Il-fenomenu ta 'rifrazzjoni ta' dawl - dan ... Il-liġi ta 'rifrazzjoni ta' dawl

Il-fenomenu ta 'rifrazzjoni ta' dawl - huwa fenomenu naturali li jseħħ kull darba li l-mewġa jivvjaġġa minn materjal wieħed għall-ieħor, li fih veloċità tagħha tvarja. Viżwalment, jidher li tbiddel id-direzzjoni ta 'propagazzjoni.

Fiżika: rifrazzjoni ta 'dawl

Jekk ir-raġġ inċident jolqot l-interface bejn iż-żewġ midja f'angolu ta '90 °, allura xejn ma jiġri, hija tkompli timxi fl-istess direzzjoni f'angolu rett għall-interface. Jekk l-angolu ta 'inċidenza differenti minn 90 °, fenomenu refrattiv iseħħ. Dan l-eżempju jipproduċi effetti stramba bħall-ksur apparenti oġġett parzjalment mgħaddsa fl-ilma jew Mirage jidhru fir-ramel deżert sħun.

Storja ta 'skoperta

Fl-ewwel seklu QK. e. Ġeografu Grieg u astronomu Ptolemy ppruvaw matematikament jispjegaw il rifrazzjoni, iżda l-liġi proposta minnu aktar tard irriżultaw li huma affidabbli. Fis-seklu XVII. matematiku dutch WILLEBRORD Snellius żviluppat il-liġi, li jiddetermina l-ammont relatat mal-proporzjon ta 'l-inċident u l-angoli refracted, li kien aktar tard imsejjaħ l-indiċi ta' materjal rifrazzjoni. Fil-fatt, l-aktar is-sustanza huwa kapaċi li rifratt dawl, l-ogħla rata. Pencil fl-ilma "miksur" għaliex l-raġġi li ġejjin minnha, il-bidla tiegħek mod fl-interface-ilma arja qabel ma jilħqu l-għajn. Għall-diżappunt ta Snell, huwa ma rnexxielu jsib il-kawża ta 'dan l-effett.

Fil 1678, xjenzat ieħor Olandiż Christiaan Huygens żviluppa relazzjoni matematika li jispjega l-osservazzjonijiet Snell u ssuġġeriet li l-fenomenu ta 'rifrazzjoni ta' dawl - huwa r-riżultat ta 'varjazzjoni tal-veloċità li biha l-raġġ tgħaddi ż-żewġ ambjenti. Huygens ddeterminaw li l-angoli attitudni ta 'dawl li jgħaddi mill żewġ materjali ma' indiċi differenti ta 'rifrazzjoni għandu jkun ugwali għall-proporzjon ta' veloċità tagħha f'kull materjal. Għalhekk, huwa postulat li f'mezz li jkollhom indiċi rifrattiv ogħla, id-dawl jiċċaqlaq aktar bil-mod. Fi kliem ieħor, il-veloċità tad-dawl permezz tal-materjal huwa proporzjonalment invers għall-indiċi refrattiv. Għalkemm il-liġi ġiet sussegwentement ikkonfermata sperimentali, għal ħafna riċerkaturi fil-ħin ma kienx ovvju, t. Biex. L-ebda mezz affidabbli ta ' kejl tal-veloċità tad-dawl. Xjentisti ħasbu li ma tiddependix fuq il-veloċità tal-materjal. 150 biss snin wara veloċità Huygens "tal-mewt dawl kien jitkejjel bi preċiżjoni suffiċjenti, li jipprova lilu dritt.

indiċi assolut ta 'rifrazzjoni

Assoluta indiċi refrattiv n tal-materjal trasparenti jew materjal huwa definit bħala l-veloċità relattiva li biha dawl jgħaddi relattiv therethrough għall-veloċità fil-vakwu: n = c / v, fejn ċ - veloċità ta 'dawl fil-vakwu, u vs - fil-materjal.

