Fyrirbæri ljósbrot - það ... Lög ljósbrot

The fyrirbæri af ljósbrot - er eðlilegt fyrirbæri sem á sér stað í hvert sinn sem öldu fer frá einu efni til annars, þar sem hraðinn er breytilegt. Sjónrænt, virðist sem breytir stefnu útbreiðslu.

Eðlisfræði: ljósbrot

Ef atvik geisla slær tengi milli tveggja fjölmiðla á horn 90 °, þá ekkert gerist, það heldur áfram að fara í sömu átt á rétt horn við tengi. Ef hornið tíðni mismunandi frá 90 °, refractive fyrirbæri á sér stað. Þetta dæmi framleiðir undarlegt áhrifum á borð við að hin sýnilega beinbrotum hlutnum hluta til dýft niður í vatni eða Mirage sem fram kom í heitu Eyðimerkursandur.

Saga af uppgötvun

Í fyrstu öld f.Kr.. e. Gríska landfræðingur og stjörnufræðingur Ptolemy reyndi að stærðfræðilega útskýra ljósbroti, en lög lagt af honum reyndist síðar vera óáreiðanleg. Í XVII öld. Hollenska stærðfræðingur Willebrord Snellius þróaði lögunum, sem ákvarðar magn sem tengjast hlutfall af atvikinu og brotnar horn, sem síðar var nefnt brotstuðull efnis. Í raun því meira sem efnið er hægt að brjóta ljós, því hærra hlutfall. Blýantur í vatninu "brotinn" vegna geislum sem koma frá henni, breyta leið á loft-vatns tengi áður ná augað. Til vonbrigði Snell, sem hann hefur ekki tekist að finna orsök þessara áhrifa.

Árið 1678, annar hollenska vísindamaður Christiaan Huygens þróað stærðfræðilega tengsl sem útskýrir athuganir Snell og lagði til að fyrirbæri ljósbrot - er afleiðing af mismunandi hraða þar sem geisla fer í gegnum tvo umhverfi. Huygens ákveðið að viðhorf horn ljóss sem fer í gegnum tvo efni með mismunandi vísitalna ljósbrot verður að vera jöfn hlutfallinu hraða hennar í hverju efni. Þannig er það staðhæft að í miðlungs hafa hærra brotstuðul, ljós færist hægar. Með öðrum orðum, að hraði ljóss í gegnum efni er í öfugu hlutfalli við brotstuðul. Þótt lög voru síðan staðfest með tilraunum, að margir vísindamenn á þeim tíma var það ekki augljóst, t. Til. Engin áreiðanleg leið að mæla hraða ljóssins. Vísindamenn hélt að það er ekki háð hraða efnisins. Aðeins 150 árum eftir hraða Huygens 'ljós dauðans var mæld með nægilegri nákvæmni, sanna hann rétt.

Absolute brotstuðull

Absolute brotstuðul n þess gegnsæju efni eða efnis sem er skilgreind sem hlutfallslegt hraði á hver ljós fer í sig þar í gegn í hlutfalli við hraða undir lofttæmi sem: n = c / v, þar sem c - hraðinn á ljós fer í lofttæmi, og v - í efninu.

Ljóst er að ljósbrot ljós fer í lofttæmi, snautt hverskonar efnis er ekki til staðar og það er alger Mynd 1. Fyrir aðrar gagnsæ efni sem þetta gildi er hærri en 1. ljósbrot í loftinu er hægt að nota til að reikna út óþekkta breytur efni (1.0003).

Lögin Snell er

Við kynna nokkrar skilgreiningar:

• atvik geisla - geisla sem er í námunda við aðskilnað miðli;
• falla punkt - aðskilnaðarþrýsting punkt þar sem hún fellur;
• sem refracted Ray yfirgefa aðskilnað fjölmiðla;
• Normal - lína dregin hornrétt á aðskilnað á að benda á tíðni;
• horn af tíðni - að hornið á milli venjulegs og atvik geisla;
• ákvarða refractive hallahornið geti verið eins og horn sé á milli refracted geislans og eðlilegt.

Samkvæmt lögum ljósbrot:

1. Atvik, sem brotnar Ray og eðlilegt er á sama plani.
2. Hlutfall af Sines horns tíðni og ljósbrota er hlutfall af ljósbrot stuðlum á í fyrsta og öðrum miðli: synd I / synd r = n r / n i.

Lögmál ljósbrot (Snell) lýsir sambandið milli horns tveimur öldum og vísitölur ljósbrot tveggja fjölmiðla. Þegar bylgja fer úr minni sjónlagsskurða miðli (til dæmis loft) á bylgjubrots- (t.d. vatn), hraða hennar lækkar. Hins vegar þegar ljósið fer úr vatninu í loftinu, hraði eykst. The horn af tíðni við fyrstu miðlungs miðað við eðlilega horn af ljósbrots og annað verður breytileg í réttu hlutfalli við mismun í brotstuðli milli tveggja efna. Ef bylgja fer úr miðill með lágt stuðlinum miðil með hærri, beygjum það í eðlilegt horf. Og ef á móti verður það fjarlægt.

Hlutfallsleg brotstuðul

Ljós ljósbrot lögum sýnir að hlutfall sínus af atvikinu og brotnar horn jöfn að fasti sem er hlutfall af þeim sem hraði ljóss í tveimur fjölmiðlum.

