Formula za zakon loma svjetlosti - opći i posebni slučajevi

Zakon loma svjetlosti koristi se u raznim područjima i omogućuje vam da odredite kako će se zrake ponašati kada udare iz jednog medija u drugi. Lako je razumjeti značajke ovog fenomena, razloge njegove pojave i druge važne nijanse. Također je vrijedno razumjeti vrste loma, jer je to od velike važnosti u izračunu i praktičnoj upotrebi načela zakona.

Najčešće se dobar primjer pokazuje sa slamkom ili žlicom u prozirnoj čaši vode.

Što je fenomen loma svjetlosti

Gotovo svi su upoznati s ovim fenomenom, jer se naširoko susreće u svakodnevnom životu. Na primjer, ako pogledate dno rezervoara s čistom vodom, uvijek vam se čini bliže nego što stvarno jest. U akvarijima se može promatrati izobličenje, ova je opcija poznata gotovo svima.Ali da bismo razumjeli problem, potrebno je razmotriti nekoliko važnih aspekata.

Razlozi loma

Ovdje su od presudne važnosti karakteristike različitih medija kroz koje svjetlosni tok prolazi. Njihova se gustoća najčešće razlikuje pa svjetlost putuje različitim brzinama. To izravno utječe na njegova svojstva.

Kada sunčeva zraka prođe kroz prizmu, ona se razlaže na sve boje spektra.

Prilikom prelaska iz jednog medija u drugi (na mjestu njihova spajanja), svjetlost mijenja svoj smjer zbog razlike u gustoći i drugim značajkama. Odstupanje može biti različito, što je veća razlika u karakteristikama medija, to je i izobličenje na kraju veće.

Usput! Kad se svjetlost lomi, dio se uvijek reflektira.

Primjeri iz stvarnog života

Gotovo posvuda možete sresti primjere fenomena koji se razmatra, tako da svatko može vidjeti kako lom utječe na percepciju objekata. Najtipičnije opcije su:

1. Stavite li žlicu ili cijev u čašu vode, možete vidjeti kako vizualno objekt prestaje biti ravan i odstupa, počevši od granice dvaju okruženja. Ova optička varka se najčešće koristi kao primjer.
2. U vrućem vremenu, efekt lokve često se javlja na kolniku. To je zbog činjenice da se na mjestu oštrog pada temperature (blizu same zemlje) zrake lome tako da oči vide blagi odraz neba.
3. Mirage se također pojavljuju kao posljedica loma. Ovdje je sve mnogo složenije, ali u isto vrijeme, ovaj fenomen se javlja ne samo u pustinji, već iu planinama, pa čak i u srednjoj traci. Druga opcija je kada su objekti koji se nalaze iza linije horizonta vidljivi.
   Miraž je jedno od čuda prirode, koje nastaje upravo zbog loma svjetlosti.
4. Principi refrakcije također se koriste u mnogim predmetima koji se koriste u svakodnevnom životu: naočalama, povećalom, špijunkama, projektorima i aparatima za slajd show, dalekozorima i još mnogo toga.
5. Mnoge vrste znanstvene opreme funkcioniraju primjenom dotičnog zakona. To uključuje mikroskope, teleskope i druge sofisticirane optičke instrumente.

Koliki je kut loma

Kut loma je kut koji nastaje zbog fenomena loma na granici između dva prozirna medija s različitim svojstvima prijenosa svjetlosti. Određuje se iz okomite povučene na lomljenu ravninu.

Ako se u čašu ulije tekućina veće gustoće od vode, tada će kut loma postati veći.

Ova pojava je posljedica dva zakona - održanja energije i održanja količine gibanja. S promjenom svojstava medija, brzina vala se neizbježno mijenja, ali njegova frekvencija ostaje ista.

Što određuje kut loma

Pokazatelj može varirati i prvenstveno ovisi o karakteristikama dvaju medija kroz koje svjetlost prolazi. Što je razlika među njima veća, to je veće vizualno odstupanje.

Također, kut ovisi o duljini emitiranih valova. Kako se ovaj pokazatelj mijenja, mijenja se i odstupanje. U nekim medijima frekvencija elektromagnetskih valova također ima veliki utjecaj, ali ova opcija se ne nalazi uvijek.

U optički anizotropnim materijalima na kut utječu polarizacija svjetlosti i njezin smjer.

Vrste refrakcije

Najčešći je uobičajeni lom svjetlosti, kada se zbog različitih karakteristika medija može uočiti učinak izobličenja u ovom ili onom stupnju.Ali postoje i druge sorte koje se pojavljuju paralelno ili se mogu smatrati zasebnim fenomenom.

Kada vertikalno polarizirani val udari u granicu dva medija pod određenim kutom (koji se naziva Brewsterov kut), možete vidjeti ukupni lom. U ovom slučaju uopće neće biti reflektiranog vala.

Potpuna unutarnja refleksija može se promatrati samo kada zračenje prijeđe iz medija s većim indeksom loma u medij manje gustoće. U ovom slučaju ispada da je kut loma veći od upadnog kuta. Odnosno, postoji obrnuti odnos. Štoviše, s povećanjem kuta, nakon postizanja određenih vrijednosti, indikator postaje jednak 90 stupnjeva.

Ako svjetlost padne na granicu dva medija pod određenim kutom, onda se jednostavno može reflektirati.

Ako povećate vrijednost još više, tada će se snop reflektirati od granice dviju tvari bez prijelaza u drugi medij. Upravo se taj fenomen naziva totalna unutarnja refleksija.

