lúč, ktorým je lúč dopadajúci šikmo na separačný povrch dvoch fyzikálnych médií, - lámaný lúč, čo je lúč, ktorý prechádza médiom, mení jeho smer a rýchlosť. - Normálna čiara, ktorá je imaginárnou čiarou kolmou na separačný povrch dvoch médií. - Uhol dopadu (i), ktorý je definovaný ako uhol tvorený dopadajúcim lúčom s normálom. - Uhol lomu (r), ktorý je definovaný ako uhol vytvorený normálom s lámaným lúčom..

-Okrem toho je potrebné vziať do úvahy aj index lomu (n) média, čo je podiel rýchlosti svetla vo vákuu a rýchlosti svetla v médiu..

n = c / v

V tomto ohľade je potrebné pripomenúť, že rýchlosť svetla vo vákuu má hodnotu 300 000 000 m / s.

Index lomu svetla v rôznych médiách

Index lomu svetla v niektorých z najbežnejších prostriedkov je:

Zákony lomu

Snellov zákon sa často označuje ako zákon lomu, ale pravdou je, že možno povedať, že zákony lomu sú dva.

Prvý zákon lomu

Incidentný lúč, lámaný lúč a normálny lúč sú v rovnakej rovine priestoru. V tomto zákone, tiež odvodený Snell, reflexie sa tiež uplatňuje.

Druhý zákon lomu

Druhý zákon lomu alebo Snellov zákon je určený nasledujúcim výrazom:

n1 sen i = n2 sen r

Byť n1 index lomu média, z ktorého svetlo pochádza; i uhol dopadu; n2 index lomu média, v ktorom je svetlo lámané; r uhol lomu.

Fermatov princíp

Od začiatku minimálneho času alebo princípu Fermatu môžeme odvodiť zákony odrazu a zákony lomu, ktoré sme práve videli..

Tento princíp potvrdzuje, že skutočná trajektória, ktorá nasleduje za lúčom svetla, ktorý sa pohybuje medzi dvomi bodmi priestoru, je taká, ktorá vyžaduje menší čas na to, aby ju prekrížila..

Dôsledky Snellovho zákona

Niektoré z priamych dôsledkov odvodených z predchádzajúceho výrazu sú:

a) Ak n2 > n1 ; sen r < sen i o sea r < i

Keď teda lúč svetla prechádza z média s nižším indexom lomu na médium s vyšším indexom lomu, približuje sa lámaný lúč normálne.

b) Ak n2 < n1 ; sen r> sin i alebo r> i

Keď teda lúč svetla prechádza z média s vyšším indexom lomu na médium s nižším indexom, lámaný lúč sa pohybuje od normálneho.

c) Ak je uhol dopadu nula, potom je uhol lúča lomu tiež nulový.

Limitný uhol a celkový vnútorný odraz

Ďalším dôležitým dôsledkom Snellovho zákona je to, čo je známe ako hraničný uhol. Toto je názov pre uhol dopadu, ktorý zodpovedá uhlu lomu 90 °.

Keď sa to stane, lámaný lúč sa pohybuje v jednej rovine so separačným povrchom oboch médií. Tento uhol sa nazýva aj kritický uhol.

Pre uhly nad hraničným uhlom sa vyskytuje jav nazývaný totálna vnútorná reflexia. Keď sa to stane, nedochádza k lomu, pretože celý lúč svetla sa odráža interne. K úplnému vnútornému odrazu dochádza iba pri pohybe z média s vyšším indexom lomu na médium s nižším indexom lomu.

Jedna aplikácia celkového vnútorného odrazu je vedenie svetla optickým vláknom bez straty energie. Vďaka tomu si môžeme vychutnať vysokú rýchlosť prenosu dát, ktorú ponúkajú optické siete.

pokusy

Veľmi základným experimentom na pozorovanie javu lomu je zavedenie ceruzky alebo pera do pohára naplneného vodou. V dôsledku lomu svetla sa časť ponoreného pera alebo ceruzky javí mierne zlomená alebo odklonená vzhľadom na trajektóriu, ktorú by človek očakával..

Môžete tiež skúsiť robiť podobný experiment s laserovým ukazovateľom. Samozrejme je potrebné naliať do pohára vody niekoľko kvapiek mlieka, aby sa zlepšila viditeľnosť laserového svetla. V tomto prípade sa odporúča, aby sa experiment vykonával pri slabom osvetlení, aby sa lepšie posúdila dráha svetelného lúča.

V oboch prípadoch je zaujímavé vyskúšať rôzne uhly dopadu a pozorovať, ako sa mení uhol lomu pri týchto zmenách.

príčiny 

Príčiny tohto optického efektu sa musia hľadať v lome svetla, ktorý spôsobuje, že obraz ceruzky (alebo laserového lúča) sa javí vychýlený pod vodou vzhľadom na obraz, ktorý vidíme vo vzduchu..

Refrakcia svetla zo dňa na deň

Refrakciu svetla možno pozorovať v mnohých situáciách nášho dňa. Niektorí z nich ich už pomenovali, iní ich spomenieme nižšie.

Jedným z dôsledkov lomu je, že bazény sa zdajú byť plytšie ako v skutočnosti.

Ďalším efektom lomu je dúha, ktorá sa vyskytuje, pretože svetlo sa láme pri prechode vodných kvapiek do atmosféry. Je to ten istý jav, ktorý nastáva, keď lúč svetla prechádza hranolom.

Ďalším dôsledkom lomu svetla je, že pozorujeme západ slnka Slnka, keď to bolo niekoľko minút, pretože sa to naozaj stalo.

referencie

  1. Svetlo (n.d.). Vo Wikipédii. Získané 14. marca 2019 zo stránky en.wikipedia.org.
  2. Burke, John Robert (1999). Fyzika: povaha vecí. Mexico City: International Thomson Editors. 
  3. Celkový vnútorný odraz (n.d.). Vo Wikipédii. Získané dňa 12. marca 2019 zo stránky en.wikipedia.org.
  4. Svetlo (n.d.). Vo Wikipédii. Získané 13. marca 2019 zo stránky en.wikipedia.org.
  5. Lekner, John (1987). Teória odrazu, elektromagnetických a častíc. skokan.
  6. Refrakcia (n.d.). Vo Wikipédii. Získané 14. marca 2019 zo stránky en.wikipedia.org.
  7. Crawford jr., Frank S. (1968). Vlny (Berkeley Physics Course, Vol. 3)), McGraw-Hill.