Formelen for loven om lysbrytning - generelle og spesielle tilfeller

Loven om lysbrytning brukes i ulike felt og lar deg bestemme hvordan strålene vil oppføre seg når de treffer fra ett medium til et annet. Det er lett å forstå egenskapene til dette fenomenet, årsakene til dets forekomst og andre viktige nyanser. Det er også verdt å forstå brytningstypene, da dette er av stor betydning ved beregning og praktisk bruk av lovens prinsipper.

Oftest vises et godt eksempel med et sugerør eller en skje i et gjennomsiktig glass vann.

Hva er fenomenet lysbrytning

Nesten alle er kjent med dette fenomenet, ettersom det er mye å møte i hverdagen. Hvis du for eksempel ser på bunnen av et reservoar med klart vann, virker det alltid nærmere enn det egentlig er. Forvrengning kan observeres i akvarier, dette alternativet er kjent for nesten alle.Men for å forstå problemet, er det nødvendig å vurdere flere viktige aspekter.

Årsaker til brytning

Her er egenskapene til de forskjellige mediene som lysstrømmen passerer, av avgjørende betydning. Deres tetthet er oftest forskjellig, så lyset reiser med forskjellige hastigheter. Dette påvirker direkte egenskapene.

Når en solstråle passerer gjennom et prisme, brytes den ned i alle fargene i spekteret.

Når du beveger deg fra ett medium til et annet (ved tilkoblingspunktet), endrer lyset retning på grunn av forskjeller i tetthet og andre funksjoner. Avviket kan være forskjellig, jo større forskjellen er i medienes egenskaper, jo større forvrengning til slutt.

Forresten! Når lys brytes, reflekteres alltid noe av det.

Eksempler fra det virkelige liv

Du kan møte eksempler på fenomenet som vurderes nesten overalt, slik at alle kan se hvordan refraksjon påvirker oppfatningen av objekter. De mest typiske alternativene er:

1. Hvis du legger en skje eller et rør i et glass vann, kan du se hvor visuelt objektet slutter å være rett og avviker, fra grensen til to miljøer. Denne optiske illusjonen brukes oftest som eksempel.
2. I varmt vær oppstår pytteffekten ofte på fortauet. Dette skyldes det faktum at i stedet for et kraftig temperaturfall (nær selve jorden), brytes strålene slik at øynene ser en liten refleksjon av himmelen.
3. Mirages vises også som et resultat av refraksjon. Alt er mye mer komplisert her, men samtidig forekommer dette fenomenet ikke bare i ørkenen, men også i fjellene og til og med i midtbanen. Et annet alternativ er når objekter som er bak horisontlinjen er synlige.
   Mirage er et av naturens underverk, som oppstår nettopp på grunn av lysets brytning.
4. Brytningsprinsippene brukes også i mange gjenstander som brukes i hverdagen: briller, forstørrelsesglass, kikkhull, projektorer og lysbildefremvisningsmaskiner, kikkerter og mye mer.
5. Mange typer vitenskapelig utstyr fungerer ved å anvende den aktuelle loven. Dette inkluderer mikroskoper, teleskoper og andre sofistikerte optiske instrumenter.

Hva er brytningsvinkelen

Brytningsvinkelen er vinkelen som dannes på grunn av brytningsfenomenet i grensesnittet mellom to transparente medier med forskjellige lystransmisjonsegenskaper. Det bestemmes fra en vinkelrett linje trukket til det refrakterte planet.

Hvis en væske med høyere tetthet enn vann helles i et glass, vil brytningsvinkelen bli større.

Dette fenomenet skyldes to lover - bevaring av energi og bevaring av momentum. Med en endring i egenskapene til mediet endres bølgens hastighet uunngåelig, men frekvensen forblir den samme.

Hva bestemmer brytningsvinkelen

Indikatoren kan variere og avhenger først og fremst av egenskapene til de to mediene som lyset passerer gjennom. Jo større forskjellen er mellom dem, desto større visuelle avvik.

Vinkelen avhenger også av lengden på de utsendte bølgene. Ettersom denne indikatoren endres, endres også avviket. I noen medier har frekvensen av elektromagnetiske bølger også stor innflytelse, men dette alternativet finnes ikke alltid.

I optisk anisotrope materialer påvirkes vinkelen av lysets polarisering og retning.

Typer brytning

Det vanligste er den vanlige lysbrytningen, når en forvrengningseffekt kan observeres i en eller annen grad på grunn av mediets forskjellige egenskaper.Men det er andre varianter som vises parallelt eller kan betraktes som et eget fenomen.

Når en vertikalt polarisert bølge treffer grensen til to medier i en viss vinkel (kalt Brewster-vinkelen), kan du se den totale brytningen. I dette tilfellet vil det ikke være noen reflektert bølge i det hele tatt.

Total intern refleksjon kan bare observeres når stråling går fra et medium med høyere brytningsindeks til et mindre tett medium. I dette tilfellet viser det seg at brytningsvinkelen er større enn innfallsvinkelen. Det vil si at det er et omvendt forhold. Dessuten, med en økning i vinkelen, ved å nå visse verdier av den, blir indikatoren lik 90 grader.

Hvis lys faller på grensen til to medier i en viss vinkel, kan det ganske enkelt reflekteres.

Hvis du øker verdien enda mer, vil strålen bli reflektert fra grensen til to stoffer uten å gå til et annet medium. Det er dette fenomenet som kalles total indre refleksjon.

