ظاهرة انكسار الضوء - ذلك ... قانون انكسار الضوء

ظاهرة انكسار الضوء - هو ظاهرة طبيعية تحدث في كل مرة يسافر موجة من مادة واحدة إلى أخرى، حيث تتراوح سرعته. بصريا، يبدو أن يتغير اتجاه الانتشار.

الفيزياء: انكسار الضوء

إذا كان شعاع الحادث الضربات التفاعل بين وسائل الإعلام اثنين في زاوية من 90 درجة مئوية، ثم لا يحدث شيء، فإنه يواصل التحرك في الاتجاه نفسه في الزاوية اليمنى إلى الواجهة. إذا كانت زاوية السقوط مختلفة من 90 درجة مئوية، تحدث ظاهرة الانكسار. ينتج هذا المثال آثار غريبة مثل الكائن كسر واضح مغمورة جزئيا في الماء أو سراب ينظر في رمال الصحراء الساخنة.

تاريخ الاكتشاف

في القرن الأول قبل الميلاد. ه. حاول الجغرافي اليوناني بطليموس الفلكي ولشرح رياضيا الانكسار، ولكن القانون المقترح من قبله تحولت فيما بعد إلى أن تكون غير موثوق بها. في القرن السابع عشر. تطوير الرياضيات الهولندي ويلبرورد سنيليوس القانون الذي يحدد مقدار تتعلق نسبة وقوع الحادث والزوايا ينكسر، الذي كان في وقت لاحق اسمه مؤشر المواد الانكسار. في الواقع، فإن أكثر من مادة قادرة على ينكسر الضوء، وارتفاع معدل. قلم رصاص في الماء "كسر" لأن الأشعة القادمة من ذلك، تغيير طريقك في واجهة بين الهواء والماء قبل الوصول إلى العين. إلى خيبة أمل سنيل، وقال انه لم تمكن من العثور على سبب هذا التأثير.

في 1678، عالم هولندي آخر كريستيان هيغنز تطوير العلاقة الرياضية التي تشرح الملاحظات سنيل وأشار إلى أن ظاهرة انكسار الضوء - هي نتيجة للتفاوت في السرعة التي شعاع يمر عبر بيئات اثنين. تحديد هيغنز أن زوايا الموقف من الضوء المار من خلال اثنين من مواد مختلفة مع مؤشرات الانكسار يجب أن يكون مساويا لنسبة من سرعته في كل مادة. وهكذا، فإنه يفترض بأن في وسط وجود معامل الانكسار العالي، وعلى ضوء يتحرك ببطء أكثر. وبعبارة أخرى، فإن سرعة الضوء من خلال المواد تتناسب عكسيا مع معامل الانكسار. وعلى الرغم من أكد القانون في وقت لاحق تجريبيا، كان لكثير من الباحثين في ذلك الوقت لم يكن واضحا، ر. ب. لا سيلة يمكن الاعتماد عليها ل قياس سرعة الضوء. يعتقد العلماء أنها لا تعتمد على السرعة للمادة. وقد تم قياس 150 عاما فقط بعد سرعة هيغنز "الموت الضوء بدقة كافية، مما يثبت له الحق.

مؤشر المطلق الانكسار

معامل الانكسار المطلق ن من مادة شفافة أو المواد على النحو المحدد في السرعة النسبية التي يقطع الضوء من خلال ذلك نسبة إلى السرعة في الفراغ: ن = ج / ت، حيث ج - سرعة الضوء في الفراغ، والخامس - في هذه المادة.

ومن الواضح أن انكسار الضوء في الفراغ، يخلو من أي مادة غير موجودة وهناك الرقم المطلق 1. للحصول على مواد شفافة أخرى هذه القيمة أكبر من 1. انكسار الضوء في الهواء يمكن استخدامها لحساب المعلمات مواد غير معروفة (1.0003).

