Dukuria e thyerjes së dritës - ajo ... Ligji i thyerjes së dritës

Dukuria e thyerjes së dritës - është një fenomen natyror që ndodh çdo herë vala udhëton nga një material në tjetrin, ku shpejtësia e saj ndryshon. Vizualisht, duket se ndryshon drejtimin e përhapjes.

Fizikë: thyerja e dritës

Nëse trare incident godet interface midis dy medias në një kënd prej 90 °, atëherë asgjë nuk ndodh, ajo vazhdon të lëvizë në drejtim të njëjtë në një kënd të drejtë në ndërfaqe. Nëse këndi i incidencës të ndryshme nga 90 °, fenomen thyes ndodh. Ky shembull prodhon efekte të çuditshme të tilla si objekt të dukshme thyerje pjesërisht zhytur në ujë ose një mirazh parë në rërë të nxehtë shkretëtirë.

Historia e zbulimit

Në shekullin e parë para Krishtit. e. gjeograf dhe astronomi grek Ptolemeu u përpoq të matematikisht shpjeguar thyerjes, por ligji i propozuar prej tij më vonë doli të jetë i pabesueshëm. Në shekullin e XVII. Dutch matematikan Willebrord Snellius zhvilluar ligjin, i cili përcakton shumën e lidhur me raportin e incidentit dhe kënde refraktar, i cili u emërua më vonë indeksin e materialit të thyerjes. Në fakt, më shumë substanca është në gjendje të thyej dritë, më e lartë norma. Pencil në ujë "thyer", sepse rrezet që vijnë prej saj, duke ndryshuar rrugën tënde në ndërfaqen e ajrit e ujit para se të arrijnë syrin. Për zhgënjimin e Snell, ai nuk ka arritur për të gjetur shkakun e këtij efekti.

Në vitin 1678, një tjetër shkencëtar holandeze Christiaan Huygens zhvilluar një marrëdhënie matematikore që shpjegon vërejtjet Snell dhe sugjeroi se fenomeni i thyerjes së dritës - është rezultat i ndryshme shpejtësinë me të cilën rrezja kalon nëpër dy mjedise. Huygens vendosur që kënde qëndrimi i dritës që kalon përmes dy materialeve me indekset e ndryshme të thyerjes duhet të jetë i barabartë me raportin e shpejtësisë së saj në çdo materiali. Kështu, ajo është e postulatit se në një të mesme që ka një indeks më të lartë thyes, drita lëviz më ngadalë. Me fjalë të tjera, shpejtësia e dritës përmes materialit është në përpjesëtim me indeks thyes. Edhe pse ligji u konfirmua më pas eksperimentalisht, për shumë studiues në atë kohë nuk ishte e qartë, t. Për të. Nuk do të thotë të besueshme për matjen e shpejtësisë së dritës. Shkencëtarët mendonin se ajo nuk varet nga shpejtësia e materialit. Vetëm 150 vjet pas vdekjes së shpejtësisë së dritës Huygens 'është matur me saktësi të mjaftueshme, duke dëshmuar atë të drejtë.

Indeksi absolut i thyerjes

Absolut indeks refraktiv n prej materiali transparent ose një materiali është përcaktuar si shpejtësia relative në të cilën dritë kalon në krahasim me uje neper te shpejtesise në vacuo: N = c / v, ku c - shpejtësia e dritës në vakum, dhe v - në material.

Natyrisht, thyerja e dritës në boshllëk, i lirë nga çdo substancë mungon dhe nuk është një shifër absolute 1. Për materiale të tjera transparente kjo vlerë është më e madhe se 1. thyerja e dritës në ajër mund të përdoret për të llogaritur panjohur parametrat materialet (1.0003).

Ligji i Snell

Ne kemi prezantuar disa përkufizime:

• trare incident - një trarin që është në afërsi të mesme ndarjes;
• rënie pikë - pikë ndarjes në të cilën ajo bie;
• rrezja refraktar lënë mediat ndarjes;
• normal - një vijë e hequr pingul me ndarjen në pikën e incidencës;
• këndi i incidencës - këndi ndërmjet normal dhe trare incidentit;
• përcaktuar kënd thyes mund të jetë si kënd ndërmjet rreze refraktar dhe normale.

Sipas ligjeve të thyerjes:

1. Incidenti, rreze refraktar dhe normale janë në të njëjtin avion.
2. Raporti i sinusit te kendet e rasteve dhe thyerja është raporti i koeficienteve thyerja e mediumit të parë dhe të dytë: sin i / sin r = n r / n i.

Ligji i thyerjes së dritës (Snell) përshkruan marrëdhënien ndërmjet kënde të dy valëve dhe indekset e thyerjes së dy mediave. Kur një valë kalon nga një medium pak thyes (ajrit psh) në një thyes (p.sh., uji), shpejtësia e saj bie. Në anën tjetër, kur drita kalon nga uji në ajër, të rritet me shpejtësi. Këndi i incidencës të afërm e parë të mesme me kënd normal të thyerjes dhe të dytë do të ndryshojnë në proporcion me diferencën në indeksin thyes në mes të dy materialet. Nëse një valë kalon nga një medium me një koeficient të ulët të një medium me një më të lartë, ajo bends drejt normale. Dhe në qoftë se në të kundërtën, ajo do të hiqet.

Indeks refraktiv relative

Ligji dritë thyerjes tregon se raporti i sinusit të incidentit dhe kënde refraktar të barabartë me një konstante që është raporti i të shpejtësitë e dritës në dy media.

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

Marrëdhënie n _r / n _i quajtur një indeks relativ të thyerjes për këto substanca.

