Die verskynsel van ligbreking - dit ... die wet van ligbreking

Die verskynsel van ligbreking - 'n natuurlike verskynsel wat elke keer as die golf beweeg van een materiaal na 'n ander, waarin sy snelheid wissel voorkom. Visueel, blyk dit dat verander die rigting van voortplanting.

Fisika: ligbreking

As die voorval straal tref die koppelvlak tussen die twee media teen 'n hoek van 90 °, dan is daar niks gebeur, dit gaan voort om te beweeg in dieselfde rigting op 'n regte hoek na die koppelvlak. As die invalshoek anders as 90 °, refraktiewe verskynsel. Hierdie voorbeeld produseer vreemde effekte soos die oënskynlike fraktuur voorwerp gedeeltelik gedompel in water of 'n lugspieëling gesien in die warm woestynsand.

Geskiedenis van die ontdekking

In die eerste eeu vC. e. Griekse geograaf en sterrekundige Ptolemeus probeer om wiskundig verduidelik die refraksie, maar die deur hom voorgestelde wet later geblyk onbetroubaar te wees. In die Sewentien eeu. Nederlandse wiskundige Willebrord Snellius ontwikkel die wet, wat die bedrag wat verband hou met die verhouding van die voorval en gebreek hoeke, wat later die brekingsindeks materiaal is vernoem bepaal. Trouens, hoe meer die stof in staat gestel om lig te breek, hoe hoër is die tempo. Potlood in die water "gebreek" omdat die strale afkomstig van dit, verander jou pad na die lug-water-koppelvlak voor die bereiking van die oog. Om die teleurstelling van Snell, het hy nie daarin geslaag het om die oorsaak van hierdie effek te kry.

In 1678, 'n ander Nederlandse wetenskaplike Christiaan Huygens ontwikkel 'n wiskundige verwantskap wat die waarnemings Snell verduidelik en voorgestel dat die verskynsel van ligbreking - is die gevolg van wisselende die spoed waarteen die balk gaan deur die twee omgewings. Huygens bepaal dat die houding hoeke van die lig wat deur twee materiale met verskillende brekingsindekse gelyk aan die verhouding van sy snelheid in elke materiaal moet wees. Dus, is dit veronderstel dat in 'n medium met 'n hoër brekingsindeks, die lig beweeg stadiger. Met ander woorde, die spoed van lig deur die materiaal is omgekeerd eweredig aan die brekingsindeks. Hoewel die wet daarna eksperimenteel bevestig, vir baie navorsers by die tyd was dit nie voor die hand liggend, t. Om. Geen betroubare middel van die meting van die spoed van lig. Wetenskaplikes het gedink dat dit nie afhang van die spoed van die materiaal. Slegs 150 jaar ná spoed van lig dood Huygens 'is gemeet met voldoende akkuraatheid, bewys hom reg.

Absolute brekingsindeks

Absolute brekingsindeks n van die deursigtige materiaal of 'n materiaal word gedefinieer as die relatiewe spoed waarteen lig beweeg therethrough relatief tot die snelheid in vacuo: n = c / v, waar c - snelheid van lig in 'n vakuum, en v - in die materiaal.

Dit is duidelik dat die breking van lig in 'n vakuum, sonder enige substansie is afwesig en daar is 'n absolute figuur 1. Vir ander deursigtige materiaal hierdie waarde is groter as 1. ligbreking in die lug kan gebruik word om die onbekende parameters materiaal (1,0003) te bereken.

Snell se wet

Ons stel 'n paar definisies:

• die voorval balk - 'n balk wat naby aan die skeiding medium;
• drop punt - die skeiding punt waar dit val;
• die gebreekte straal die verlaat van die skeiding media;
• normale - 'n streep loodreg op die skeiding by die punt van die insidensie;
• invalshoek - die hoek tussen die normale en die voorval straal;
• bepaal die refraktiewe hoek kan wees as die hoek tussen die gebreekte straal en die normale.

Volgens die wette van refraksie:

1. Die voorval het die gebreekte straal en die normale is in dieselfde vlak.
2. Die verhouding van sinusse van die invalshoeke en refraksie is die verhouding van die refraksie koëffisiënte van die eerste en tweede medium: sin i / sonde r = N r / n i.

Die wet van ligbreking (Snell) beskryf die verhouding tussen die hoeke van die twee golwe en brekingsindekse van die twee media. Wanneer 'n golf beweeg van 'n minder refraktiewe medium (bv lug) by 'n refraksie (bv water), daal sy snelheid. Aan die ander kant, wanneer die lig beweeg van die water in die lug, die spoed toeneem. Die invalshoek om die eerste medium in vergelyking met die normale brekingshoek en die tweede sal wissel eweredig aan die verskil in brekingsindeks tussen die twee materiale. As 'n golf beweeg van 'n medium met 'n lae koëffisiënt van 'n medium met 'n hoër, dit buig na normaal. En as inteendeel, sal dit verwyder word.

Die relatiewe brekingsindeks

Lig refraksie wet toon dat die verhouding van die sinus van die voorval en gebreek hoeke gelyk aan 'n konstante wat is die verhouding van die snelhede van lig in die twee media.

