Gaismas laušanas likuma formula - vispārīgi un konkrēti gadījumi

Gaismas laušanas likums tiek izmantots dažādās jomās, un tas ļauj noteikt, kā stari uzvedīsies, nonākot no vienas vides uz otru. Ir viegli saprast šīs parādības iezīmes, tās rašanās iemeslus un citas svarīgas nianses. Ir vērts izprast arī refrakcijas veidus, jo tam ir liela nozīme likuma principu aprēķināšanā un praktiskajā izmantošanā.

Visbiežāk labs piemērs tiek parādīts ar salmiņu vai karoti caurspīdīgā ūdens glāzē.

Kas ir gaismas laušanas fenomens

Gandrīz visi ir pazīstami ar šo parādību, jo tā ir plaši sastopama ikdienas dzīvē. Piemēram, ja paskatās uz rezervuāra dibenu ar tīru ūdeni, tas vienmēr šķiet tuvāk nekā patiesībā. Izkropļojumus var novērot akvārijos, šī iespēja ir pazīstama gandrīz ikvienam.Bet, lai izprastu problēmu, ir jāņem vērā vairāki svarīgi aspekti.

Refrakcijas iemesli

Šeit izšķiroša nozīme ir dažādu nesēju īpašībām, caur kurām iet gaismas plūsma. To blīvums visbiežāk atšķiras, tāpēc gaisma pārvietojas ar dažādu ātrumu. Tas tieši ietekmē tā īpašības.

Kad saules stars iziet caur prizmu, tas sadalās visās spektra krāsās.

Pārejot no vienas vides uz otru (to savienojuma vietā), gaisma maina virzienu blīvuma un citu pazīmju atšķirību dēļ. Novirze var būt dažāda, jo lielāka ir mediju īpašību atšķirība, jo lielāks ir kropļojums.

Starp citu! Kad gaisma tiek lauzta, daļa no tās vienmēr tiek atspoguļota.

Reālās dzīves piemēri

Apskatāmās parādības piemērus var sastapt gandrīz visur, tāpēc ikviens var redzēt, kā refrakcija ietekmē objektu uztveri. Tipiskākās iespējas ir:

1. Ja ievietojat karoti vai tūbiņu ūdens glāzē, jūs varat redzēt, kā vizuāli objekts pārstāj būt taisns un novirzās, sākot no divu vidi robežām. Šī optiskā ilūzija visbiežāk tiek izmantota kā piemērs.
2. Karstā laikā uz ietves bieži rodas peļķes efekts. Tas ir saistīts ar faktu, ka straujas temperatūras krituma vietā (pie pašas zemes) stari tiek lauzti tā, ka acis redz nelielu debesu atspulgu.
3. Mirāžas parādās arī refrakcijas rezultātā. Šeit viss ir daudz sarežģītāk, bet tajā pašā laikā šī parādība notiek ne tikai tuksnesī, bet arī kalnos un pat vidējā joslā. Vēl viena iespēja ir tad, kad ir redzami objekti, kas atrodas aiz horizonta līnijas.
   Mirāža ir viens no dabas brīnumiem, kas rodas tieši gaismas laušanas dēļ.
4. Refrakcijas principi tiek izmantoti arī daudzos ikdienas dzīvē lietojamos objektos: brillēs, palielināmā stiklā, skata caurumos, projektoros un slaidrādes mašīnās, binokļos un daudz kas cits.
5. Daudzu veidu zinātniskās iekārtas darbojas, piemērojot attiecīgo likumu. Tas ietver mikroskopus, teleskopus un citus sarežģītus optiskos instrumentus.

Kāds ir refrakcijas leņķis

Rerakcijas leņķis ir leņķis, kas veidojas refrakcijas fenomena dēļ saskarnē starp diviem caurspīdīgiem materiāliem ar dažādām gaismas caurlaidības īpašībām. To nosaka no perpendikulāras līnijas, kas novilkta lauztajai plaknei.

Ja glāzē ielej šķidrumu ar lielāku blīvumu nekā ūdens, tad laušanas leņķis kļūs lielāks.