Ovvjament, il-rifrazzjoni ta 'dawl fil-vakwu, nieqsa minn kull sustanza ikun assenti u hemm ċifra assoluta 1. Għal materjali trasparenti oħra dan il-valur ikun ikbar minn 1. rifrazzjoni ta' dawl fl-arja jistgħu jintużaw biex jiġi kkalkulat l-materjali parametri mhux magħrufa (1.0003).

liġi Snell s

Aħna jintroduċu xi definizzjonijiet:

• -raġġ inċident - raġġ li huwa qrib il-medja separazzjoni;
• qatra punt - il-punt separazzjoni li fih jaqa;
• l ray refracted jħallu l-midja separazzjoni;
• normali - linja miġbuda perpendikulari mal-separazzjoni fil-punt tal-inċidenza;
• angolu ta 'inċidenza - l-angolu bejn in-normal u l-raġġ inċident;
• jiddetermina l-angolu ta 'rifrazzjoni jista' jkun l-angolu bejn il-raġġi refracted u l normali.

Skond il-liġijiet ta 'rifrazzjoni:

1. L-inċident, il-ray refracted u l-normali huma fl-istess pjan.
2. Il-proporzjon ta 'linja Sines tal-angoli ta' inċidenza u rifrazzjoni huwa l-proporzjon tal-koeffiċjenti rifrazzjoni tal-ewwel u t-tieni medju: dnub i / sin r = n R / ni.

Il-liġi ta 'rifrazzjoni ta' dawl (Snell) jiddeskrivi r-relazzjoni bejn l-angoli taż-żewġ mewġiet u indiċi ta 'rifrazzjoni taż-żewġ midja. Meta mewġa jgħaddi minn mezz inqas rifrattiv (arja eż) fi rifrattiv (eż, ilma), veloċità tagħha qtar. Bil-maqlub, meta d-dawl jgħaddi mill-ilma fl-arja, iż-żidiet veloċità. L-angolu ta 'inċidenza għall-ewwel relattiv medju għall-angolu normali tal rifrazzjoni u t-tieni se jvarjaw proporzjonali għad-differenza fl-indiċi refrattiv bejn l-materjali żewġ. Jekk mewġa jgħaddi minn mezz b'koeffiċjent baxx ta 'medju bil-ogħla, liwjiet lejn normali. U jekk għall-kuntrarju, se jitneħħew.

L-indiċi refrattiv relattiva

liġi rifrazzjoni dawl turi li l-proporzjon tal-sine ta 'l-inċident u l-angoli refracted ugwali għal kostanti li huwa l-proporzjon ta' l-veloċitajiet ta 'dawl fiż-żewġ midja.

_{dnub i / sin r = n R} / n i = (ċ / v r) / (ċ / v i) = v i / v r

Relazzjoni n _R / n _i tissejjaħ indiċi relattiv ta 'rifrazzjoni għal dawn is-sustanzi.

Numru ta 'fenomeni li huma r-riżultat ta' rifrazzjoni ta 'spiss jidher fil-ħajja ta' kuljum. L-effett ta ' "miksur" lapes - wieħed mill-aktar komuni. Għajnejn u moħħ segwi l-raġġi lura fl-ilma daqslikieku ma kienux refracted, u li ġejjin mill-oġġett f'linja dritta, ħolqien ta 'immaġni virtwali li tidher f'fond inqas.

dispersjoni

kejl bir-reqqa juru li l-rifrazzjoni tal -wavelength dawl emissjoni jew kulur għandhom influwenza kbira. Fi kliem ieħor, sustanza għandha ħafna indiċi refrattiv li jista 'jvarja mal-bidla tal-kulur jew wavelength.

Bidla bħal din isseħħ fil-midja kollha trasparenti u huwa msejjaħ dispersjoni. Il-grad ta dispersjoni tal-materjal partikolari jiddependi fuq kif l-indiċi refrattiv tvarja skond wavelength. Bil-wavelength tiżdied isir fenomenu inqas evidenti tal rifrazzjoni ta 'dawl. Dan huwa kkonfermat mill-fatt li vjola rifratt aktar minn aħmar, minħabba wavelength tiegħu huwa iqsar. Minħabba tixrid fil-ħġieġ tas-soltu jseħħ magħruf dawl qsim fil-komponenti tagħha.

espansjoni tad-dawl

Fl-aħħar tas-seklu XVII, Sinjur Isaak Nyuton wettqet sensiela ta 'esperimenti li wasslu għall-iskoperta tiegħu tal-ispettru viżibbli, u wriet li dawl abjad jikkonsisti minn firxa ordnat ta' kuluri li jvarjaw minn vjola permezz ikħal, aħdar, isfar, oranġjo u aħmar irfinar. Ħidma fil-kamra mudlama, Newton imqiegħda priżma ħġieġ ġo jippenetra raġġ dejqa minn toqba fl shutters tieqa. Meta tgħaddi minn priżma hija dawl refracted - il-ħġieġ għall-proġett fuq skrin fi spettru ordnati.