_{sonde i / sonde r = N r} / n i = (h / v r) / (c / v i) = v i / v r

Verhouding N _r / n _i is bekend as 'n relatiewe brekingsindeks vir hierdie stowwe.

'N Aantal van verskynsels wat die gevolg van refraksie dikwels gesien in die alledaagse lewe is. Die effek van "gebroke" potlood - een van die mees algemene. Oë en brein volg die strale terug in die water asof hulle nie gebreek, en kom uit die voorwerp in 'n reguit lyn, die skep van 'n virtuele beeld wat by 'n mindere diepte verskyn.

verspreiding

Versigtig metings toon dat die breking van die lig golflengte emissie of kleur het 'n groot invloed. Met ander woorde, 'n stof het baie brekingsindeks wat kan wissel met verandering van die kleur of golflengte.

So 'n verandering plaasvind in al deursigtige media en staan bekend as verspreiding. Die graad van verspreiding van die betrokke materiaal hang af van hoe die brekingsindeks wissel met golflengte. Met 'n toenemende golflengte minder uitgesproke verskynsel van ligbreking. Dit word bevestig deur die feit dat pers breek meer as rooi, want sy golflengte korter. As gevolg van dispersie in die gewone glas plaasvind bekende verdeling lig in sy komponente.

uitbreiding van die lig

Aan die einde van die Sewentien eeu, Sir Isaak Nyuton het 'n reeks eksperimente wat gelei het tot die ontdekking van die sigbare spektrum, en het getoon dat wit lig bestaan uit 'n geordende reeks kleure wat wissel van pers deur blou, groen, geel, oranje en rooi afwerking. Werk in 'n donker kamer, Newton geplaas om 'n glasprisma in 'n smal balk dring deur 'n gat in vensterluike. Wanneer dit deur 'n prisma gebreek lig - die glas om dit te projekteer op 'n skerm in 'n geordende spektrum.

Newton die gevolgtrekking gekom dat wit lig is 'n mengsel van verskillende kleure, en dat die prisma "verstrooi" die wit lig, refraksiekomponente elke kleur van 'n ander hoek. Newton kon nie kleure deel deur hulle wat deur 'n tweede prisma. Maar toe hy die tweede prisma is baie naby aan die eerste, sodat al die kleure versprei en het in die tweede prisma, het die navorsers bevind dat die kleure weer geherkombineer tot wit lig vorm. Hierdie ontdekking oortuigend bewys die spektrale samestelling van die lig wat maklik kan verdeel word en in verband staan.

verspreiding verskynsel speel 'n belangrike rol in 'n groot aantal verskillende verskynsels. Rainbow is die gevolg van die refraksie van lig in druppels reën, maak 'n indrukwekkende gesig van die spektrale ontbinding, soortgelyk aan dié wat voorkom in die prisma.

Die kritieke hoek en totale interne weerkaatsing

Wanneer dit deur 'n medium met 'n hoër brekingsindeks in 'n medium met 'n laer beweging weg van die gedefinieer deur die invalshoek met betrekking tot die skeiding van die twee materiale golwe. As die invalshoek groter as 'n sekere waarde (afhangende van die brekingsindeks van die twee materiale), dit bereik 'n punt waar die lig nie gebreek in die medium met 'n laer indeks.

Kritieke (of perk) die hoek gedefinieer as die invalshoek, wat lei tot die brekingshoek van 90 °. Met ander woorde, as die invalshoek minder as die kritieke refraksie plaasvind, en wanneer dit gelyk aan dit is, die gebreekte straal loop oor die ruimte tussen die twee materiale. As die invalshoek die kritieke oorskry, word die lig weerkaats terug. Hierdie verskynsel staan bekend as totale interne weerkaatsing. Voorbeelde van die gebruik daarvan - diamante en optiese vesel. Die geslypte diamant bevorder totale interne weerkaatsing. Die meeste van die strale aangaan deur die top van die diamant, sal weerspieël word totdat hulle die boonste oppervlak te bereik. Dit is wat gee diamante hul glitter. Die optiese vesel is 'n glas "hare", is so dun dat wanneer lig gaan die een kant, kan dit nie ontsnap nie. En net toe die bundel die ander kant bereik, sal hy in staat wees om die vesel te verlaat.

Verstaan en te bestuur

Optiese toestelle, wat wissel van mikroskope en teleskope te kameras, video projektors, en selfs die menslike oog kan staatmaak op die feit dat lig kan word gefokus, gebreek en weerspieël.

Refraksie produseer 'n wye verskeidenheid van verskynsels, insluitende lugspieëlings, reënboë, optiese illusies. As gevolg van die refraksie van 'n dikwandige glas bier lyk meer volledig te wees, en die son onder gaan vir 'n paar minute later as wat dit werklik is. Miljoene mense gebruik brekingskrag visie defekte reg te stel met die hulp van 'n bril of kontaklense. Deur die begrip van hierdie eienskappe van lig en bestuur, kan ons besonderhede onsigbare sien met die blote oog, ongeag of hulle is op 'n mikroskoopskyfie of in 'n verafgeleë sterrestelsel.