Pročitajte također

Zakoni refleksije svjetlosti i povijest njihova otkrića

 

Ovdje trebate objašnjenje u vezi izračuna pokazatelja, budući da se formula razlikuje od standardne. U ovom slučaju to će izgledati ovako:

grijeh _itd=n₂₁

Taj je fenomen doveo do stvaranja optičkih vlakana, materijala koji može prenijeti ogromne količine informacija na neograničenu udaljenost brzinom nedostižnom drugim opcijama. Za razliku od zrcala, u ovom slučaju refleksija se događa bez gubitka energije čak i kod višestrukih refleksija.

Optičko vlakno ima jednostavnu strukturu:

1. Jezgra koja propušta svjetlost izrađena je od plastike ili stakla. Što je veći njegov presjek, veća je količina informacija koja se može prenijeti.
2. Školjka je neophodna da reflektira svjetlosni tok u jezgri tako da se širi samo kroz nju. Važno je da na mjestu ulaska u vlakno snop padne pod kutom većim od granice, tada će se reflektirati bez gubitka energije.
3. Zaštitna izolacija sprječava oštećenje vlakana i štiti ga od štetnih učinaka. Zbog ovog dijela kabel se može položiti i ispod zemlje.

Optičko vlakno omogućilo je prijenos informacija na temeljno novu razinu.

Kako je otkriven zakon loma?

Ovo otkriće je napravljeno Willebrord Snellius, nizozemski matematičar, 1621. godine. Nakon niza eksperimenata, uspio je formulirati glavne aspekte koji su do danas ostali praktički nepromijenjeni. On je prvi primijetio postojanost omjera sinusa kutova upada i refleksije.

Prvu publikaciju s materijalima otkrića napravio je francuski znanstvenik Rene Descartes. Istodobno, stručnjaci se ne slažu, netko vjeruje da je koristio Snellove materijale, a netko je siguran da ga je samostalno ponovno otkrio.

Pročitajte također

Ono što se zove disperzija svjetlosti

 

Definicija i formula indeksa loma

Upadne i lomljene zrake, kao i okomica koja prolazi kroz spoj dvaju medija, nalaze se unutar iste ravnine. Sinus upadnog kuta u odnosu na sinus kuta loma je konstantna vrijednost. Ovako zvuči definicija koja se može razlikovati u prezentaciji, ali značenje uvijek ostaje isto. Grafičko objašnjenje i formula prikazani su na donjoj slici.

Formula je univerzalna i prikladna za različita okruženja.

Valja napomenuti da su pokazatelji refrakcije nemaju nikakve jedinice. Jedno vrijeme, proučavajući fizičke temelje fenomena koji se razmatra, dva znanstvenika odjednom - Christian Huygens iz Nizozemske i Pierre de Fermat iz Francuske došli su do istog zaključka. Prema njemu, sinus upada i sinus loma jednaki su omjeru brzina u medijima kroz koje valovi prolaze. Ako svjetlost putuje kroz jedan medij brže od drugog, onda je optički manje gusto.

Usput! Brzina svjetlosti u vakuumu viši od bilo koje druge tvari.

Fizičko značenje "Snellovog zakona"

Kada svjetlost prijeđe iz vakuuma u bilo koju drugu tvar, ona neizbježno stupa u interakciju sa svojim molekulama. Što je veća optička gustoća medija, to je jača interakcija svjetlosti s atomima i manja je brzina njezina širenja, dok se s povećanjem gustoće povećava i indeks loma.

Apsolutna refrakcija označena je slovom n i omogućuje vam razumijevanje kako se brzina svjetlosti mijenja pri prelasku iz vakuuma u bilo koji medij.

Relativna refrakcija (n₂₁) prikazuje parametre promjene brzine svjetlosti pri prelasku iz jednog medija u drugi.

Video objašnjava zakon iz fizike 8. razreda vrlo jednostavno uz pomoć grafike i animacije.

Opseg zakona u tehnologiji

Od otkrića fenomena i praktičnih istraživanja prošlo je dosta vremena. Rezultati su pomogli u razvoju i implementaciji velikog broja uređaja koji se koriste u raznim industrijama, vrijedno je analizirati najčešće primjere:

1. Oftalmološka oprema. Omogućuje vam provođenje raznih studija i prepoznavanje patologija.
2. Aparat za proučavanje želuca i unutarnjih organa. Možete dobiti jasnu sliku bez uvođenja kamere, što uvelike pojednostavljuje i ubrzava proces.
3. Teleskopi i druga astronomska oprema, zbog loma, omogućuju dobivanje slika koje nisu vidljive golim okom.
   Lom svjetlosti u lećama teleskopa omogućuje prikupljanje svjetlosti u fokusu, pružajući visokoprecizna istraživanja.
4. Na temelju navedenih principa rade i dalekozori i slični uređaji. To također uključuje mikroskope.
5. Foto i video oprema, odnosno njena optika, koriste lom svjetlosti.
6. Optičke linije koje prenose velike količine informacija na bilo koju udaljenost.

Video lekcija: Zaključak prema zakonu loma svjetlosti.

Lom svjetlosti je pojava koja je posljedica karakteristika različitih medija. Može se promatrati na mjestu njihovog spajanja, kut odstupanja ovisi o razlici između tvari. Ova se značajka naširoko koristi u modernoj znanosti i tehnologiji.