Newton kkonkludiet li d-dawl abjad huwa taħlita ta 'kuluri differenti, u li l-priżma "iferrex"-dawl abjad, rifrazzjoni kull kulur minn angolu differenti. Newton ma jistgħu jaqsmu kuluri billi tgħaddi minnhom permezz ta 'tieni priżma. Imma meta huwa poġġa t-tieni priżma huwa viċin ħafna għall-ewwel, hekk li l-kuluri mxerrda u marru fit-tieni priżma, ir-riċerkaturi sabu li l-kuluri huma rikumbinat mill-ġdid biex jiffurmaw dawl abjad. Din l-iskoperta b'mod konvinċenti wera l-kompożizzjoni spettrali tad-dawl li jistgħu jiġu faċilment jinqasmu u konnessi.

fenomenu dispersjoni għandha rwol ewlieni f'għadd kbir ta 'fenomeni differenti. Qawsalla hija r-riżultat ta 'l-rifrazzjoni ta' dawl fi qtar ta 'xita, li ssir vista impressjonanti tal-dekompożizzjoni spettrali, simili għal dak li jseħħ fil-priżma.

L-angolu kritika u riflessjoni interna totali

Meta tgħaddi permezz ta 'mezz li jkollu indiċi ogħla ta' rifrazzjoni f'mezz mat-triq moviment t'isfel tal-mewġ definiti mill-angolu ta 'inċidenza fir-rigward tal-separazzjoni tal-materjali żewġ. Jekk l-angolu ta 'inċidenza jaqbeż ċertu valur (jiddependi fuq l-indiċi tal rifrazzjoni tal-materjali żewġ), jilħaq punt fejn dawl ma jkunx refracted fil-mezz b'indiċi aktar baxx.

Kritika (jew limitu) l-angolu definit bħala l-angolu ta 'inċidenza, li jirriżulta fl-angolu ta' rifrazzjoni ta '90 °. Fi kliem ieħor, bħala l-angolu ta 'inċidenza inqas mill-rifrazzjoni kritika sseħħ, u meta huwa ugwali għal dan, ir-raġġ refracted tgħaddi tul l-ispazju separazzjoni tal-materjali żewġ. Jekk l-angolu tal-inċidenza jaqbeż il-kritika, id-dawl huwa rifless lura. Dan il-fenomenu huwa magħruf bħala riflessjoni interna totali. Eżempji tal-użu tiegħu - djamanti u fibri ottiċi. Il-djamant qatgħa tippromwovi riflessjoni interna totali. Ħafna mill-raġġi jidħlu permezz tal-quċċata tal-djamant, se jkunu riflessi sakemm jilħqu l-wiċċ ta 'fuq. Dan huwa dak li jagħti djamanti glitter tagħhom. Il-fibra ottika huwa ħġieġ "xagħar", huma tant irqiq li meta dawl jidħol fil-tarf wieħed, ma jistgħux jaħarbu. U biss meta r-raġġ jilħaq il-tarf l-ieħor, huwa se tkun kapaċi li jħallu l-fibra.

Jifhmu u jamministraw

apparati ottiċi, li jvarjaw minn mikroskopji u teleskopji għall-kameras, projetturi tal-vidjo, u anki l-għajn tal-bniedem jista 'jinvoka l-fatt li d-dawl jista' jkun iffokat, refracted u rifless.

Rifrazzjoni tipproduċi firxa wiesgħa ta 'fenomeni, inklużi mirages, Rainbows, illusions ottiċi. Minħabba l-rifrazzjoni ta 'tazza ġnub ħoxnin ta' birra jidher li jkun aktar kompleta, u x-xemx jinżel għal ftit minuti aktar tard milli fil-fatt hu. Miljuni ta 'nies jużaw l-enerġija refrattiv sa jissewwew diffetti viżjoni bl-għajnuna ta' nuċċali jew contact lenses. Permezz ta 'fehim dawn il-proprjetajiet ta' dawl u l-ġestjoni, nistgħu tara d-dettalji inviżibbli għall-għajn, irrispettivament minn jekk humiex fuq slide ta 'mikroskopju jew galaxie bogħod.