REFRAKCIJA SVJETLOSTI: ELEMENTI, ZAKONI I EKSPERIMENT - FIZIČKA - 2024

Lom svjetlosti je optički fenomen koji se javlja kada je svjetlo koso Incident na površine razdvajanja dvaju medija s različitim indeksom loma. Kad se to dogodi, svjetlost mijenja svoj smjer i brzinu.

Refrakcija se javlja, na primjer, kada svjetlost prelazi iz zraka u vodu, jer ima niži indeks loma. To je fenomen koji se može savršeno cijeniti u bazenu, kada promatramo kako oblici tijela pod vodom odstupaju od smjera u kojem bi trebali imati.

Atoma

To je fenomen koji utječe na različite vrste valova, iako je slučaj svjetlosti najreprezentativniji i onaj s najviše prisutnosti u našem svakodnevnom životu.

Objašnjenje loma svjetlosti ponudio je nizozemski fizičar Willebrord Snell van Royen, koji je uspostavio zakon koji će mu objasniti koji je postao poznat kao Snellov zakon.

Drugi znanstvenik koji je posebnu pozornost posvetio refrakciji svjetlosti bio je Isaac Newton. Da bi ga proučio, stvorio je čuvenu staklenu prizmu. U prizmi svjetlost prodire kroz jedno od njenih lica, prelažući se i raspadajući se u različite boje. Na taj je način kroz fenomen loma svjetlosti dokazao da se bijela svjetlost sastoji od svih boja duge.

Elementi refrakcije

Glavni elementi koji se moraju uzeti u obzir u istraživanju refrakcije svjetlosti su sljedeći: - Zračna zraka, koja je zraka koja kosi udara na površinu razdvajanja dvaju fizičkih medija. -Rafrazirana zraka, koja je zraka koja prolazi kroz medij, mijenjajući svoj smjer i brzinu. -Normalna linija, koja je zamišljena linija okomita na površinu razdvajanja dva medija. -Kut upada (i), koji se definira kao kut koji nastaje od padajuće zrake s normalnim. -Kut refrakcije (r), koji je definiran kao kut formiran od normale s refrakcijskom zrakom.

- Uz to se mora uzeti u obzir i indeks loma (n) medija, koji je kvocijent brzine svjetlosti u vakuumu i brzine svjetlosti u mediju.

n = c / v

U vezi s tim, treba imati na umu da brzina svjetlosti u vakuumu uzima vrijednost od 300 000 000 m / s.

Indeks loma svjetlosti u različitim medijima

Indeksi loma svjetlosti u nekim od najčešćih medija su:

Zakoni loma

Snell-ov se zakon često naziva zakonom refrakcije, ali istina je da se može reći da postoje dva zakona loma.

Prvi zakon loma

Incidentna zraka, refraktirana zraka i normala nalaze se u istoj ravnini prostora. U ovom zakonu, koji je također iznio Snell, odnosi se i na razmišljanje.

Drugi zakon loma

Drugi, zakon loma ili Snellov zakon, određuje se sljedećim izrazom:

n ₁ sin i = n ₂ sin r

Gdje je n ₁ indeks loma medija iz kojeg dolazi svjetlost; i kut upada; n ₂ indeks loma medija u kojem je svjetlost loma; r je kut refrakcije.

Josell7

Fermatov princip

Iz principa minimalnog vremena ili Fermatovog principa, mogu se zaključiti i zakoni refleksije i zakoni loma, koje smo upravo vidjeli.

Ovo načelo kaže da je pravi put praćen zrakom svjetlosti koja se kreće između dviju točaka u prostoru onaj koji zahtijeva najmanje vremena za putovanje.

