De Phänomen vun Refraktioun vun Liicht - et ... D'Gesetz vum Refraktioun vun Liichtjoer

De Phänomen vun Refraktioun vun Liicht - ass en natierleche Phänomen, datt all Kéier iwwerhaapt d'Schwéngung vun engem Material zu engem aneren Reesen, Hellef seng Drorakéit schwankt. Visuell, schéngt et, datt d'Direktioun vun zoudem Ännerungen.

Physik: Refraktioun vun Liichtjoer

Wann den Zwëschefall hëlze den Interface tëschent den zwou Medien op e Wénkel vun 90 ° ze gestalten, dann näischt geschitt, geet et an déi selwecht Richtung op engem Recht Wénkel zu der Interface ze plënneren. Wann de Wénkel vun Heefegkeet verschidde vun 90 °, Mais Phänomen existeiert. Dëst Beispill produzéiert komesch Effekter wéi d'visuell an Aarbecht Objet am Waasser oder engem Mirage am waarm Wüst Sand gesinn deelweis Beweegung.

Geschicht vun der Entdeckung

Am éischte Joerhonnert v. E. Griichesch geographer an Astronom Ptolemäus probéiert mathematically der Refraktioun erklären, mä d'Gesetz vun him proposéiert war spéider eraus unreliable gin. Am XVII Joerhonnert. Hollännesch Mathematiker Willebrord Snellius entwéckelt Gesetz, wat d'Quantitéit an d'Verhältnis vun der Tëschefall an refracted Heffernan Zesummenhang bestëmmt, wat spéider dem Index vun Refraktioun Material genannt gouf. An Tatsaach, ass de méi d'Substanz gebass Liicht ze refract, déi méi héich d'Taux. Bläistëft am Waasser "gebrach" well de Strahlen aus et nächste, deng Art a Weis an der Loft-Waasser Interface änneren virum Aen Erréchen. Fir d'dogéint vun Snell, huet hien net de Goalkeeper vun der Ursaach vun dësem Effet ze fannen.

An 1678, entwéckelt aner hollännesche Wëssenschaftler Christiaan Huygens eng mathematesch Bezéiung, datt d'Observatioune Snell a proposéiert erkläert, datt de Phänomen vun Refraktioun vun Liicht - ass d'Resultat vun der Vitesse vun Variatioune déi hëlze déi zwee Ëmfeld Eiffeltuerm. Huygens sech, datt d'Astellung Engelen vun Liicht duerch zwee Material mat verschiddene bestinn vun Refraktioun laanschtgoungen an all Material fir d'Verhältnis vu sengem Drorakéit selwecht ginn muss. Sou, ass et postulated dass an engem mëttel- eng héich Mais Index no, d'Liicht méi lues Kombinatiounen. An anere Wierder, ass d'Vitesse vun Liicht duerch d'Material inversely proportional zu de Mais Index. Obwuel d'Gesetz dono experimentally bestätegt gouf, fir et vill Fuerscher an der Zäit net kloer war, t. Fir. Nee zouverlässeg heescht vun der Vitesse Miessunge vun Liichtjoer. Wëssenschaftler geduecht, datt et net op d'Vitesse vum Material et hänkt. Nëmmen 150 Joer no Huygens 'Vitesse vun Liichtjoer Doud war mat genuch Richtegkeet gemooss, him Recht beweist.

Absolut Index vun Refraktioun

Absolut Mais Index n vun der transparent Material oder e Material ass wéi der relativer Vitesse definéiert bei deem Liicht weess relativ zu der Drorakéit zu vacuo Passë: n = c / V, wou c - Drorakéit vum Liicht am Vakuum, an V - am Material.

Selbstverständlech, der Refraktioun vum Liicht an engem Vakuum, ouni vun all Substanz ass do an et ass en absolute Figur 1. Fir aner transparent Material dat Wäert ass méi grouss wéi 1 Refraktioun vum Liicht an der Loft benotzt ginn kann dat onbekannt Parameteren Material (1.0003) ze berechnen.