_{synd I / synd r = n r} / n i = (c / v r) / (c / v i) = v I / v r

Tengsl n _R / n _i er kallað hlutfallslegan brotstuðul eru fyrir þessi efni.

Ýmis fyrirbæri sem eru afleiðing af ljósbrot oft séð í daglegu lífi. Áhrif "brotið" blýantur - ein af algengustu. Augu og heila fylgja geislum aftur í vatnið eins og ef þeir voru ekki brotnar, og koma frá hlutnum í beinni línu, skapa a raunverulegur mynd sem birtist í minni dýpi.

dreifilausn

Varkár mælingar sýna að ljósbrot ljóssins bylgjulengd útgeislunar eða lit hafa mikil áhrif. Með öðrum orðum, efnið hefur marga brotstuðul sem geta verið breytileg breytingu á lit eða bylgjulengd.

Slík breyting á sér stað í öllum gagnsæ fjölmiðlum og heitir dreifingu. Hve dreifingu á tilteknu efni veltur á því hvernig brotstuðull breytilegt með bylgjulengd. Með vaxandi bylgjulengd verður vægari fyrirbæri ljósbrot. Þetta er staðfest með þeirri staðreynd að fjólublátt brjóta meira en rauður vegna bylgjulengd hennar er styttri. Vegna dreifingu á venjulegum gleri gerist þekkt kljúfa ljós í þáttum hennar.

stækkun ljósi

Í lok XVII öld, Sir Isaak Nyuton gerðar nokkrar tilraunir sem leiddu til uppgötvunar hans á sýnilegu litróf, og hefur sýnt að hvítt ljós samanstendur af pantaði fjölda litum, allt frá fjólublátt gegnum blár, grænn, gulur, appelsínugulur og rauður klára. Vinna í myrkvuðu herbergi, Newton setti gler prisma í þröngum geisla kemst í gegnum gat á glugga shutters. Þegar farið er í gegnum prisma brotnar ljós - gler að verkefnið hana á skjánum í röðuðu vali.

Newton að þeirri niðurstöðu að hvítt ljós er blanda af mismunandi litum, og að prisma "sundurdreifir" hvítt ljós, refractory hvern lit. frá öðru sjónarhorni. Newton gat ekki deilt liti með því að láta þá í gegnum annað prisma. En þegar hann setti annað prisma er mjög nálægt því að fyrsta, þannig að allir litir dreifðir og fór inn í annað prisma, sem vísindamenn komist að því að litir eru sameinaðir á ný til að mynda hvítt ljós. Þessi uppgötvun sannfærandi reyndist spectral samsetningu ljóss sem hægt er að auðveldlega skipta og tengdur.

dreifingu fyrirbæri gegnir lykilhlutverki í fjölda mismunandi fyrirbæri. Rainbow er afleiðing af ljósbrot í regndropar, gerð glæsilega sjónar spectral niðurbrot, svipuð þeirri sem á sér stað í Prisma.

Mikilvæga horn og alls innri íhugun

Þegar farið er gegnum miðil með hærri brotstuðul í æti, sem með lægra hreyfing braut af öldunum sem skilgreind er af horni aðfallanda með tilliti til aðgreiningar þessara tveggja efna. Ef hornið tíðni fer yfir ákveðnu gildi (fer eftir brotstuðull tveimur efnum), nær það punkt þar sem ljós er ekki brotnar í miðli með lægri vísitölu.

Critical (eða takmörk) er hornið skilgreint sem hornið aðfallanda, sem leiðir í horn ljósbrot 90 °. Með öðrum orðum, sem halla tíðni minni en mikilvægt ljósbrot sér stað, og þegar það er jafn það, sem brotnar geisla fer eftir plássi aðskilur tvö efni. Ef hornið tíðni fer yfir gagnrýni, ljós endurspeglast til baka. Þetta fyrirbæri er þekkt sem heildar innri íhugunar. Dæmi um notkun þess - demöntum og sjón trefjarnar. The skera demantur stuðlar heildar innri íhugunar. Flest af geislum koma inn í gegnum the toppur af the demantur, mun endurspeglast þar til þeir ná efri yfirborð. Þetta er það sem gefur demöntum Ljómi þeirra. The sjón fiber er gler "hár", eru svo þunn að þegar ljósið fer í annan endann, það geta ekki flýja. Og aðeins þegar geisla nær hinum enda, mun hann vera fær um að yfirgefa trefjar.

Skilja og stjórna

Sjón tæki, allt frá smásjár og sjónauka til myndavél, vídeó sýningarvél og jafnvel mönnum auga getur treyst á þá staðreynd að ljós er hægt að einbeita sér, brotnar og endurspeglast.

Ljósbrot framleiðir fjölbreytt úrval af fyrirbærum, þar á meðal mirages, regnboga, sjón Illusions. Vegna ljósbrot þykkum Walled glasi af bjór virðist vera meira heill, og sólin fer niður í nokkrar mínútur síðar en það er í raun og veru. Milljónir manna nota Ljósbrotsstuðull vald til að leiðrétta sýn galla með hjálp gleraugna eða linsa. Með því að skilja þessar eiginleika ljóss og stjórnun, getum við séð upplýsingar ósýnileg með berum augum, án tillits til þess hvort þeir eru á smásjá renna eða í fjarlægum Galaxy.