Refrakce světelných prvků, zákonů a experimentů



lomu světla je optický jev, ke kterému dochází, když světlo dopadá šikmo na separační povrch dvou médií s rozdílným indexem lomu. Když se to stane, světlo změní směr a rychlost.

Refrakce nastává například při průchodu světla ze vzduchu do vody, protože voda má nižší index lomu. Je to fenomén, který lze dokonale vidět v bazénu, když pozorujeme, jak se formy těla pod vodou odchylují od směru, kterým by měly mít..

Jde o jev, který ovlivňuje různé typy vln, i když případ světla je nejreprezentativnější a ten, který má v každodenním životě větší přítomnost..

Vysvětlení lomu světla nabídl nizozemský fyzik Willebrord Snell van Royen, který založil zákon, který vysvětluje, že se stal známým jako Snellův zákon.

Dalším z vědců, kteří věnovali zvláštní pozornost lomu světla, byl Isaac Newton. Pro jeho studium vytvořil slavný skleněný hranol. V hranolu proniká světlo do něj jednou z jeho tváří, lomí a rozkládá se v různých barvách. Tímto způsobem dokázal fenomén lomu světla, že bílé světlo se skládá ze všech barev duhy.

Index

  • 1 Prvky lomu
    • 1.1 Index lomu světla v různých médiích
  • 2 Zákony lomu
    • 2.1 První zákon lomu
    • 2.2 Druhý zákon lomu
    • 2.3 Fermatův princip
    • 2.4 Důsledky Snellova zákona
    • 2.5 Mezní úhel a celkový vnitřní odraz
  • 3 Experimenty
    • 3.1 Příčiny 
  • 4 Refrakce světla ze dne na den
  • 5 Odkazy 

Prvky lomu

Hlavní prvky, které by měly být vzaty v úvahu při studiu lomu světla, jsou následující: - Incidentní paprsek, který je paprskem dopadajícím šikmo na separační povrch dvou fyzikálních médií. který je paprsek, který protíná médium, modifikovat jeho směr a jeho rychlost. - Normální čára, která je imaginární přímka kolmá na separační povrch dvou médií. - Úhel dopadu (i), který je definován jako úhel tvořený dopadajícím paprskem s normálem. - Úhel lomu (r), který je definován jako úhel tvořený normálem s lomovým paprskem..

-Kromě toho je třeba vzít v úvahu také index lomu (n) média, což je podíl rychlosti světla ve vakuu a rychlosti světla v médiu..

n = c / v

V tomto ohledu stojí za to připomenout, že rychlost světla ve vakuu dosahuje hodnoty 300 000 000 m / s.

Index lomu světla v různých médiích

Index lomu světla v některých z nejběžnějších prostředků je:

Zákony lomu

Snellův zákon je často označován jako zákon lomu, ale pravdou je, že lze říci, že zákony lomu jsou dva..

První zákon lomu

Incidentní paprsek, lomený paprsek a normální paprsek jsou ve stejné rovině prostoru. V tomto zákoně, také odvodil Snell, odraz je také aplikován.

Druhý zákon lomu

Druhý zákon lomu nebo Snellův zákon je určen následujícím výrazem:

n1 sen i = n2 sen r

Být n1 index lomu média, ze kterého světlo přichází; i úhel dopadu; n2 index lomu média, ve kterém je světlo lomeno; r úhel lomu.

Fermatův princip

Od počátku minimálního času nebo principu Fermatu můžeme odvodit jak zákony reflexe, tak zákony lomu, které jsme právě viděli..

Tento princip potvrzuje, že skutečná trajektorie, která následuje paprsek světla, který se pohybuje mezi dvěma body prostoru, je ta, která vyžaduje menší čas, aby ji překročila.