Šī parādība ir saistīta ar diviem likumiem - enerģijas saglabāšanu un impulsa saglabāšanu. Mainoties vides īpašībām, viļņa ātrums neizbēgami mainās, bet tā frekvence paliek nemainīga.

Kas nosaka laušanas leņķi

Indikators var atšķirties un galvenokārt ir atkarīgs no to divu nesēju īpašībām, caur kurām gaisma iziet. Jo lielāka atšķirība starp tiem, jo ​​lielāka ir vizuālā novirze.

Arī leņķis ir atkarīgs no izstaroto viļņu garuma. Mainoties šim rādītājam, mainās arī novirze. Dažos medijos liela ietekme ir arī elektromagnētisko viļņu frekvencei, taču šī iespēja ne vienmēr tiek atrasta.

Optiski anizotropos materiālos leņķi ietekmē gaismas polarizācija un tās virziens.

Refrakcijas veidi

Visizplatītākā ir parastā gaismas laušana, kad mediju dažādo īpašību dēļ vienā vai otrā pakāpē var novērot deformācijas efektu.Bet ir arī citas šķirnes, kas parādās paralēli vai var tikt uzskatītas par atsevišķu parādību.

Kad vertikāli polarizēts vilnis noteiktā leņķī (to sauc par Brewster leņķi) sasniedz divu nesēju robežu, jūs varat redzēt kopējo refrakciju. Šajā gadījumā atstarots vilnis vispār nebūs.

Kopējo iekšējo atstarošanos var novērot tikai tad, kad starojums pāriet no vides ar augstāku refrakcijas koeficientu uz mazāk blīvu vidi. Šajā gadījumā izrādās, ka laušanas leņķis ir lielāks par krišanas leņķi. Tas ir, pastāv apgrieztas attiecības. Turklāt, palielinoties leņķim, sasniedzot noteiktas tā vērtības, indikators kļūst vienāds ar 90 grādiem.

Ja gaisma nokrīt uz divu mediju robežas noteiktā leņķī, tad to var vienkārši atstarot.

Ja jūs palielināt vērtību vēl vairāk, tad stars tiks atspoguļots no divu vielu robežas, nepārejot uz citu vidi. Tieši šo fenomenu sauc par kopējo iekšējo refleksiju.

Izlasi arī

Gaismas atstarošanas likumi un to atklāšanas vēsture

 

Šeit jums ir nepieciešams skaidrojums par rādītāju aprēķināšanu, jo formula atšķiras no standarta. Šajā gadījumā tas izskatīsies šādi:

grēks _utt=n₂₁

Šī parādība noveda pie optiskās šķiedras, materiāla, kas var pārraidīt milzīgu informācijas daudzumu neierobežotā attālumā ar ātrumu, kas nav sasniedzams ar citām iespējām. Atšķirībā no spoguļa, šajā gadījumā atstarošana notiek bez enerģijas zuduma pat ar vairākiem atspīdumiem.

Optiskajai šķiedrai ir vienkārša struktūra:

1. Gaismas caurlaidības kodols ir izgatavots no plastmasas vai stikla. Jo lielāks ir tā šķērsgriezums, jo lielāks ir pārsūtāmās informācijas apjoms.
2. Apvalks ir nepieciešams, lai atspoguļotu gaismas plūsmu kodolā, lai tā izplatītos tikai caur to. Svarīgi, lai šķiedru ievadīšanas vietā stars nokristu leņķī, kas ir lielāks par robežu, tad tas tiks atspoguļots bez enerģijas zuduma.
3. Aizsardzības izolācija novērš šķiedras bojājumus un pasargā to no nelabvēlīgas ietekmes. Pateicoties šai daļai, kabeli var likt arī pazemē.

Optiskā šķiedra ļāva pacelt informācijas pārraidi principiāli jaunā līmenī.

Kā tika atklāts refrakcijas likums?

Šis atklājums tika izdarīts Vilebrors Snelliuss, holandiešu matemātiķis, 1621. gadā. Pēc virknes eksperimentu viņš spēja formulēt galvenos aspektus, kas praktiski nav mainījušies līdz mūsdienām. Tas bija tas, kurš pirmais atzīmēja krišanas un atstarošanas leņķu sinusu attiecības nemainīgumu.

