Η πλοκή της γωνίας απόκλισης έναντι της γωνίας πρόσπτωσης για ένα τριγωνικό πρίσμα

Ένα πρίσμα είναι ένα διαφανές, λείο επίπεδο οπτικό αντικείμενο που αντανακλά το φως. Επειδή τα αντικείμενα με γυαλισμένες και τις δύο παράλληλες επιφάνειες δεν μπορούν να θεωρηθούν πρίσματα, μια από τις επιφάνειές τους πρέπει να έχει κλίση σε πρίσμα. Τα πρίσματα σχηματίζονται από απορροφητικά υλικά μέχρι τα μήκη κύματος για τα οποία δημιουργήθηκαν. Το γυαλί, το πλαστικό και ο φθορίτης είναι από τα πιο κοινά υλικά για την κατασκευή πρισμάτων.

Ένα πρίσμα έχει τριγωνική μορφή με την κλασική έννοια.

Ένα πρίσμα είναι ένα μοναδικό οπτικό αντικείμενο από μόνο του. Μπορεί να διασκορπίσει το λευκό φως σε επτά χρώματα και έχει πολλές μοναδικές ιδιότητες.

Σε αυτό το κεφάλαιο, θα συζητήσουμε τη γωνία πρόσπτωσης και τη γωνία απόκλισης στο πρίσμα. Πώς σχηματίζονται αυτές οι γωνίες; Ποιο θα ήταν το γράφημα μεταξύ των δύο; Τι επίδραση έχει ο δείκτης διάθλασης έχουν πάνω τους;.

Διασπορά φωτός

Το φαινόμενο όπου το φως σπάει στα συστατικά του χρώματα είναι γνωστό ως Διασπορά του φωτός . Όσον αφορά το πρίσμα, όταν το λευκό φως περνά μέσα από αυτό, σπάει στα επτά του χρώματα (βιολετί, λουλακί, μπλε, πράσινο, κίτρινο, πορτοκαλί, κόκκινο). Αυτό είναι γνωστό ως Διασπορά του Φωτός.

Το λευκό φως αποτελείται από επτά διακριτές χρωματικές σειρές. Κατά τη διασπορά του φωτός, και τα επτά χρώματα μπορεί να μην είναι ορατά. Προκαλείται από επικάλυψη χρωμάτων. Ο βαθμός κάμψης της φωτεινής διαδρομής καθορίζεται από τη γωνία που δημιουργεί η προσπίπτουσα ακτίνα φωτός με την επιφάνεια και την αναλογία των δεικτών διάθλασης των δύο μέσων (νόμος Snell). Έχει ως αποτέλεσμα τον διαχωρισμό και των επτά χρωμάτων που περιέχονται στο λευκό φως.

Το λευκό φως μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία μιας ζώνης επτά χρωμάτων χρησιμοποιώντας μια στενή δέσμη φωτός, ένα γυάλινο πρίσμα και μια διάταξη φακών. Αυτή η ζώνη αναφέρεται ως το φάσμα. Τα φάσματα διατίθενται σε διάφορα σχήματα και μεγέθη.

Δείκτης διάθλασης 

Η ποιότητα του μέσου έχει επίδραση στην ταχύτητα με την οποία το φως ταξιδεύει σε αυτό. Η οπτική πυκνότητα του διανυόμενου μέσου καθορίζει την ταχύτητα των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων. Η ικανότητα των ατόμων σε μια ουσία να ανακτούν την απορροφούμενη ηλεκτρομαγνητική ενέργεια είναι γνωστή ως οπτική πυκνότητα. Όσο πιο αργή είναι η ταχύτητα του φωτός, τόσο πιο πυκνή είναι η ουσία. Ο δείκτης διάθλασης είναι ένα από τα μέτρα της οπτικής πυκνότητας ενός μέσου.

Σε απλή γλώσσα, ο δείκτης διάθλασης είναι ο λόγος της ταχύτητας του φωτός στο υλικό μέσο ως προς την ταχύτητα του φωτός στο κενό.

SI Μονάδα του δείκτη διάθλασης

Δεδομένου ότι η μονάδα του δείκτη διάθλασης είναι η αναλογία μεταξύ δύο όμοιων μεγεθών, και οι δύο μετρώνται σε m/sec. Ο δείκτης διάθλασης δεν έχει μονάδα SI καθώς ακυρώνει η μία την άλλη.

Γωνία πρόσπτωσης

Η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ της προσπίπτουσας ακτίνας και της κάθετης μεταξύ της ακτίνας και του πρίσματος είναι γνωστή ως γωνία πρόσπτωσης. Αυτή η γωνία είναι πάντα ίση με τη γωνία ανάδυσης αλλά μόνο στην περίπτωση μιας γυάλινης πλάκας. Στο πρίσμα, η γωνία πρόσπτωσης θα είναι ίση με τη γωνία ανάδυσης μόνο όταν η προσπίπτουσα ακτίνα υποστεί ελάχιστη απόκλιση.

Γωνία απόκλισης

Η γωνία που σχηματίζεται μεταξύ της προσπίπτουσας ακτίνας και της αναδυόμενης ακτίνας είναι γνωστή ως γωνία απόκλισης . Η γωνία απόκλισης εξαρτάται από παράγοντες-

• Δείκτης διάθλασης – Με την αύξηση του δείκτη διάθλασης, η γωνία απόκλισης αυξάνεται επίσης.

• Η γωνία του πρίσματος- Όσο μεγαλύτερη είναι η γωνία του πρίσματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η γωνία απόκλισης .
• Η γωνία πρόσπτωσης- Η γωνία απόκλισης πρώτα αυξάνεται και μετά μειώνεται με την αύξηση της Γωνίας Πρόσπτωσης.

Το γράφημα μεταξύ γωνίας πρόσπτωσης και Γωνία απόκλισης

Γνωρίζουμε ήδη ότι η γωνία απόκλισης εξαρτάται από τη γωνία πρόσπτωσης. Αν μάθουμε πειραματικά τη γωνία απόκλισης που αφορά διαφορετικές γωνίες πρόσπτωσης και στη συνέχεια διάγραμμα I (στον άξονα x) και δ (στον άξονα y), θα πάρουμε μια καμπύλη όπως φαίνεται στο σχήμα.

Ας υποθέσουμε ότι η γωνία πρόσπτωσης αυξάνεται από μια μικρότερη τιμή. Σε αυτήν την περίπτωση, η γωνία απόκλισης πρώτα μειώνεται και γίνεται ελάχιστη για μια συγκεκριμένη γωνία πρόσπτωσης και στη συνέχεια αυξάνεται στο μέγιστο.

Συμπέρασμα

Το πρίσμα είναι ένα μοναδικό οπτικό όργανο που μας δείχνει μερικά τρομερά οπτικά φαινόμενα. Από το σπάσιμο του λευκού φωτός σε επτά χρώματα μέχρι τη μη ρεαλιστική κάμψη της προσπίπτουσας ακτίνας, δεν έκανε τίποτα άλλο παρά μας εξέπληξε.