Formula za zakon loma svetlobe - splošni in posebni primeri

Zakon loma svetlobe se uporablja na različnih področjih in vam omogoča, da določite, kako se bodo žarki obnašali, ko bodo udarili iz enega medija v drugega. Enostavno je razumeti značilnosti tega pojava, razloge za njegov pojav in druge pomembne nianse. Prav tako je vredno razumeti vrste loma, saj je to zelo pomembno pri izračunu in praktični uporabi načel zakona.

Najpogosteje je dober primer prikazan s slamico ali žlico v prozornem kozarcu vode.

Kaj je pojav loma svetlobe

Skoraj vsi poznajo ta pojav, saj se pogosto srečuje v vsakdanjem življenju. Na primer, če pogledate dno rezervoarja s čisto vodo, se zdi, da je vedno bližje, kot je v resnici. V akvarijih je mogoče opaziti popačenje, ta možnost je znana skoraj vsem.Toda za razumevanje problema je treba upoštevati več pomembnih vidikov.

Razlogi za lom

Pri tem so odločilnega pomena značilnosti različnih medijev, skozi katere prehaja svetlobni tok. Njihova gostota se najpogosteje razlikuje, zato svetloba potuje z različno hitrostjo. To neposredno vpliva na njegove lastnosti.

Ko sončni žarek preide skozi prizmo, se razgradi na vse barve spektra.

Pri premikanju iz enega medija v drugega (na mestu njihove povezave) svetloba zaradi razlik v gostoti in drugih značilnostih spremeni svojo smer. Odstopanje je lahko različno, večja kot je razlika v značilnostih medija, večje je na koncu popačenje.

Mimogrede! Ko se svetloba lomi, se nekaj vedno odbije.

Primeri iz resničnega življenja

Primere obravnavanega pojava lahko srečate skoraj povsod, tako da lahko vsi vidijo, kako lom vpliva na zaznavanje predmetov. Najbolj tipične možnosti so:

1. Če postavite žlico ali cev v kozarec vode, lahko vidite, kako vizualno predmet preneha biti raven in odstopa, začenši z meje dveh okolij. Ta optična iluzija se najpogosteje uporablja kot primer.
2. V vročem vremenu se na pločniku pogosto pojavi učinek luže. To je posledica dejstva, da se na mestu ostrega padca temperature (v bližini same zemlje) žarki lomijo, tako da oči vidijo rahel odsev neba.
3. Mirage se pojavijo tudi kot posledica loma. Tukaj je vse veliko bolj zapleteno, hkrati pa se ta pojav pojavlja ne le v puščavi, temveč tudi v gorah in celo v srednjem pasu. Druga možnost je, ko so vidni predmeti, ki so za črto obzorja.
   Miraž je eno izmed čudes narave, ki nastane prav zaradi loma svetlobe.
4. Načela loma se uporabljajo tudi v številnih predmetih, ki se uporabljajo v vsakdanjem življenju: očala, povečevalno steklo, kukala, projektorji in aparati za diaprojekcije, daljnogledi in še veliko več.
5. Številne vrste znanstvene opreme delujejo z uporabo zadevnega zakona. To vključuje mikroskope, teleskope in druge sofisticirane optične instrumente.

Kakšen je lomni kot

Lomni kot je kot, ki nastane zaradi pojava loma na meji med dvema prozornima medijema z različnimi lastnostmi prepustnosti svetlobe. Določeno je iz pravokotne črte, narisane na lomljeno ravnino.

Če v kozarec vlijemo tekočino z večjo gostoto kot voda, se bo lomni kot povečal.

Ta pojav je posledica dveh zakonov - ohranjanja energije in ohranjanja gibalne količine. S spremembo lastnosti medija se hitrost vala neizogibno spreminja, vendar njegova frekvenca ostaja enaka.

Kaj določa lomni kot

Indikator se lahko razlikuje in je v prvi vrsti odvisen od značilnosti obeh medijev, skozi katera prehaja svetloba. Večja kot je razlika med njima, večja je vizualna deviacija.

Prav tako je kot odvisen od dolžine oddanih valov. Ko se ta indikator spremeni, se spremeni tudi odstopanje. V nekaterih medijih ima velik vpliv tudi frekvenca elektromagnetnih valov, vendar te možnosti ne najdemo vedno.

Pri optično anizotropnih materialih na kot vplivata polarizacija svetlobe in njena smer.

Vrste loma

Najpogostejši je običajen lom svetlobe, ko je zaradi različnih značilnosti medija mogoče opaziti učinek popačenja v takšni ali drugačni meri.Toda obstajajo tudi druge sorte, ki se pojavljajo vzporedno ali jih je mogoče obravnavati kot ločen pojav.

Ko navpično polariziran val zadene mejo dveh medijev pod določenim kotom (imenovanim Brewsterjev kot), lahko vidite celoten lom. V tem primeru odbitega vala sploh ne bo.

Popoln notranji odboj je mogoče opaziti le, če sevanje prehaja iz medija z višjim lomnim količnikom v medij z manjšo gostoto. V tem primeru se izkaže, da je lomni kot večji od vpadnega kota. To pomeni, da obstaja obratno razmerje. Poleg tega s povečanjem kota, ko doseže določene njegove vrednosti, indikator postane enak 90 stopinj.

Če svetloba pade na mejo dveh medijev pod določenim kotom, se lahko preprosto odbije.

