Lom svjetlosnih elemenata, zakoni i eksperiment



lom svjetlosti je optički fenomen koji nastaje kada svjetlo udari koso na površinu razdvajanja dva medija s različitim indeksom loma. Kada se to dogodi, svjetlo mijenja smjer i brzinu.

Refrakcija se događa, na primjer, kada svjetlost prolazi iz zraka u vodu, jer voda ima niži indeks loma. To je fenomen koji se savršeno može vidjeti u bazenu, kada promatramo kako oblici tijela ispod vode izgledaju kao da odstupaju od smjera koji bi trebali imati.

To je fenomen koji utječe na različite tipove valova, iako je slučaj svjetlosti najreprezentativniji i onaj koji ima više prisutnosti u našem dana u dan.

Objašnjenje prelamanja svjetla ponudio je nizozemski fizičar Willebrord Snell van Royen, koji je uspostavio zakon koji je objasnio da je postao poznat kao Snellov zakon..

Još jedan od znanstvenika koji su posebnu pozornost posvetili prelamanju svjetlosti bio je Isaac Newton. Da bi ga proučio, stvorio je čuvenu staklenu prizmu. U prizmi, svjetlo prodire u njega jednim od njegovih lica, lomljenjem i raspadanjem u različitim bojama. Na taj način se kroz fenomen loma svjetlosti pokazalo da se bijela svjetlost sastoji od svih boja duge.

indeks

  • 1 Elementi loma
    • 1.1 Indeks loma svjetlosti u različitim medijima
  • 2 Zakoni loma
    • 2.1 Prvi zakon loma
    • 2.2 Drugi zakon loma
    • 2.3 Fermatov princip
    • 2.4 Posljedice Snellovog zakona
    • 2.5 Granični kut i ukupno unutarnje odsjaje
  • 3 Eksperimenti
    • 3.1 Uzroci 
  • 4 Refrakcija svjetlosti iz dana u dan
  • 5 Reference 

Elementi loma

Glavni elementi koji bi se trebali uzeti u obzir u proučavanju loma svjetlosti su sljedeći: - Zračni udio, koji je zrak koji se nalazi koso na površini razdvajanja dvaju fizičkih medija. koja je zraka koja prelazi medij, mijenjajući njezin smjer i brzinu. - Normalna linija, koja je imaginarna linija okomita na površinu razdvajanja dva medija. - Kut upada (i), koji je definiran kao kut koji oblikuje upadna zraka s normalnim kutom. - Kut loma (r), koji se definira kao kut koji oblikuje norma s lomljenom zrakom.

-Osim toga, treba uzeti u obzir i indeks loma (n) medija, koji je kvocijent brzine svjetlosti u vakuumu i brzine svjetlosti u mediju..

n = c / v

S tim u vezi, vrijedi se prisjetiti da brzina svjetlosti u vakuumu poprima vrijednost od 300.000.000 m / s.

Refrakcijski indeks svjetla u različitim medijima

Indeks loma svjetlosti u nekim od najčešćih načina su:

Zakoni refrakcije

Snellov zakon se često naziva zakonom loma, ali istina je da se može reći da su zakoni loma dva.

Prvi zakon loma

Incidentna zraka, lomljena zraka i normalna zraka su u istoj ravnini prostora. U ovom zakonu, koji je također zaključio Snell, također se primjenjuje razmišljanje.

Drugi zakon loma

Drugi zakon loma ili Snellov zakon, određen je sljedećim izrazom:

n1 sen i = n2 sen

Biti n1 indeks loma medija iz kojeg dolazi svjetlo; i kut upadanja; n2 indeks loma medija u kojem se svjetlo lomi; r kut prelamanja.

Fermatov princip

Od početka minimalnog vremena ili principa Fermata, možemo zaključiti i zakone refleksije i zakone loma, koje smo upravo vidjeli.

Ovaj princip potvrđuje da je stvarna putanja koja slijedi zraku svjetlosti koja se kreće između dvije točke prostora, ona koja zahtijeva manje vremena za prelazak.

