Η διάθλαση των ελαφρών στοιχείων, των νόμων και του πειράματος

Το διάθλαση φωτός είναι το οπτικό φαινόμενο που συμβαίνει όταν το φως χτυπά λοξά στην επιφάνεια διαχωρισμού δύο μέσων με διαφορετικό δείκτη διάθλασης. Όταν συμβεί αυτό το φως αλλάζει την κατεύθυνση και την ταχύτητα.

Η διάθλαση συμβαίνει, για παράδειγμα, όταν το φως περνά από τον αέρα στο νερό, αφού το νερό έχει χαμηλότερο δείκτη διάθλασης. Είναι ένα φαινόμενο που μπορεί να δει κανείς απόλυτα στην πισίνα, παρατηρώντας πώς οι μορφές του σώματος κάτω από το νερό φαίνεται να αποκλίνουν από την κατεύθυνση που θα έπρεπε να έχουν.

Είναι ένα φαινόμενο που επηρεάζει διαφορετικούς τύπους κυμάτων, αν και η περίπτωση του φωτός είναι η πιο αντιπροσωπευτική και αυτή που έχει μεγαλύτερη παρουσία στην καθημερινότητά μας.

Η εξήγηση για τη διάθλαση του φωτός προσφέρθηκε από τον Ολλανδό φυσικό Willebrord Snell van Royen, ο οποίος δημιούργησε ένα νόμο για να εξηγήσει ότι έχει γίνει γνωστή ως νόμος του Snell.

Ένας άλλος από τους επιστήμονες που έδωσαν ιδιαίτερη προσοχή στη διάθλαση του φωτός ήταν ο Isaac Newton. Για να το μελετήσει δημιούργησε το περίφημο γυάλινο πρίσμα. Στο πρίσμα, το φως διεισδύει σ 'αυτόν με ένα από τα πρόσωπά του, που διαθλάται και αποσυντίθεται στα διαφορετικά χρώματα. Με αυτό τον τρόπο, μέσω του φαινομένου της διάθλασης του φωτός, αποδείχθηκε ότι το λευκό φως αποτελείται από όλα τα χρώματα του ουράνιου τόξου.

Ευρετήριο

• 1 Στοιχεία διάθλασης
  • 1.1 Δείκτης διάθλασης φωτός σε διαφορετικά μέσα
• 2 Νόμοι διάθλασης
  • 2.1 Πρώτος νόμος διάθλασης
  • 2.2 Δεύτερος νόμος διάθλασης
  • 2.3 Αρχή Fermat
  • 2.4 Συνέπειες του νόμου Snell
  • 2.5 Οριακή γωνία και ολική εσωτερική ανάκλαση
• 3 Πειράματα
  • 3.1 Αιτίες 
• 4 Η διάθλαση του φωτός καθημερινά
• 5 Αναφορές 

Στοιχεία διάθλασης

Τα κύρια στοιχεία που λαμβάνονται υπόψη στη μελέτη της διάθλασης του φωτός είναι: -Η προσπίπτουσα ακτίνα, η οποία είναι η προσπίπτουσα δέσμη λοξά στην επιφάνεια που χωρίζει τις-the físicos. διαθλάται μέσα ενημέρωσης ακτίνων δύο, η οποία είναι η ακτίνα που διέρχεται από το μέσο, ​​αλλαγή κατεύθυνσης και velocidad.-Κανονική ευθεία του, η οποία είναι η φανταστική γραμμή κάθετη προς την επιφάνεια διαχωρισμό των δύο-MEDIOS. τη γωνία πρόσπτωσης (θ), που ορίζονται ως η γωνία μεταξύ της προσπίπτουσας ακτίνας με διάθλαση normal.-γωνίας (r), που ορίζεται ως η γωνία μεταξύ της καθέτου στο διαθλώνται ray.