قانون الانكسار

ونحن نقدم بعض التعريفات:

• شعاع الحادث - شعاع التي هي قريبة من المتوسط الفصل.
• نقطة إسقاط - نقطة الفصل التي يسقط.
• الشعاع المنكسر وترك وسائل الإعلام الانفصال.
• طبيعي - خط مرسوم عمودي على الانفصال عند نقطة السقوط.
• زاوية السقوط - الزاوية بين العادي وشعاع الحادث؛
• تحديد زاوية الانكسار يمكن أن تكون الزاوية بين الشعاع المنكسر وضعها الطبيعي.

وفقا لقوانين الانكسار:

1. الحادث، وراي ينكسر وطبيعية موجودة في نفس الطائرة.
2. نسبة الجيوب زوايا السقوط والانكسار هي نسبة معاملات الانكسار من الوسط الأول والثاني: الخطيئة ط / ص = الخطيئة ن ص / ن ط.

يصف قانون انكسار الضوء (سنيل) العلاقة بين الزوايا اثنين من موجات ومؤشرات الانكسار وسائل الإعلام اثنين. عندما تمر موجة من أقل المتوسطة الانكسار (مثل الهواء) في الانكسار (على سبيل المثال، الماء)، وقطرات سرعته. على العكس، عندما يمر الضوء من الماء في الهواء، ويزيد من سرعة. فإن زاوية السقوط لأول النسبية المتوسطة لزاوية طبيعية الانكسار والثانية تختلف يتناسب مع اختلاف في معامل الانكسار بين اثنين من المواد. إذا مرت موجة من المتوسطة مع انخفاض معامل متوسطة مع ارتفاع، فإنه ينحني نحو طبيعي. وإذا كان على العكس من ذلك، سيتم إزالته.

معامل الانكسار النسبي

ويبين القانون انكسار الضوء أن نسبة جيب الحادث وزوايا ينكسر تساوي ثابت التي هي نسبة السرعات الضوء في وسائل الإعلام اثنين.

_{الخطيئة ط / ص = الخطيئة ن ص} / ن ط = (ج / ت ص) / (ج / ت ط) = ت ط / ت ص

العلاقة ن _ص / ن _ط يسمى مؤشر نسبي الانكسار لهذه المواد.

وهناك عدد من الظواهر التي هي نتيجة لانكسار غالبا ما ينظر في الحياة اليومية. تأثير قلم رصاص "كسر" - واحدة من الأكثر شيوعا. عيون والدماغ تتبع أشعة مرة أخرى في الماء كما لو كانوا لا ينكسر، والقادمة من الكائن في خط مستقيم، وخلق صورة افتراضية الذي يظهر على عمق أقل.

تشتت

وتشير قياسات دقيقة أن انكسار الطول الموجي للضوء الانبعاثات أو لون لها تأثير كبير. وبعبارة أخرى، وهي مادة لديها العديد من معامل الانكسار التي قد تختلف مع تغيير اللون أو الطول الموجي.

مثل هذا التغيير يحدث في جميع وسائل الإعلام شفافة ويسمى التشتت. درجة تشتت مادة معينة يتوقف على مدى يختلف معامل الانكسار مع الطول الموجي. مع زيادة الطول الموجي يصبح ظاهرة أقل وضوحا من انكسار الضوء. وهذا ما تؤكده حقيقة أن ينكسر الأرجواني أكثر من الأحمر، وذلك لأن طول موجته أقصر. نظرا لتشتت في الزجاج العادي يحدث ضوء تقسيم معروف في مكوناته.

التوسع في ضوء

في نهاية القرن السابع عشر، السير إسحاق Nyuton أجريت سلسلة من التجارب التي أدت إلى اكتشافه من الطيف المرئي، وأظهرت أن الضوء الأبيض يتكون من مجموعة مرتبة من الألوان التي تتراوح بين الأرجواني من خلال الانتهاء من الأزرق والأخضر والأصفر والبرتقالي والأحمر. العمل في غرفة مظلمة، وضعت نيوتن المنشور الزجاجي إلى تخترق شعاع الضيقة من خلال ثقب في مصاريع النوافذ. عندما يمر من خلال موشور هو ضوء منكسر - الزجاج لالتنبؤ به على الشاشة في الطيف أمر.