Posljedice Snellovog zakona

Neke od izravnih posljedica koje proizlaze iz prethodnog izraza su:

a) Ako je n2 > n1 ; sen < sen i o sea r < i

Dakle, kada zraka svjetlosti prolazi iz medija s nižim indeksom loma u medij s višim indeksom loma, lomljeni zrak približava se normalnoj.

b) Ako je n2 < n1 ; sen r> sin i ili r> i

Dakle, kada zraka svjetlosti prolazi iz medija s višim indeksom loma u medij s nižim indeksom, lomljena zraka se udaljava od normalne.

c) Ako je kut upadanja jednak nuli, onda je i kut refrakcijske zrake jednak nuli.

Granični kut i ukupno unutarnje odsjaje

Druga važna posljedica Snellovog zakona je ono što je poznato kao granični kut. To je naziv za kut upadanja koji odgovara refrakcijskom kutu od 90 °.

Kada se to dogodi, lomljeni zrak se pomiče u ravnini s površinom razdvajanja dvaju medija. Taj se kut naziva i kritičnim kutom.

Za kuteve iznad graničnog kuta pojavljuje se fenomen totalno unutarnje refleksije. Kada se to dogodi, ne pojavljuje se lom, jer se cijeli snop svjetla reflektira interno. Ukupna unutarnja refleksija javlja se samo pri premještanju iz medija s višim indeksom loma u medij s nižim indeksom loma.

Jedna primjena ukupnog unutarnjeg odraza je provođenje svjetla kroz optičko vlakno bez gubitka energije. Zahvaljujući tome, možemo uživati ​​u visokim brzinama prijenosa podataka koje nude svjetlovodne mreže.

pokusi

Vrlo temeljni eksperiment za promatranje fenomena refrakcije sastoji se u uvođenju olovke ili olovke u čašu punu vode. Kao posljedica prelamanja svjetla, dio potopljene olovke ili olovke djeluje lagano slomljeno ili odstupanje u odnosu na putanju koju bismo očekivali.

Također možete pokušati napraviti sličan eksperiment s laserskim pokazivačem. Naravno, potrebno je u čašu vode ulijevati nekoliko kapi mlijeka kako bi se poboljšala vidljivost laserskog svjetla. U tom se slučaju preporučuje da se pokus provodi u uvjetima slabog osvjetljenja kako bi se bolje procijenila putanja svjetlosnog snopa.

U oba slučaja, zanimljivo je isprobati različite kutove incidencije i promatrati kako se lomni kut mijenja ovako.

uzroci 

Uzroke tog optičkog efekta treba tražiti u lomu svjetlosti koja uzrokuje da se slika olovke (ili laserske zrake) pojavi odbijena pod vodom u odnosu na sliku koju vidimo u zraku.

Lom svjetlosti iz dana u dan

Refrakcija svjetlosti može se promatrati u mnogim situacijama našeg dana u dan. Neki od nas su ih već imenovali, drugi ćemo ih spomenuti u nastavku.

Jedna od posljedica loma je da su bazeni plići nego što zapravo jesu.

Drugi učinak loma je duga koja se događa jer se svjetlost lomi propuštanjem kapljica vode u atmosferi. To je ista pojava koja se događa kada snop svjetlosti prolazi kroz prizmu.

Još jedna posljedica prelamanja svjetlosti je da promatramo zalazak sunca Sunca kada je prošlo nekoliko minuta otkako se doista dogodilo.

reference

  1. Svjetlo (n.d.). U Wikipediji. Preuzeto 14. ožujka 2019. s en.wikipedia.org.
  2. Burke, John Robert (1999). Fizika: priroda stvari. Mexico City: međunarodni urednici Thomsona. 
  3. Ukupna unutarnja refleksija (n.d.). U Wikipediji. Preuzeto 12. ožujka 2019. s en.wikipedia.org.
  4. Svjetlo (n.d.). U Wikipediji. Preuzeto 13. ožujka 2019. s en.wikipedia.org.
  5. Lekner, John (1987). Teorija refleksije elektromagnetskih valova i valova čestica. skakač.
  6. Refrakcija (n.d.). U Wikipediji. Preuzeto 14. ožujka 2019. s en.wikipedia.org.
  7. Crawford jr., Frank S. (1968). Waves (Tečaj fizike u Berkeleyu, Vol. 3), McGraw-Hill.