TvořeníSekundárního vzdělávání a školy

Fenomén lomu světla - to ... Zákon lomu světla

Jev lomu světla - je přirozený jev, který se vyskytuje při každém vlna cestuje z jednoho materiálu do druhého, přičemž jeho rychlost se mění. Vizuálně se zdá, že mění směr šíření.

Fyzika: lom světla

V případě, že dopadající paprsek dopadá na rozhraní mezi dvěma médii v úhlu 90 °, pak se nic neděje, pokračuje v pohybu ve stejném směru v pravém úhlu k rozhraní. V případě, že úhel dopadu odlišný od 90 °, dochází k lomu jev. Tento příklad vytváří zvláštní účinky, jako je zjevné zlomeniny objekt částečně ponořen do vody, přelud vidět v horkém pouštní písek.

Historie objevu

V prvním století před naším letopočtem. e. Řecký geograf a astronom Ptolemaios pokusil matematicky vysvětlit lom, ale zákon navržený němu později ukázalo jako nespolehlivé. V XVII století. Holandský matematik WILLEBRORD SNELLIUS vytvořil zákon, který určuje množství vztahující se k poměru incidentu a lomené úhly, který byl později pojmenovaný index lomu materiálu. Ve skutečnosti, čím více látka může lámat světlo, tím vyšší je rychlost. Tužka ve vodě „zlomený“, protože paprsky přicházející z ní změnit svůj způsob, jak na rozhraní vzduch-voda před dosažením oko. Ke zklamání Snell, že se nepodařilo zjistit příčinu tohoto účinku.

V roce 1678, další holandský vědec Christiaan Huygens vyvinul matematický vztah, který vysvětluje pozorování Snell a navrhl, že fenomén lomu světla - je výsledkem měnění rychlosti, při níž paprsek prochází dvě prostředí. Huygens stanoveno, že postoj úhly světla procházejícího dvěma materiály s různými indexy lomu, musí být roven poměru jeho rychlosti v každém materiálu. Proto se předpokládá, že v médiu, který má vyšší index lomu, světlo se pohybuje pomaleji. Jinými slovy, je rychlost světla skrz materiál je nepřímo úměrný indexu lomu. I když zákon byl následně potvrzen experimentálně, pro mnoho výzkumníků v té době to nebylo zřejmé, t. To. Žádné spolehlivé prostředky měření rychlosti světla. Vědci se domnívali, že to nezávisí na rychlosti materiálu. Pouhých 150 let po rychlosti Huygens světla smrti byla měřena s dostatečnou přesností, což dokazuje ho hned.

Absolutní index lomu

Absolutní index lomu n z průhledného materiálu, nebo materiálu, je definována jako relativní rychlost, při které světlo prochází v poměru k rychlosti ve vakuu: n = c / v, kde c - rychlost světla ve vakuu, a v - v materiálu.

Je zřejmé, lom světla ve vakuu, postrádá látky chybí a je zde absolutní číslo 1. U jiných transparentních materiálů je tato hodnota větší než 1. lomu světla ve vzduchu může být použit pro výpočet neznámých parametrů materiálů (1.0003).

Snellův zákon

Představíme několik definic:

  • dopadající paprsek - nosník, který se nachází v blízkosti separačního média;
  • bod skápnutí - bod, ve kterém separační podléhá;
  • lomený paprsek opouštějící separační média;
  • normální - přímka kolmá k oddělení v místě dopadu;
  • úhel dopadu - úhlu mezi normální a dopadajícího paprsku;
  • určení úhlu lomu může být úhel mezi odraženým paprskem a kolmicí.

Podle zákonů lomu:

  1. Dopadající, lomený paprsek a normální jsou ve stejné rovině.
  2. Poměr sinů úhlů dopadu a lomu je poměr refrakčních koeficientů prvního a druhého média: sin i / sin r = n r / n i.

Zákon lomu světla (Snell) popisuje vztah mezi úhly obou vln a indexy lomu obou médií. Když vlna prochází od méně lomu média (např. Vzduch) v lomu (např. Vody), jeho rychlost klesá. Naopak, když světlo prochází z vody do vzduchu, se zvyšuje rychlost. Úhel dopadu do prvního média vzhledem k normálním úhlu lomu a druhý se bude měnit úměrná rozdílu v indexu lomu mezi těmito dvěma materiály. Pokud vlna prochází z média s nízkým součinitelem média s vyšší, to se ohýbá směrem k normálu. A je-li naopak, že budou odstraněny.