Les også

Lovene for lysrefleksjon og historien til deres oppdagelse

 

Her trenger du en forklaring angående beregning av indikatorer, siden formelen er forskjellig fra standarden. I dette tilfellet vil det se slik ut:

synd _etc=n₂₁

Dette fenomenet førte til opprettelsen av optisk fiber, et materiale som kan overføre enorme mengder informasjon over en ubegrenset avstand med en hastighet som andre alternativer ikke kan oppnå. I motsetning til et speil, skjer i dette tilfellet refleksjon uten tap av energi selv med flere refleksjoner.

Optisk fiber har en enkel struktur:

1. Den lystransmitterende kjernen er laget av plast eller glass. Jo større tverrsnitt, jo større informasjonsmengde kan overføres.
2. Skallet er nødvendig for å reflektere lysstrømmen i kjernen slik at den bare forplanter seg gjennom den. Det er viktig at strålen ved inngangen til fiberen faller i en vinkel større enn grensen, da vil den reflekteres uten tap av energi.
3. Beskyttende isolasjon forhindrer skade på fiberen og beskytter den mot uønskede effekter. På grunn av denne delen kan kabelen også legges under bakken.

Optisk fiber tillot å bringe overføring av informasjon til et fundamentalt nytt nivå.

Hvordan ble brytningsloven oppdaget?

Denne oppdagelsen ble gjort Willebrord Snellius, en nederlandsk matematiker, i 1621. Etter en rekke eksperimenter var han i stand til å formulere hovedaspektene som har holdt seg praktisk talt uendret frem til i dag. Det var han som først la merke til konstansen i forholdet mellom sinusene til vinklene for innfall og refleksjon.

Den første publikasjonen med materialene til oppdagelsen ble laget av en fransk vitenskapsmann Rene Descartes. Samtidig er eksperter uenige, noen tror at han brukte materialene til Snell, og noen er sikker på at han uavhengig gjenoppdaget det.

Les også

Det som kalles spredning av lys

 

Definisjon og formel for brytningsindeksen

Innfallende og brutte stråler, så vel som den perpendikulære som passerer gjennom krysset mellom to medier, er innenfor samme plan. Sinusen til innfallsvinkelen i forhold til sinusen til brytningsvinkelen er en konstant verdi. Slik lyder definisjonen, som kan være forskjellig i presentasjonen, men betydningen forblir alltid den samme. Den grafiske forklaringen og formelen er vist på bildet nedenfor.

Formelen er universell og passer for ulike miljøer.

Det skal bemerkes at indikatorene brytninger har ingen enheter. På en gang, når de studerte det fysiske grunnlaget for fenomenet under vurdering, to forskere samtidig - Christian Huygens fra Holland og Pierre de Fermat fra Frankrike kom til samme konklusjon. Ifølge ham er innfallssinus og brytningssinus lik forholdet mellom hastighetene i mediet som bølgene passerer gjennom. Hvis lys går gjennom ett medium raskere enn et annet, er det optisk mindre tett.

Forresten! Lysets hastighet i et vakuum høyere enn noe annet stoff.

Den fysiske betydningen av "Snells lov"

Når lys går fra vakuum til et annet stoff, interagerer det uunngåelig med molekylene. Jo høyere den optiske tettheten til mediet er, desto sterkere er interaksjonen mellom lys og atomer og jo lavere er forplantningshastigheten, mens med økende tetthet øker også brytningsindeksen.

Absolutt brytning er betegnet med bokstaven n og lar deg forstå hvordan lyshastigheten endres når du beveger deg fra vakuum til et hvilket som helst medium.

Relativ brytning (n₂₁) viser parametrene for endringen i lyshastigheten når du flytter fra ett medium til et annet.

Videoen forklarer loven fra klasse 8 fysikk veldig enkelt ved hjelp av grafikk og animasjon.

Omfanget av loven i teknologi

Det har gått mye tid siden oppdagelsen av fenomenet og praktisk forskning. Resultatene bidro til å utvikle og implementere et stort antall enheter som brukes i ulike bransjer, det er verdt å analysere de vanligste eksemplene:

1. Oftalmisk utstyr. Lar deg gjennomføre en rekke studier og identifisere patologier.
2. Apparat for studier av mage og indre organer. Du kan få et klart bilde uten å introdusere et kamera, noe som i stor grad forenkler og fremskynder prosessen.
3. Teleskoper og annet astronomisk utstyr, på grunn av brytning, gjør det mulig å få bilder som ikke er synlige for det blotte øye.
   Brytningen av lys i linsene til teleskoper gjør det mulig å samle lys i et fokus, noe som gir høy presisjonsforskning.
4. Kikkerter og lignende enheter fungerer også på grunnlag av prinsippene ovenfor. Dette inkluderer også mikroskoper.
5. Foto- og videoutstyr, eller snarere dets optikk, bruker lysbrytningen.
6. Fiberoptiske linjer som overfører store mengder informasjon over alle avstander.

Videoleksjon: Konklusjon i henhold til loven om lysbrytning.

Refraksjon av lys er et fenomen som skyldes egenskapene til forskjellige medier. Det kan observeres ved tilkoblingspunktet, avviksvinkelen avhenger av forskjellen mellom stoffene. Denne funksjonen er mye brukt i moderne vitenskap og teknologi.