ЗАЛОМЛЕННЯ СВІТЛА: ЕЛЕМЕНТИ, ЗАКОНИ ТА ЕКСПЕРИМЕНТ - ФІЗИЧНІ - 2025

Заломлення світла є оптичним явищем , яке відбувається , коли світло падає похило на поверхні розділу два середовищ з різним показником заломлення. Коли це відбувається, світло змінює свій напрямок і швидкість.

Заломлення відбувається, наприклад, при проходженні світла від повітря до води, оскільки це має нижчий показник заломлення. Це явище, яке можна чудово оцінити в басейні, спостерігаючи, як форми тіла під водою, здається, відхиляються від напрямку, який вони повинні мати.

Атома

Це явище, яке впливає на різні типи хвиль, хоча випадок світла є найбільш репрезентативним і таким, що має найбільше присутнє в нашому повсякденному житті.

Пояснення заломлення світла запропонував голландський фізик Віллеброрд Снелл ван Ройен, який створив закон для його пояснення, який став відомим як Закон Снелла.

Іншим вченим, який приділив особливу увагу заломленню світла, був Ісаак Ньютон. Для його вивчення він створив знамениту скляну призму. У призмі світло проникає через неї через одну з її граней, заломлюючись і розкладаючись на різні кольори. Таким чином, через явище заломлення світла він довів, що біле світло складається з усіх кольорів веселки.

Елементи заломлення

Основними елементами, які необхідно враховувати при дослідженні заломлення світла, є: - падаючий промінь - це промінь, який косо вдаряється по поверхні поділу двох фізичних середовищ. -Проломлений промінь, який є променем, який проходить через середовище, змінюючи свій напрямок і швидкість. -Нормальна лінія, яка являє собою уявну лінію, перпендикулярну поверхні поділу двох середовищ. -Куст падіння (i), який визначається як кут, утворений падаючим променем із нормальним. -Куст заломлення (r), який визначається як кут, утворений нормальним із заломленим променем.

- Крім того, слід враховувати також показник заломлення середовища (n) середовища, який є коефіцієнтом швидкості світла у вакуумі та швидкості світла в середовищі.

n = c / v

У зв'язку з цим слід пам’ятати, що швидкість світла у вакуумі приймає значення 300 000 000 м / с.

Показник заломлення світла в різних середовищах

Показники заломлення світла в деяких найпоширеніших середовищах:

Закони заломлення

Закон Снелла часто називають законом заломлення, але правда полягає в тому, що можна сказати, що існує два закони заломлення.

Перший закон заломлення

Промінь, що падає, заломлений і нормальний знаходяться в одній площині простору. У цьому законі, також виведеному Снеллом, також застосовується роздум.

Другий закон заломлення

Другий, закон заломлення або закон Снелла, визначається наступним виразом:

n ₁ sin i = n ₂ sin r

Де n _{1 -} показник заломлення середовища, з якого надходить світло; i кут падіння; n ₂ - показник заломлення середовища, в якому заломлюється світло; r - кут заломлення.

Жозел7

Принцип Ферма

З принципу мінімального часу або принципу Ферма можна вивести як закони відображення, так і закони заломлення, які ми щойно бачили.

Цей принцип стверджує, що реальна стежка, за якою рухається промінь світла, що рухається між двома точками у просторі, - це та, яка потребує найменшого часу для подорожі.

Наслідки закону Снелла

Деякі з прямих наслідків, які випливають із попереднього виразу, такі:

а) Якщо n ₂ > n ₁ ; sin r <sin io нехай r <i

Отже, коли світловий промінь переходить від середовища з нижчим показником заломлення до іншого з більш високим показником заломлення, заломлений промінь наближається до нормального.

б) Якщо n2 <n ₁ ; sin r> sin io нехай r> i

Отже, коли світловий промінь переходить від середовища з більш високим показником заломлення до іншого з нижчим показником, заломлений промінь відходить від нормального.

в) Якщо кут падіння дорівнює нулю, то кут променя заломлення дорівнює нулю.

Граничний кут і повне внутрішнє відображення

Іншим важливим наслідком закону Снелла є те, що називають граничним кутом. Це назва, дана куту падіння, який відповідає куту заломлення 90º.

Коли це відбувається, заломлений промінь рухається нарівні з поверхнею поділу двох середовищ. Цей кут ще називають критичним кутом.

Для кутів, більших за граничний кут, відбувається явище, відоме як повне внутрішнє відображення. Коли це відбувається, заломлення не відбувається, оскільки весь промінь світла відбивається всередині. Повне внутрішнє відображення відбувається лише при переході від середовища з більш високим показником заломлення до середовища з нижчим показником заломлення.

Одним із застосувань повного внутрішнього відбиття є проведення світла через оптичне волокно без втрати енергії. Завдяки цьому ми можемо насолоджуватися високою швидкістю передачі даних, запропонованою оптоволоконними мережами.

Досліди

Дуже базовий експеримент, щоб можна було спостерігати явище заломлення, полягає у введенні олівця або ручки у склянку, наповнену водою. В результаті заломлення світла занурена частина олівця або ручки виявляється злегка зламаною або відхиленою від шляху, який можна було б очікувати.

Величний

Ви також можете спробувати подібний експеримент з лазерним вказівником. Звичайно, необхідно налити кілька крапель молока у склянку води, щоб поліпшити видимість лазерного світла. У цьому випадку рекомендується експеримент проводити в умовах слабкої освітленості, щоб краще оцінити шлях світлового променя.

В обох випадках цікаво спробувати різні кути падіння і спостерігати, як змінюється кут заломлення, коли вони змінюються.

Причини

Причини цього оптичного ефекту слід шукати у заломленні світла, яке спричиняє зображення олівця (або променя світла від лазера) відхиленим під водою відносно зображення, яке ми бачимо у повітрі.

Заломлення світла в повсякденному житті

Заломлення світла можна спостерігати у багатьох ситуаціях нашого дня. Деякі ми вже назвали, інші ми прокоментуємо нижче.

Одним із наслідків заломлення є те, що басейни виявляються дрібнішими, ніж є насправді.

Інший ефект заломлення - це веселка, яка виникає через те, що світло заломлюється при проходженні через краплі води, присутні в атмосфері. Це те саме явище, яке відбувається, коли промінь світла проходить крізь призму.

Іншим наслідком заломлення світла є те, що ми спостерігаємо захід сонця Сонця, коли минуло кілька хвилин з моменту, як це насправді сталося.

Список літератури

1. Світло (го). У Вікіпедії. Отримано 14 березня 2019 року з en.wikipedia.org.
2. Берк, Джон Роберт (1999). Фізика: природа речей. Мексика DF: Міжнародний Thomson Editores.
3. Загальна внутрішня рефлексія (й). У Вікіпедії. Отримано 12 березня 2019 року з en.wikipedia.org.
4. Світло (го). У Вікіпедії. Отримано 13 березня 2019 року з en.wikipedia.org.
5. Лекнер, Джон (1987). Теорія відбиття електромагнітних та частотних хвиль. Спрингер.
6. Заломлення (й). У Вікіпедії. Отримано 14 березня 2019 року з en.wikipedia.org.
7. Кроуфорд-молодший, Френк С. (1968). Хвилі (Курс фізики Берклі, т. 3), McGraw-Hill.