Relativní index lomu

Lom světla zákona vyplývá, že poměr sinu incidentu a lomené sklonu osy konstanta, která je poměr rychlostech světla v obou médiích.

sin i / sin r = n r / n i = (C / V r) / (c / v i) = v i / v r

Vztah n r / n i, se nazývá relativní index lomu pro tyto látky.

Řada jevů, které jsou důsledkem lomu často vidět v každodenním životě. Účinek „zlomené“ tužka - jedna z nejčastějších. Oči a mozek sledovat paprsky zpět do vody, jako v případě, že nebyly láme, a pocházející z objektu v přímém směru a vytváří virtuální obraz, který se objeví na menší hloubky.

rozptyl

Pečlivé měření ukazují, že lom světla vlnové délky vyzařování nebo barvy mají velký vliv. Jinými slovy, látka má mnoho index lomu , který se může měnit se změnou barvy nebo vlnové délky.

Taková změna probíhá ve všech průhledná média a se nazývá disperze. Stupeň disperze konkrétního materiálu, závisí na tom, jak je index lomu se mění s vlnovou délkou. S rostoucí vlnovou délkou se stává méně výrazný jevu lomu světla. To potvrzuje i skutečnost, že fialová lámou více, než červené, protože jeho vlnová délka je kratší. V důsledku disperze v běžném skle dochází známé štípací světla do jeho složek.

expanze světla

Na konci XVII století, Sir Isaak Nyuton provedli sérii experimentů, které vedly k jeho objevu viditelného spektra, a ukázal, že bílé světlo se skládá z uspořádané škálu barev od fialové přes modrou, zelenou, žlutou, oranžovou a červenou dokončovací práce. Práce v zatemněné místnosti, Newton umístěn skleněný hranol do úzkého paprsku proniká otvorem v okenic. Při průchodu hranolem je láme světlo - sklo jej promítat na obrazovce v uspořádané spektru.

Newton k závěru, že bílé světlo je směsí různých barev, a tím, že hranol „rozptyluje“ bílé světlo, lámající každou barvu z jiného úhlu. Newton nemohl sdílet barvy průchodem druhého hranolu. Ale když dal druhý hranol je velmi blízko k první, takže všechny barvy rozptýleny a šel do druhého hranolu, vědci zjistili, že barvy jsou opět rekombinují za vzniku bílé světlo. Tento objev přesvědčivě prokázáno spektrální složení světla, které je možno snadno rozdělit a připojen.

disperze jev hraje klíčovou roli ve velkém počtu různých jevů. Duha je důsledkem lomu světla v kapkách deště, dělat impozantní pohled na spektrálním rozkladu, podobný tomu, který se vyskytuje v hranolu.

Kritický úhel a celkový vnitřní odraz

Při průchodu média s vyšším indexem lomu v prostředí s nižší dráhy pohybu vln definovaných úhlem dopadu vzhledem k oddělení obou materiálů. V případě, že úhel dopadu překročí určitou hodnotu (v závislosti na indexu lomu obou materiálů), se dosáhne bodu, kdy se světlo není odraženého v prostředí s nižším indexem.

Kritické (nebo mezní) úhel definován jako úhel dopadu, což vede k úhlu lomu 90 °. Jinými slovy, je úhel dopadu menší než nastane kritický lom, a když je rovná, tím láme paprsek prochází podél prostor oddělující dva materiály. V případě, že úhel dopadu větší než kritická, světlo se odráží zpět. Tento jev je známý jako úplným vnitřním odrazem. Příklady jeho použití - diamanty a optická vlákna. Řez diamantu podporuje celkový vnitřní odraz. Většina z paprsků vstupujících v horní části diamantu, se projeví až do dosažení horní povrch. To je to, co dává diamanty svůj lesk. Optické vlákno je sklo „vlasy“, jsou tak tenké, že když světlo vstupuje do jednoho konce, nemůže uniknout. A pouze tehdy, když paprsek dosáhne druhý konec, bude moci opustit vlákna.

Porozumět a řídit

Optické přístroje, sahat od mikroskopy a teleskopy ke kamerám, videoprojektorů, a dokonce i lidské oko může spolehnout na to, že světlo může být zaměřena, láme a odráží.

Refrakční produkuje celou řadu jevů, včetně přeludy, duhy, optické iluze. Vzhledem k lomu silnostěnné sklenice piva se zdá být úplnější a slunce zapadne několik minut později, než ve skutečnosti je. Miliony lidí používají lomivosti ke korekci vady zrakem pomocí brýlí nebo kontaktních čoček. Tím, že rozumí tyto vlastnosti světla a řízení, můžeme vidět detaily neviditelné pouhým okem, bez ohledu na to, zda jsou na sklíčku nebo ve vzdálené galaxii.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 cs.delachieve.com. Theme powered by WordPress.