Valoelementtien, lakien ja kokeilun taittuminen

valon taittuminen on optinen ilmiö, joka ilmenee, kun valo iskee viistosti kahden erilaisen taitekertoimen sisältävän väliaineen erotuspinnalle. Kun näin tapahtuu, valo muuttaa sen suuntaa ja nopeutta.

Taittuminen tapahtuu esimerkiksi silloin, kun valo kulkee ilmasta veteen, koska vedellä on pienempi taitekerroin. Se on ilmiö, jota voidaan nähdä täydellisesti uima-altaassa, kun havaitaan, miten veden muodot veden alla näyttävät poikkeavan suunnasta, jolla niiden pitäisi olla.

Se on ilmiö, joka vaikuttaa eri aallotyyppeihin, vaikkakin valon tapaus on edustavin ja se, jolla on enemmän läsnäoloa päivittäin.

Valon taittumisen selitystä tarjosi hollantilainen fyysikko Willebrord Snell van Royen, joka perusti lain selittää sitä, joka on tullut tunnetuksi nimellä Snellin laki.

Toinen tutkijoista, jotka kiinnittivät erityistä huomiota valon taittumiseen, oli Isaac Newton. Sen selvittämiseksi hän loi kuuluisan lasipresmin. Prismassa valo tunkeutuu johonkin hänen kasvoistaan, taittuu ja hajoaa eri väreissä. Tällä tavoin valon taittumisen ilmiön kautta todettiin, että valkoinen valo koostuu kaikista sateenkaaren väreistä.

indeksi

• 1 Taittumisen elementit
  • 1.1 Valon taitekerroin eri välineissä
• 2 Refraktiolaki
  • 2.1 Ensimmäinen taittolaki
  • 2.2 Toinen taittolaki
  • 2.3 Fermatin periaate
  • 2.4 Snellin lain seuraukset
  • 2.5 Rajakulma ja koko sisäinen heijastus
• 3 Kokeet
  • 3.1 Syyt 
• 4 Valon taittuminen päivittäin
• 5 Viitteet 

Taittumisen elementit

Tärkeimmät elementit, joita tulisi harkita valon taittumisen tutkimuksessa, ovat seuraavat: - Tapahtuva säde, joka on kahden fyysisen väliaineen erotuspinnalle viistosti säde, - Taitettu säde, joka on keskipiste, joka kulkee väliaineen läpi, muuttaa sen suuntaa ja sen nopeutta. - Normaali viiva, joka on kuvitteellinen linja, joka on kohtisuorassa kahden materiaalin erotuspintaan nähden. -Kulmauskulma (i), joka määritellään kuluvan säteen muodostama kulma normaalin kanssa. - Taitekulma (r), joka määritellään kulmaksi, jonka muodostaa normaali ja taitettu säde.

-Lisäksi on otettava huomioon myös väliaineen taitekerroin (n), joka on valon nopeuden ja vakionopeuden ja keskipitkän nopeuden suhde..

n = c / v

Tältä osin on syytä muistaa, että valon nopeus tyhjiössä on arvoltaan 300 000 000 m / s.

Valon taitekerroin eri materiaaleissa

Valon taitekerroin joissakin yleisimmistä keinoista on:

Refraktion lait

Snellin lakia kutsutaan usein refraktion lakiksi, mutta totuus on, että voidaan sanoa, että taittolaki on kaksi.

Ensimmäinen taittolaki

Tapahtuva säde, taitettu säde ja normaali säde ovat samassa avaruudessa. Tässä laissa, myös Snellin päätelmissä, pohditaan myös pohdintaa.

Toinen taittolaki

Toinen refraktion laki tai Snellin laki määräytyy seuraavan ilmaisun avulla:

n₁ sen i = n₂ sen r

Koska n₁ sen väliaineen taitekerroin, josta valo tulee; i esiintymiskulma; n₂ sen väliaineen taitekerroin, jossa valo taitetaan; r taitekulma.

Fermatin periaate

Fermatin vähimmäisajan tai -periaatteen alusta lähtien voimme päätellä sekä heijastussäännöt että refraktion lait, jotka olemme juuri nähneet.

Tämä periaate vahvistaa, että valon säteen jälkeen kulkeva todellinen liikerata, joka liikkuu tilan kahden pisteen välillä, on se, joka vaatii pienemmän ajan ylittää sen.