Če vrednost še povečate, se bo žarek odbijal od meje dveh snovi, ne da bi prešel v drug medij. Ta pojav se imenuje popolna notranja refleksija.

Preberite tudi

Zakoni odboja svetlobe in zgodovina njihovega odkritja

 

Tukaj potrebujete razlago glede izračuna kazalnikov, saj se formula razlikuje od standardne. V tem primeru bo videti takole:

greh _itd=n₂₁

Ta pojav je pripeljal do nastanka optičnih vlaken, materiala, ki lahko prenaša ogromne količine informacij na neomejeno razdaljo s hitrostjo, ki je nedosegljiva z drugimi možnostmi. V nasprotju z ogledalom se v tem primeru odboj zgodi brez izgube energije tudi pri večkratnih odbojih.

Optično vlakno ima preprosto strukturo:

1. Svetlobno jedro je izdelano iz plastike ali stekla. Večji kot je njegov presek, večja je količina informacij, ki jih je mogoče prenesti.
2. Lupina je potrebna, da odbije svetlobni tok v jedru, tako da se širi samo skozi njega. Pomembno je, da na mestu vstopa v vlakno žarek pade pod kotom, večjim od meje, potem se bo odbil brez izgube energije.
3. Zaščitna izolacija preprečuje poškodbe vlaken in jih ščiti pred škodljivimi učinki. Zaradi tega dela se lahko kabel polaga tudi pod zemljo.

Optična vlakna so omogočila prenos informacij na bistveno novo raven.

Kako je bil odkrit lomni zakon?

To odkritje je bilo narejeno Willebrord Snellius, nizozemski matematik, leta 1621. Po vrsti eksperimentov mu je uspelo oblikovati glavne vidike, ki so ostali praktično nespremenjeni do danes. Prav on je prvi opazil konstantnost razmerja sinusov vpadnih in odbojnih kotov.

Prvo objavo z materiali odkritja je naredil francoski znanstvenik Rene Descartes. Hkrati se strokovnjaki ne strinjajo, nekdo verjame, da je uporabil Snellove materiale, nekdo pa je prepričan, da ga je samostojno ponovno odkril.

Preberite tudi

Kar se imenuje disperzija svetlobe

 

Definicija in formula lomnega količnika

Vpadni in lomljeni žarki ter pravokotnica, ki poteka skozi stičišče dveh medijev, so znotraj iste ravnine. Sinus vpadnega kota glede na sinus lomnega kota je konstantna vrednost. Tako zveni definicija, ki se lahko razlikuje v predstavitvi, a pomen vedno ostaja enak. Grafična razlaga in formula sta prikazani na spodnji sliki.

Formula je univerzalna in primerna za različna okolja.

Treba je opozoriti, da so kazalniki refrakcije nimajo nobenih enot. Nekoč, ko sta preučevala fizične temelje obravnavanega pojava, sta dva znanstvenika naenkrat - Christian Huygens iz Nizozemske in Pierre de Fermat iz Francije sta prišla do enakega zaključka. Po njegovem sta vpadni in lomni sinus enaka razmerju med hitrostmi v medijih, skozi katere prehajajo valovi. Če svetloba potuje skozi en medij hitreje od drugega, je ta optično manj gosta.

Mimogrede! Hitrost svetlobe v vakuumu višje od katere koli druge snovi.

Fizični pomen "Snellovega zakona"

Ko svetloba prehaja iz vakuuma v katero koli drugo snov, neizogibno sodeluje z njenimi molekulami. Večja kot je optična gostota medija, močnejša je interakcija svetlobe z atomi in nižja je hitrost njenega širjenja, medtem ko se z večanjem gostote povečuje tudi lomni količnik.

Absolutni lom je označen s črko n in vam omogoča, da razumete, kako se hitrost svetlobe spreminja pri premikanju iz vakuuma v kateri koli medij.

Relativna refrakcija (n₂₁) prikazuje parametre spremembe svetlobne hitrosti pri premikanju iz enega medija v drugega.

Video s pomočjo grafike in animacije zelo preprosto razloži zakon iz fizike 8. razreda.

Področje uporabe zakona v tehnologiji

Od odkritja fenomena in praktičnih raziskav je minilo veliko časa. Rezultati so pomagali razviti in implementirati veliko število naprav, ki se uporabljajo v različnih panogah, vredno je analizirati najpogostejše primere:

1. Oftalmološka oprema. Omogoča vam izvajanje različnih študij in prepoznavanje patologij.
2. Aparat za preučevanje želodca in notranjih organov. Dobite lahko jasno sliko brez uvedbe kamere, kar močno poenostavi in ​​pospeši postopek.
3. Teleskopi in druga astronomska oprema zaradi loma omogočajo pridobivanje slik, ki niso vidne s prostim očesom.
   Lom svetlobe v lečah teleskopov omogoča zbiranje svetlobe v žarišču, kar zagotavlja visoko natančne raziskave.
4. Na podlagi zgornjih načel delujejo tudi daljnogledi in podobne naprave. Sem spadajo tudi mikroskopi.
5. Foto in video oprema oziroma njena optika uporabljata lom svetlobe.
6. Optične linije, ki prenašajo velike količine informacij na katero koli razdaljo.

Video lekcija: Zaključek po zakonu loma svetlobe.

Lom svetlobe je pojav, ki je posledica značilnosti različnih medijev. Opazimo ga lahko na mestu njihove povezave, kot odstopanja je odvisen od razlike med snovmi. Ta lastnost se pogosto uporablja v sodobni znanosti in tehnologiji.