Απόδειξη Διάθλασης

Ο νόμος του Snell εξαρτάται από το φαινόμενο της διάθλασης του φωτός κατά το οποίο το φως περνά από ένα μέσο σε ένα άλλο μέσο και κάμπτεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.

Εάν το φως περάσει από το σπανιότερο προς το πυκνότερο μέσο, ​​θα κάμπτεται προς το κανονικό, κάθετα στην επιφάνεια. Αυτό οδηγεί στο σχηματισμό της γωνίας πρόσπτωσης και της γωνίας διάθλασης. Όταν το μέσο είναι σταθερό, το μόνο πράγμα που θα παραμείνει ίδιο είναι το sin i / sin r =σταθερό.

Από την άλλη πλευρά, η γωνία πρόσπτωσης και η γωνία διάθλασης συνδέονται μεταξύ τους.

Ο Willebrord Snell, ένας Ολλανδός αστρονόμος και μαθηματικός, ανέπτυξε αυτόν τον νόμο το 1621. (ονομάζεται επίσης Snellius). Η ιστορία του νόμου του Snell παρέμεινε αδημοσίευτη μέχρι που ο Huygens τη χρησιμοποίησε στη σύνθεσή του στο φως.

Τι είναι η διάθλαση;

Για παράδειγμα, ας δούμε έναν φακό. Ένας πυρσός θα ρίξει μια δέσμη φωτός. Μια δέσμη φωτός περιέχει πολλές ακτίνες φωτός στις οποίες κάθε ακτίνα θα ταξιδεύει σε ευθεία γραμμή.

Τώρα ας εξετάσουμε και ας μελετήσουμε μόνο με μία μόνο ακτίνα φωτός. Μπορούμε να λυγίσουμε τη δέσμη του φωτός;

Για να λυγίσετε τα φώτα, πάρτε ένα διαφανές υλικό όπως γυαλί.

Ας πάρουμε ένα γυάλινο τετράγωνο και ας περάσουμε μια μόνο ακτίνα φωτός μέσα από αυτό. Τώρα η δέσμη φωτός θα λυγίσει καθώς εισέρχεται στο γυάλινο μπλοκ. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται διάθλαση του φωτός. Αυτό οδηγεί σε μερική ανάκλαση μόλις η ακτίνα φωτός χτυπήσει το γυάλινο μπλοκ.

Όταν το φως ταξιδεύει από ένα μέσο σε άλλο μέσο, ​​κάμπτεται. Αυτή η κάμψη του φωτός ονομάζεται διάθλαση του φωτός.

Διαφορετικές περιπτώσεις για τη μελέτη της διάθλασης του φωτός  

Όταν το φως ταξιδεύει από πιο σπάνιο σε πυκνότερο μέσο, ​​η ταχύτητα του φωτός μειώνεται και το φως κάμπτεται προς το κανονικό. Σε αυτή την περίπτωση, η γωνία πρόσπτωσης είναι μεγαλύτερη από τη γωνία διάθλασης.

Όταν το φως ταξιδεύει από ένα πυκνότερο σε ένα πιο σπάνιο μέσο, ​​η ταχύτητα του φωτός αυξάνεται και το φως, σε αυτήν την περίπτωση, κάμπτεται μακριά από το κανονικό. Εδώ η γωνία πρόσπτωσης είναι μικρότερη από τη γωνία διάθλασης.

Στην 3η περίπτωση, το φως ταξιδεύει από τον αέρα στο γυαλί στο οποίο δεν λαμβάνει χώρα διάθλαση, αλλά η ταχύτητα του φωτός αλλάζει. Επιβραδύνει καθώς ταξιδεύει από αέρα σε γυαλί. Αλλά σε αυτή την περίπτωση, δεν υπάρχει κάμψη του φωτός. άρα η γωνία πρόσπτωσης είναι επίσης 0

Παραδείγματα απόδειξης διάθλασης

Το φως χτυπά τα πάντα. Ορισμένες ουσίες το αφήνουν να κινείται με συνεχή ταχύτητα, αλλά άλλες το επιβραδύνουν. Όταν το φως επιβραδύνεται, λυγίζει. Επομένως, τα αντικείμενα μπορεί να φαίνονται δόλια, πιο κοντά ή μεγαλύτερα από ό,τι είναι.

Ένα από τα παραδείγματα αυτού παρατηρείται συχνά  όταν ένα μολύβι τοποθετείται σε ένα μισογεμάτο ποτήρι νερό. Παρατηρήστε πώς το μολύβι πάνω από το νερό φαίνεται φυσιολογικό, αλλά είναι δόλιο και ελαφρώς μεγαλύτερο κάτω από το νερό. Αυτό οφείλεται συχνά σε διάθλαση.