Posljedice Snellovog zakona

Neke od izravnih posljedica koje su izvedene iz prethodnog izraza su:

a) Ako je n ₂ > n ₁; sin r <sin io neka r <i

Dakle, kada svjetlosna zraka prelazi iz medija sa nižim indeksom loma u drugi s višim indeksom loma, refrakcijski se zrak približava normalnom.

b) Ako je n2 <n ₁; sin r> sin io neka r> i

Dakle, kada svjetlosna zraka prelazi iz medija s višim indeksom loma u drugi s nižim indeksom, refrakcijski zrak se odmiče od normalnog.

c) Ako je upadni kut nula, tada je kut zraka loma jednak nuli.

Ograničeni kut i ukupni unutarnji odraz

Druga važna posljedica Snell-ovog zakona je ono što je poznato kao granični kut. To je naziv dat kutu upada koji odgovara kutu refrakcije od 90 °.

Kad se to dogodi, refrakcijski zrak se pomiče po površini za razdvajanje dva medija. Taj se kut naziva i kritičnim kutom.

Za kutove veće od graničnog kuta događa se fenomen poznat kao totalni unutarnji odraz. Kad se to dogodi, ne dolazi do loma, jer se cjelokupni snop svjetlosti reflektira iznutra. Potpuni unutarnji odraz pojavljuje se samo pri prelasku iz medija s višim indeksom loma u sredinu s nižim indeksom loma.

Jedna primjena ukupnog unutarnjeg refleksije je provođenje svjetlosti kroz optička vlakna bez gubitka energije. Zahvaljujući njemu, možemo uživati ​​u velikim brzinama prijenosa podataka koje nude optičke mreže.

eksperimenti

Vrlo osnovni eksperiment za promatranje fenomena refrakcije sastoji se od unošenja olovke ili olovke u čašu punu vode. Kao rezultat loma svjetlosti, potopljeni dio olovke ili olovke izgleda pomalo slomljen ili odstupan od puta koji bi čovjek očekivao.

Velual

Također možete pokušati sličan eksperiment s laserskim pokazivačem. Naravno, potrebno je uliti nekoliko kapi mlijeka u čašu vode da bi se poboljšala vidljivost laserske svjetlosti. U tom se slučaju preporučuje provođenje eksperimenta u uvjetima slabog osvjetljenja kako bi se bolje procijenio put svjetlosnog snopa.

U oba slučaja je zanimljivo pokušati različite kute upada i promatrati kako se kut loma mijenja kako se mijenjaju.

uzroci

Uzroci ovog optičkog učinka moraju se naći u lomljenju svjetlosti zbog kojeg se slika olovke (ili snopa svjetlosti s lasera) čini odstupanom pod vodom u odnosu na sliku koju vidimo u zraku.

Refrakcija svjetlosti u svakodnevnom životu

Refrakcija svjetlosti može se promatrati u mnogim današnjim situacijama. Neke smo već imenovali, druge ćemo komentirati u nastavku.

Jedna od posljedica loma je ta što su bazeni plitkiji nego što zapravo jesu.

Drugi efekt refrakcije je duga, koja se javlja jer se svjetlost lomi prolazeći kroz kapljice vode prisutne u atmosferi. To je isti fenomen koji se događa kada snop svjetlosti prolazi kroz prizmu.

Druga posljedica loma svjetlosti je da promatramo zalazak Sunca nakon što prođe nekoliko minuta otkako se to zapravo dogodilo.

Reference

1. Svjetlo (drugo). U Wikipediji. Preuzeto 14. ožujka 2019. s en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fizika: priroda stvari. Meksički DF: Međunarodni Thomson Editores.
3. Ukupni unutarnji odraz (drugi). Na Wikipediji. Preuzeto 12. ožujka 2019. s en.wikipedia.org.
4. Svjetlo (drugo). Na Wikipediji. Preuzeto 13. ožujka 2019. s en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teorija refleksije, elektromagnetski i valovi čestica. Springer.
6. Lomljenje (drugo). Na Wikipediji. Preuzeto 14. ožujka 2019. s en.wikipedia.org.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Valovi (Berkeley tečaj fizike, svezak 3), McGraw-Hill.