Pirmo publikāciju ar atklājuma materiāliem veica franču zinātnieks Renē Dekarts. Tajā pašā laikā eksperti nepiekrīt, kāds uzskata, ka viņš izmantojis Snella materiālus, un kāds ir pārliecināts, ka viņš to neatkarīgi atklājis no jauna.

Izlasi arī

To sauc par gaismas izkliedi

 

Refrakcijas indeksa definīcija un formula

Krītošie un lauztie stari, kā arī perpendikuls, kas iet cauri divu mediju savienojuma vietai, atrodas vienā plaknē. Krituma leņķa sinuss attiecībā pret laušanas leņķa sinusu ir nemainīga vērtība. Šādi izklausās definīcija, kas var atšķirties noformējumā, bet nozīme vienmēr paliek nemainīga. Grafiskais skaidrojums un formula ir parādīta attēlā zemāk.

Formula ir universāla un piemērota dažādām vidēm.

Jāatzīmē, ka rādītāji refrakcijām nav nevienas vienības. Savulaik, pētot aplūkojamās parādības fiziskos pamatus, divi zinātnieki vienlaikus - Kristians Huigenss no Holandes un Pjērs de Fermā no Francijas nonāca pie tāda paša secinājuma. Pēc viņa domām, krišanas sinusa un laušanas sinusa ir vienādi ar ātrumu attiecību vidē, caur kuru viļņi iziet. Ja gaisma caur vienu vidi pārvietojas ātrāk nekā cita, tad tā ir optiski mazāk blīva.

Starp citu! Gaismas ātrums vakuumā augstāka par jebkuru citu vielu.

"Snella likuma" fiziskā nozīme

Kad gaisma pāriet no vakuuma uz jebkuru citu vielu, tā neizbēgami mijiedarbojas ar tās molekulām. Jo lielāks ir vides optiskais blīvums, jo spēcīgāka ir gaismas mijiedarbība ar atomiem un mazāks tās izplatīšanās ātrums, savukārt, palielinoties blīvumam, palielinās arī laušanas koeficients.

Absolūtā refrakcija tiek apzīmēta ar burtu n un ļauj saprast, kā mainās gaismas ātrums, pārejot no vakuuma uz jebkuru vidi.

Relatīvā refrakcija (n₂₁) parāda gaismas ātruma izmaiņu parametrus, pārejot no vienas vides uz otru.

Video ļoti vienkārši ar grafikas un animācijas palīdzību izskaidro likumu no 8. klases fizikas.

Likuma darbības joma tehnoloģijā

Kopš fenomena atklāšanas un praktiskās izpētes ir pagājis daudz laika. Rezultāti palīdzēja izstrādāt un ieviest lielu skaitu dažādās nozarēs izmantoto ierīču, ir vērts analizēt izplatītākos piemērus:

1. Oftalmoloģiskais aprīkojums. Ļauj veikt dažādus pētījumus un noteikt patoloģijas.
2. Aparāts kuņģa un iekšējo orgānu izpētei. Jūs varat iegūt skaidru attēlu, neieviešot kameru, kas ievērojami vienkāršo un paātrina procesu.
3. Teleskopi un citas astronomiskas iekārtas refrakcijas dēļ ļauj iegūt attēlus, kas nav redzami ar neapbruņotu aci.
   Gaismas refrakcija teleskopu lēcās ļauj savākt gaismu fokusā, nodrošinot augstas precizitātes izpēti.
4. Binokļi un līdzīgas ierīces arī darbojas, pamatojoties uz iepriekš minētajiem principiem. Tas ietver arī mikroskopus.
5. Foto un video tehnika vai drīzāk tās optika izmanto gaismas laušanu.
6. Optiskās šķiedras līnijas, kas pārraida lielu informācijas daudzumu jebkurā attālumā.

Video nodarbība: Secinājums pēc gaismas laušanas likuma.

Gaismas laušana ir parādība, kas rodas dažādu mediju īpašību dēļ. To var novērot to savienojuma vietā, novirzes leņķis ir atkarīgs no vielu starpības. Šī funkcija tiek plaši izmantota mūsdienu zinātnē un tehnoloģijās.