Snell d'Gesetz

Mir presentéieren puer Definitiounen:

• den Zwëschefall hëlze - eng hëlze datt dem Trennung mëttel- enk ass;
• Lëscht Punkt - d'Trennung Punkt op deen se falen;
• der refracted Ray der Trennung Medien loosst;
• normal - eng Linn vertikal zu der Trennung um Punkt vun Heefegkeet gemoolt;
• Wénkel vun Heefegkeet - de Wénkel tëschent der normal an der Tëschefall hëlze;
• bestëmmen de Mais Wénkel wéi de Wénkel tëschent der refracted Ray an der normal kann.

No de Gesetzer vun Refraktioun:

1. D'Zwëschefall, de refracted Ray an der normal sinn am selwechte Fliger.
2. D'Verhältnis vun sines vun der Engelen vun Heefegkeet an Refraktioun ass d'Verhältnis vun der Refraktioun Ech vun der éischter an zweeter mëttel-: Sënn ech / Sënn r = n r / n ech.

D'Gesetz vun Refraktioun vun Liichtjoer (Snell) beschreift d'Relatioun tëscht dem Engelen vun der zwou Wellen a bestinn vun Refraktioun vun der zwee Medien. Wann engem Deel vun engem manner Mais mëttel- Passë (e.g. Loft) op engem Mais (e.g., Waasser), Drëpsen seng Drorakéit. Ëmgedréit, wann Passë der Luucht aus dem Waasser an der Loft, d'Vitesse vergréissert. De Wénkel vun Heefegkeet un déi éischt mëttel- relativ zu der normal Wénkel vun Refraktioun an der zweeter wäert zu der Differenz zu Mais Index tëscht déi zwee Material proportional variéieren. Wann en Deel vun engem mëttel- Visiteuren mat engem niddereg ass souguer gemaach ginn vun enger mëttel- mat enger héijer, komm et Richtung normal. A wann op der Géigendeel, gëtt et geläscht ginn.

Der relativer Mais Index

Liichtbriechung Gesetz weist, datt d'Verhältnis vun der sine vum Zwëschefall an refracted Heffernan gläich op e konstante dat ass d'Verhältnis vun de Vitessen vun Liicht an déi zwee Medien.

_{Sënn ech / Sënn r = n r} / n ech = (c / V r) / (c / V ech) = V ech / V r

Relatioun N _r / n _ech ass eng relativ Index vun Refraktioun fir dës Substanze genannt.

Eng Zuel vu Phenomener, datt d'Resultat vun Refraktioun oft gesinn am Alldag sinn. Den Effet vun "gebrach" Gummi - eent vun de meeschte gemeinsam. Aen an Gehir dann d'Strahlen zréck an d'Waasser wéi wann se net refracted goufen, an an enger riichter Linn aus dem Objet nächste, eng virtuell Bild ze schafen, datt bei enger klenger Déift schéngt.

Dispersioun

Virsiichteg Miessunge weisen, datt der Refraktioun vun der Luucht Wellelängt Emissioun oder Faarf e groussen Afloss hunn. An anere Wierder, huet eng Substanz vill Mais Index déi mat Ännerung vun der Faarf oder Wellelängt variéiere kann.

Sou hëlt en änneren Plaz an all transparent Medien an ass Dispersioun genannt. D'Ausmooss vun Dispersioun vun de besonnesch Material hänkt wéi de Mais Index individuell mat Wellelängt. Mat Wellelängt waarden gëtt manner ausgeschwat Phänomen vun Refraktioun vum Liicht. Dëst ass vun der Tatsaach confirméiert datt purpurroude méi wéi rout refract, well seng Wellelängt méi kuerz ass. Wéinst Dispersioun am üblechen Glas existeiert an seng Komponente bekannt Trennung Liichtjoer.

Expansioun vun der Luucht

Um Enn vum XVII Joerhonnert Sir Isaak Nyuton gehaal enger Serie vun Experimenter déi zu senger Entdeckung vum siichtbare Spektrum gefouert, an huet dës Distanz déi wäiss Liicht besteet aus engem bestallt vill Faarwen vun purpurroude duerch blo, gréng, giel, orange a rout gehummert rangéiert. Schaffen an engem Sall gereent, Faarwe Newton engem Glas PRISM an eng schmuel hëlze penetrates duerch e Lach am Fënster Lueden. Wéi duerch e PRISM laanschtgoungen ass refracted Liichtjoer - d'Glas et op engem Écran an en bestallt Spektrum zu Projet.