اختتم نيوتن أن الضوء الأبيض هو مزيج من ألوان مختلفة، وهذا منظور "ينثر" الضوء الأبيض، الأنكسار كل لون من زاوية مختلفة. نيوتن لن تستطيع أن تشارك الألوان التي يمر بها من خلال موشور الثاني. ولكن عندما وضع منظور الثاني هو قريب جدا من البداية، حتى يتسنى لجميع الألوان فرقت وذهب إلى منظور الثاني، وجد الباحثون أن الألوان ومعاد مرة أخرى لتشكيل الضوء الأبيض. هذا الاكتشاف يثبت بشكل مقنع تكوين الطيفية للضوء والتي يمكن تقسيمها بسهولة ومتصلة.

ظاهرة تشتت تلعب دورا رئيسيا في عدد كبير من الظواهر المختلفة. قوس قزح هو نتيجة لانكسار الضوء في قطرات المطر، مما يجعل الرائعة على التحلل الطيفي، مماثلة لتلك التي تحدث في المنشور.

الزاوية الحرجة والانعكاس الكلي الداخلي

عندما يمر عبر وسيط مع مؤشر أعلى من الانكسار في المتوسط مع مسار حركة السفلي من موجات محددة من قبل زاوية السقوط فيما يتعلق بالفصل بين اثنين من المواد. إذا كانت زاوية السقوط تتجاوز قيمة معينة (اعتمادا على مؤشر انكسار اثنين من المواد)، أن تصل إلى نقطة حيث لا ينكسر الضوء في المتوسط مع مؤشر أقل.

الحرجة (أو حد) زاوية تعرف بأنها زاوية السقوط، مما أدى إلى زاوية الانكسار من 90 درجة. وبعبارة أخرى، حيث أن زاوية السقوط أقل من حدوث انكسار الحرج، وعندما يكون مساويا له، وشعاع ينكسر يمر على طول المساحة التي تفصل بين المادتين. إذا كانت زاوية السقوط تتجاوز الحرجة، وينعكس الضوء مرة أخرى. وتعرف هذه الظاهرة باسم الانعكاس الكلي الداخلي. أمثلة على استخدامها - الماس والألياف البصرية. قطع الماس يعزز الانعكاس الكلي الداخلي. معظم أشعة تدخل من خلال الجزء العلوي من الماس، وسوف تنعكس حتى تصل إلى السطح العلوي. وهذا ما يعطي لمعان الماس بهم. الألياف البصرية هي الزجاج "الشعر"، هي رقيقة بحيث عندما يدخل الضوء إلى نهاية واحدة، فإنه لا يمكن الهرب. وفقط عندما يصل شعاع الطرف الآخر، وقال انه سوف تكون قادرة على الخروج من الألياف.

فهم وإدارة

الأجهزة البصرية، بدءا من المجاهر والتلسكوبات والكاميرات، وأجهزة العرض والفيديو، وحتى العين البشرية يمكن أن تعتمد على حقيقة أن الضوء يمكن أن تركز، ينكسر وينعكس.

الانكسار وتنتج مجموعة واسعة من الظواهر، بما في ذلك السراب، وأقواس قزح والأوهام البصرية. بسبب انكسار زجاج سميك الجدران من البيرة ويبدو أن أكثر اكتمالا، وغروب الشمس لبضع دقائق في وقت لاحق مما هو عليه في الواقع. الملايين من الناس استخدام القوة الانكسارية لتصحيح عيوب الرؤية مع مساعدة من النظارات أو العدسات اللاصقة. من خلال فهم هذه الخصائص من الضوء والإدارة، ويمكننا أن نرى تفاصيل غير مرئية للعين المجردة، بغض النظر عما إذا كانوا على شريحة المجهر أو في مجرة بعيدة.