Εξερευνήστε άλλα ενδιαφέροντα παραδείγματα διάθλασης.

Συνδέσεις ή γυαλιά;

Μπορεί να μην το αντιλαμβάνεστε, αλλά η διάθλαση του φωτός είναι συχνά στην εργασία εάν φοράτε γυαλιά ή φακούς επαφής. Οι φακοί των γυαλιών ή των συνδέσεων είναι κατασκευασμένοι από ένα υλικό που σκόπιμα κάμπτει το φως προς ορισμένες κατευθύνσεις. Αυτό γίνεται συχνά για τη βελτίωση της όρασης. Οι διεστιακές συσκευές, για παράδειγμα, χρησιμοποιούν έναν συγκλίνοντα φακό για να κάμψουν το φως και να κάνουν τα εφέ να φαίνονται μεγαλύτερα.

Θνητά οράματα

Ένας φακός υπάρχει στα μάτια των θνητών. Δεν είναι πιο εντυπωσιακό; Ο φακός, ή ο κερατοειδής, είναι υπεύθυνος για τη διάθλαση του φωτός στον αμφιβληστροειδή. Η εικόνα αποστέλλεται επίσης στον εγκέφαλο μέσω των οπτικών ιδιοτροπιών σας. Δεν θα μπορούσατε να προσδιορίσετε χωρίς διάθλαση.

Πρίσμα

Έχετε πειραματιστεί ποτέ με ένα demitasse ή άλλο είδος πρίσματος; Δεν είναι μόνο ενδιαφέροντα, αλλά δημιουργούν και υπέροχα ουράνια τόξα. Γιατί υπάρχουν τα ουράνια τόξα; Το φως όχι μόνο κάμπτεται όταν διέρχεται από μια επιβραδυνόμενη επιφάνεια, αλλά κινείται επίσης με ποικίλες ταχύτητες. Τα πολλά χρώματα του grandiloquent. Το Unheroic δείχνει ότι όταν το λευκό φως χτυπά το πρίσμα, επιβραδύνεται και λυγίζει. Ωστόσο, κάθε χρώμα επιβραδύνεται σταδιακά, με αποτέλεσμα υπέροχα ουράνια τόξα.

Βάζο τουρσί

Βάζο τουρσί Έχετε πιάσει ποτέ ένα βάζο τουρσί με μερικά τεράστια αγγούρια με χυμώδη όψη μόνο για να τα βγάλετε και να απογοητευτείτε; Εμφανίστηκαν σημαντικά μεγαλύτερα στο υγρό μέσα στο δοχείο. Επειδή η διάθλαση μπορεί να κάνει τα αποτελέσματα να φαίνονται μεγαλύτερα, τα τουρσιά είναι φυσικά μικρότερα από ό,τι θα μπορούσαν να είναι. Αυτό συχνά προκαλείται όχι μόνο από το γυαλί αλλά και από το εξωτερικό υγρό. Δοκιμάστε το μόνοι σας έχοντας ένα αγαπημένο σας πρόσωπο να σταθεί μπροστά στο άδειο βάζο με σταθερό χυμό. Τα παραμορφωμένα πρόσωπά τους θα φαίνονται αρκετά μεγαλύτερα.

Συμπέρασμα

Όταν ένα κύμα του άξονα φωτός μετακινείται από το ένα μέσο στο άλλο, η ταχύτητά του αλλάζει, η κατεύθυνση του άξονα μπορεί επίσης να αλλάξει. Αυτή η ιδιότητα των διογκώσεων ονομάζεται διάθλαση και εμφανίζεται συνήθως με ελαφρούς άξονες. Στην οπτική, ο νόμος χρησιμοποιείται στην ανίχνευση ακτίνων για τον υπολογισμό των γωνιών πρόσπτωσης ή διάθλασης και στην πειραματική οπτική για τον προσδιορισμό του δείκτη διάθλασης ενός υφάσματος. Τα μετα-υλικά, τα οποία επιτρέπουν στο φως να κάμπτεται «προς τα πίσω» σε αρνητική γωνία διάθλασης με αρνητικό δείκτη διάθλασης, ικανοποιούν επίσης τον κανόνα.

Σύμφωνα με το νόμο του Snell, η αναλογία των ημιτόνων των γωνιών πρόσπτωσης και διάθλασης είναι ίδια με την αναλογία των ταχυτήτων φάσης μέσα στα δύο μέσα ή την αντίστροφη αναλογία των δεικτών διάθλασης.