Důsledky Snellova zákona

Některé z přímých důsledků, které jsou odvozeny z předchozího výrazu, jsou:

a) Jestliže n2 > n1 ; sen r < sen i o sea r < i

Když tedy paprsek světla přechází z média s nižším indexem lomu na médium s vyšším indexem lomu, lomené paprsky se přibližují k normálu.

b) Pokud n2 < n1 ; sen r> sin i nebo r> i

Když tedy paprsek světla přechází z média s vyšším indexem lomu na médium s nižším indexem, lomený paprsek se pohybuje od normálního.

c) Je-li úhel dopadu nulový, pak je úhel lomového paprsku také nulový.

Mezní úhel a celkový vnitřní odraz

Dalším důležitým důsledkem Snellova zákona je to, co je známo jako mezní úhel. Toto je název úhlu dopadu, který odpovídá úhlu lomu 90 °.

Když se to stane, lomený paprsek se pohybuje v jedné rovině se separačním povrchem obou médií. Tento úhel se také nazývá kritický úhel.

U úhlů nad mezním úhlem dochází k jevu nazývanému totální vnitřní odraz. Když se to stane, nedochází k lomu, protože celý paprsek světla se odráží uvnitř. K celkovému vnitřnímu odrazu dochází pouze při pohybu z média s vyšším indexem lomu na médium s nižším indexem lomu.

Jedna aplikace celkového vnitřního odrazu je vedení světla optickým vláknem bez ztráty energie. Díky tomu se můžeme těšit na vysokou rychlost přenosu dat, kterou nabízejí optické sítě.

Experimenty

Velmi základní experiment, který je schopen pozorovat fenomén lomu, spočívá v zavedení tužky nebo pera do sklenice plné vody. V důsledku lomu světla se část ponořeného pera nebo tužky jeví jako lehce zlomená nebo odchýlená vzhledem k trajektorii, kterou by člověk mohl očekávat..

Můžete také vyzkoušet podobný experiment s laserovým ukazovátkem. Samozřejmě je nutné nalít do sklenice vody několik kapek mléka, aby se zlepšila viditelnost laserového světla. V tomto případě se doporučuje, aby byl experiment prováděn za zhoršených světelných podmínek, aby se lépe ocenila dráha světelného paprsku.

V obou případech je zajímavé vyzkoušet různé úhly dopadu a pozorovat, jak se mění úhel lomu při těchto změnách.

Příčiny 

Příčiny tohoto optického efektu musí být hledány v lomu světla, který způsobí, že se obraz tužky (nebo laserového paprsku) objeví pod vodou s ohledem na obraz, který vidíme ve vzduchu..

Refrakce světla ze dne na den

Refrakce světla může být pozorována v mnoha situacích našeho každodenního života. Někteří z nás je již pojmenovali, jiní je zmíníme níže.

Jedním z důsledků lomu je, že bazény se zdají být mělčí, než ve skutečnosti jsou.

Dalším účinkem lomu je duha, která se vyskytuje, protože světlo je lomeno průchodem kapiček vody v atmosféře. Je to stejný jev, ke kterému dochází, když paprsek světla prochází hranolem.

Dalším důsledkem lomu světla je, že pozorujeme západ slunce Slunce, když to bylo několik minut, protože se to opravdu stalo.

Odkazy

  1. Světlo (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 14. března 2019, z en.wikipedia.org.
  2. Burke, John Robert (1999). Fyzika: povaha věcí. Mexico City: Mezinárodní vydavatelé Thomson. 
  3. Celkový vnitřní odraz (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 12. března 2019, z en.wikipedia.org.
  4. Světlo (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 13. března 2019, z en.wikipedia.org.
  5. Lekner, John (1987). Teorie odrazu, elektromagnetických a částicových vln. Springer.
  6. Refrakce (n.d.). Ve Wikipedii. Získáno 14. března 2019, z en.wikipedia.org.
  7. Crawford jr., Frank S. (1968). Vlny (Berkeleyův fyzikální kurz, sv. 3)), McGraw-Hill.