Snellin lain seuraukset

Jotkut edellisestä lausekkeesta johtuvat suorat seuraukset ovat:

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

Joten kun valonsäde kulkee väliaineesta, jolla on matalampi taitekerroin, väliaineeseen, jolla on korkeampi taitekerroin, taitettu säde lähestyy normaalia.

b) Jos n2 < n₁ ; sen r> sin i tai r> i

Joten kun valonsäde kulkee väliaineesta, jolla on suurempi taitekerroin, väliaineeseen, jossa on alempi indeksi, taitettu säde siirtyy pois normaalista.

c) Jos esiintymiskulma on nolla, myös taittopalkin kulma on nolla.

Rajakulma ja koko sisäinen heijastus

Toinen tärkeä seuraus Snellin laista on se, mitä kutsutaan rajakulmaksi. Tämä on nimi, joka on annettu 90 asteen taitekulmalle.

Kun näin tapahtuu, taitettu säde liikkuu tasaisesti kahden väliaineen erotuspinnan kanssa. Tätä kulmaa kutsutaan myös kriittiseksi kulmaksi.

Rajakulman yläpuolella olevien kulmien kohdalla esiintyy täydellistä sisäistä heijastusta. Kun näin tapahtuu, taittumista ei tapahdu, koska koko valonsäde heijastuu sisäisesti. Kokonais- sisäinen heijastus tapahtuu vain, kun siirretään väliaineesta, jolla on suurempi taitekerroin, väliaineeseen, jossa on pienempi taitekerroin.

Yksi sisäisen heijastuksen soveltaminen on valon johtuminen optisen kuidun läpi ilman energiahäviötä. Sen ansiosta voimme nauttia kuituoptisten verkkojen tarjoamista suurista tiedonsiirtonopeuksista.

kokeiluja

Erittäin peruskokeessa, jolla pystytään tarkkailemaan taittumisen ilmiötä, on lyijykynän tai kynän lisääminen vedessä olevaan lasiin. Valon taittumisen seurauksena upotetun kynän tai lyijykynän osa näyttää hieman katkenneelta tai poikkeamiselta suhteessa siihen suuntaan, jonka odotetaan olevan.

Voit myös kokeilla samanlaista kokeilua laserosoittimella. Tietenkin on välttämätöntä kaataa muutama tippa maitoa lasilasiin, jotta parannetaan laservalon näkyvyyttä. Tässä tapauksessa on suositeltavaa, että koe suoritetaan heikossa valaistuksessa, jotta valonsäteen kulkureitti voidaan paremmin arvioida.

Molemmissa tapauksissa on mielenkiintoista kokeilla eri esiintymiskulmia ja tarkkailla, miten taitekulma vaihtelee näiden muutosten mukaan.

syyt 

Tämän optisen vaikutuksen syitä on etsittävä valon taittumisesta, joka aiheuttaa lyijykynän (tai lasersäteen) kuvan heijastumisen veden alla suhteessa kuvaan, jota näemme ilmassa.

Valon taittuminen päivittäin

Valon taittuminen voidaan havaita monissa tilanteissamme päivittäin. Jotkut meistä ovat jo nimenneet heidät, toiset mainitsemme ne alla.

Taittumisen yksi seuraus on, että altaat näyttävät olevan matalampia kuin ne ovat.

Taittumisen toinen vaikutus on sateenkaari, joka tapahtuu, koska valo taitetaan kulkemalla vesipisaroita ilmakehään. Sama ilmiö tapahtuu, kun valonsäde kulkee prisman läpi.

Toinen valon taittumisen seuraus on se, että tarkkaamme auringonlaskua, kun se on ollut useita minuutteja sen jälkeen, kun se todella tapahtui.

viittaukset

1. Valo (n.d.). Wikipediassa. Haettu 14. maaliskuuta 2019 osoitteesta en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fysiikka: asioiden luonne. Mexico City: Kansainväliset Thomson-editorit. 
3. Sisäinen sisäinen heijastus (n.d.). Wikipediassa. Haettu 12. maaliskuuta 2019 osoitteesta en.wikipedia.org.
4. Valo (n.d.). Wikipediassa. Haettu 13. maaliskuuta 2019 osoitteesta en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Heijastuksen teoria, sähkömagneettiset ja hiukkasten aallot. Springer.
6. Taitto (n.d.). Wikipediassa. Haettu 14. maaliskuuta 2019 osoitteesta en.wikipedia.org.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Aallot (Berkeley Physics Course, osa 3), McGraw-Hill.