Newton ofgeschloss datt wäiss Liicht eng Mëschung aus verschiddene Faarwen ass, an dass de PRISM "scatters" de wäisse Liicht, all Faarf aus engem anere Wénkel refracting. Newton konnt net Faarwen Deel vun hinnen duerch eng zweet PRISM laanschtgoungen. Mä wann hien den zweeten PRISM no ass ganz no bei der éischter, sou datt all d'Faarwen verspreet a riicht an der zweeter PRISM, fonnt d'Fuerscher dass d'Faarwen recombined sinn nees wäiss Liicht ze Form. Dës Entdeckung bewisen resp der Spektralklass Zesummesetzung vun Luucht déi liicht ënnerdeelt ginn an ugeschloss.

Dispersioun Phänomen spillt eng Schlësselroll an enger grousser Zuel vu verschiddene Phänomener. Rainbow ass d'Resultat vun der Refraktioun vun Liichtjoer vun Drëpsen vun Reen, eng beandrockend Vue vun der Spektralklass decomposition, ähnlech zu datt nees déi am PRISM existeiert.

Der kritescher Wénkel an Ganzen intern Reflexioun

Wéi reest eng mëttelgrouss mat enger héijer Index vun Refraktioun an engem mëttel- mat engem nidderegen herrlechen Wee vun der vun der Wénkel vun Heefegkeet mat Respekt ze Trennung vun deenen zwee Material definéiert Wellen. Wann de Wénkel vun Heefegkeet eng gewësse Wäert méi (je op den Index vun Refraktioun vun der zwee Materialien), erreecht et e Punkt wou Liicht net an der mëttel- mat engem nidderegen Index refracted ass.

Kritescher (oder Limit) de Wénkel wéi de Wénkel vun Heefegkeet definéiert, am Wénkel vun Refraktioun vun 90 ° doraus. An anere Wierder, wéi de Wénkel vun Heefegkeet manner wéi der kritescher Refraktioun existeiert, an wann et t'selwecht ass, Passë der refracted hëlze laanscht de Weltraum ofgetrennt déi zwee Materialien. Wann de Wénkel vun der Heefegkeet kritescher méi, ass d'Liicht reflektéiert zréck. Dëse Phänomen ass als total intern Reflexioun bekannt. Beispiller vun hire Gebrauch - Diamonds an opteschen Faseren. D'Géigewier Diamanten ënnerstëtzt Ganzen intern Reflexioun. Gréissten Deel vun der Strahlen duerch widdert de Diamanten am Gaang, gëtt reflektéiert ginn bis se der ieweschter Uewerfläch erreechen. Dat ass wat Diamonds hir Glitter gëtt. D'optesch Léngen ass e Glas "Hoer", sinn sou dënn datt wann Liichtjoer der eent Enn Prënzenhochzäit, kann et net flüchte mussen. An nëmmen wann der hëlze Wéinst Enn erreecht, wäert hie gebass gin Léngen ze verloossen.

Verstoen a managen

Optical Apparater, rangéiert vun Mikroskopen an Teleskope fir Kameraen, Video projectors, an och de Mënsch Aen kann iwwert d'Tatsaach drop verloossen dass Liicht do kann, refracted a reflektéiert.

Refraktioun produzéiert eng grouss Gamme vu Phenomener, dorënner mirages, rainbows, opteschen klappt. Wéinst der Refraktioun vun engem décke-walled Glas Béier schéngt méi komplett, an der Sonn méi spéit fir e puer Minutten geet gin verwandelt wéi et tatsächlech ass. Millioune vu Leit benotzen Mais Muecht Visioun Mängel mat der Hëllef vun Brëller oder Kontakt Lënsen fir richteg. Vum Versteesdemech dës Eegeschafte vum Liicht a Gestioun, kënne mir Detailer onsichtbar ze bloussem A gesinn, egal ob si op engem microscope Rutsch oder an enger wäiter Galaxis.