Një numër i fenomeneve që janë rezultat i thyerjes shihet shpesh në jetën e përditshme. Efekti i laps "thyer" - një nga më të zakonshme. Sytë dhe truri ndjekin rrezet përsëri në ujë, si në qoftë se ata nuk janë refraktar, dhe vjen nga objekti në një vijë të drejtë, duke krijuar një imazh virtual që duket në një thellësi më të vogël.

dispersion

matjet kujdesshëm tregojnë se thyerja e dritë gjatësi vale emisionit apo ngjyre të ketë një ndikim të madh. Me fjalë të tjera, një substancë ka shumë indeks thyes të cilat mund të ndryshojnë me ndryshimin e ngjyrës ose gjatësi vale.

Një ndryshim i tillë ndodh në të gjitha mediat transparente dhe quhet dispersion. Shkalla e shpërndarjes së materialit të caktuar varet se si indeksi thyes ndryshon me gjatësi vale. Me rritjen e gjatësi vale bëhet fenomen më pak e theksuar e thyerjes së dritës. Kjo është konfirmuar nga fakti se purpurt thyej shumë se kuqe, sepse gjatësi vale e saj është më e shkurtër. Për shkak të dispersionit në xhami zakonshme ndodh të njohur dritën ndarjen në përbërësit e tij.

zgjerim i dritës

Në fund të shekullit XVII, Sir Isaak Nyuton kryer një seri eksperimentesh që çoi në zbulimin e tij të spektrit të dukshme, dhe ka treguar se drita e bardhë përbëhet nga një grup urdhëruar të ngjyrave që variojnë nga purple nëpër blu, jeshile, të verdhë, portokalli dhe të kuqe përfunduar. Duke punuar në një dhomë të errët, Newton vendosur një prizëm xhami në një depërton ngushta rreze nëpër një vrimë në shutters dritare. Kur kalon përmes një prizmi është dritë refraktar - xhami për të projektuar atë në një ekran në një spektër të urdhëruar.

Newton konstatuar se drita e bardhë është një përzierje të ngjyrave të ndryshme, dhe se prizmit "shpërndan" dritën e bardhë, refracting çdo ngjyrë nga një kënd tjetër. Newton nuk mund të ndajnë ngjyrat nëpërmjet kalimit një prizmi të dytë. Por, kur ai vuri Prism dytë është shumë afër për të parë, në mënyrë që të gjitha ngjyrat e shpërndara dhe shkoi në prizmin e dytë, studiuesit gjetën se ngjyrat janë recombined përsëri për të formuar dritë e bardhë. Ky zbulim bindshëm provuar përbërjen fantazme e dritës e cila mund të ndahet lehtë dhe të lidhur.

fenomen dispersion luan një rol kyç në një numër të madh të fenomeneve të ndryshme. Rainbow është rezultat i thyerjes së dritës në pika të shiut, duke e bërë një pamje mbresëlënëse të dekompozimit spektral, të ngjashme me atë që ndodh në prizmit.

Këndi kritik dhe reflektim i përgjithshëm i brendshëm

Kur kalon nëpër një medium me një indeks më të lartë të thyerjes në një medium me një rrugë më të ulët lëvizjen e valëve të përcaktuara nga këndi i incidencës në lidhje me ndarjen e dy materiale. Nëse këndi i incidencës kalon një vlerë të caktuar (në varësi të indeksit të thyerjes së dy materialeve), ai arrin një pikë ku drita nuk është refraktar në të mesme me një indeks më të ulët.

Kritik (ose kufiri) këndi përcaktohet si këndi i rasteve, duke rezultuar ne kendin e thyerjes së 90 °. Me fjalë të tjera, si këndi i incidencës më pak se thyerjes kritike ndodh, dhe kur ajo është e barabartë me atë, rrezja refraktar kalon përgjatë hapësirës që ndan të dy materialet. Nëse këndi i incidencës tejkalon kritike, drita është reflektuar mbrapa. Ky fenomen është i njohur si reflektim i përgjithshëm i brendshëm. Shembuj të përdorimit të tij - diamante dhe fibra optike. Prerë diamant promovon reflektim të përgjithshëm të brendshëm. Shumica e rrezeve që hyjnë nëpër krye të diamantë, do të reflektohet deri sa të arrijnë sipërfaqen e sipërme. Kjo është ajo që i jep shkëlqim karo tyre. Fibër optike është një gotë "flokëve", janë aq të hollë që, kur drita hyn në një fund, ajo nuk mund t'i shpëtojnë. Dhe vetëm kur rrezja arrin në fund të tjera, ai do të jetë në gjendje për të lënë fije.

Kuptuar dhe menaxhuar

pajisjet optike, duke filluar nga mikroskopëve dhe teleskopët për kamera, projektuesit video, dhe madje edhe syri i njeriut mund të mbështetet në faktin se drita mund të fokusuar, refraktar dhe reflektuar.

Thyerjes prodhon një gamë të gjerë të fenomeneve, duke përfshirë vegimeve, rainbows, iluzione optike. Për shkak të thyerjes së një gotë të trashë-mur e birrës duket të jetë më i plotë, dhe dielli shkon poshtë për disa minuta më vonë se ajo në fakt është. Miliona njerëz përdorin fuqinë thyes për të korrigjuar defektet vizion me ndihmën e syze ose lente kontakti. Duke kuptuar këto vetitë e dritës dhe të menaxhimit, ne mund të shohim detajet e padukshme me sy të lirë, pavarësisht nëse ata janë në një rrëshqitje mikroskop ose në një galaktikë e largët.