-Επιπλέον, θα πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη ο δείκτης διάθλασης (n) ενός μέσου, το οποίο είναι το πηλίκο της ταχύτητας του φωτός στο κενό και της ταχύτητας του φωτός στο μέσο.

n = c / v

Από την άποψη αυτή, αξίζει να θυμηθούμε ότι η ταχύτητα του φωτός στο κενό έχει αξία 300.000.000 m / s.

Δείκτης διάθλασης φωτός σε διάφορα μέσα

Ο δείκτης διάθλασης του φωτός σε μερικά από τα πιο κοινά μέσα είναι:

Νόμοι διάθλασης

Ο νόμος του Snell αναφέρεται συχνά ως ο νόμος της διάθλασης, αλλά η αλήθεια είναι ότι μπορούμε να πούμε ότι οι νόμοι της διάθλασης είναι δύο.

Πρώτος νόμος διάθλασης

Η προσπίπτουσα ακτίνα, η αντανάκλαση της ακτίνας και η κανονική ακτίνα βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο του χώρου. Σε αυτόν τον νόμο, που επίσης συνάγεται από τον Snell, εφαρμόζεται επίσης ο προβληματισμός.

Δεύτερος νόμος διάθλασης

Ο δεύτερος νόμος της διάθλασης ή ο νόμος του Snell καθορίζεται από την ακόλουθη έκφραση:

n₁ sen i = n₂ sen r

Όντας n₁ ο δείκτης διάθλασης του μέσου από τον οποίο έρχεται το φως. i τη γωνία πρόσπτωσης. n₂ ο δείκτης διάθλασης του μέσου στο οποίο διαθλάται το φως. r τη γωνία διάθλασης.

Αρχή του Fermat

Από την αρχή του ελάχιστου χρόνου ή της αρχής του Fermat, μπορούμε να συναγάγουμε τόσο τους νόμους του προβληματισμού όσο και τους νόμους της διάθλασης, τους οποίους μόλις είδαμε.

Αυτή η αρχή επιβεβαιώνει ότι η πραγματική τροχιά που ακολουθεί μια ακτίνα φωτός που κινείται μεταξύ δύο σημείων του χώρου είναι εκείνη που απαιτεί τον μικρότερο χρόνο για να διασχίσει.

Συνέπειες του νόμου του Snell

Μερικές από τις άμεσες συνέπειες που συνάγονται από την προηγούμενη έκφραση είναι:

α) Εάν n₂ > n₁ ? sen r < sen i o sea r < i

Έτσι ώστε, όταν μια ακτίνα φωτός περνάει από ένα μέσο με χαμηλότερο δείκτη διάθλασης σε ένα άλλο μεγαλύτερο δείκτη διάθλασης, η διαθλάται ακτίνων προσεγγίζει την κανονική.

β) Αν n2 < n₁ ? s r> sin i ή r> i

Έτσι όταν μια ακτίνα φωτός περνά από ένα μέσο με υψηλότερο δείκτη διάθλασης σε ένα μέσο με χαμηλότερο δείκτη, η διαχωρισμένη ακτίνα απομακρύνεται από το φυσιολογικό.

γ) Εάν η γωνία πρόσπτωσης είναι μηδέν, τότε η γωνία της δέσμης διάθλασης είναι επίσης μηδέν.

Οριακή γωνία και ολική εσωτερική ανάκλαση

Μια άλλη σημαντική συνέπεια του νόμου του Snell είναι αυτή που είναι γνωστή ως οριακή γωνία. Αυτό είναι το όνομα που δίνεται στη γωνία πρόσπτωσης που αντιστοιχεί σε γωνία ανακλάσεως 90 °.

Όταν συμβεί αυτό, η διαθλούμενη ακτίνα κινείται με την επιφάνεια διαχωρισμού των δύο μέσων. Αυτή η γωνία ονομάζεται επίσης και η κρίσιμη γωνία.

Για γωνίες άνωθεν της οριακής γωνίας, συμβαίνει το φαινόμενο που ονομάζεται ολική εσωτερική ανάκλαση. Όταν συμβαίνει αυτό, δεν λαμβάνει χώρα διάθλαση, καθώς ολόκληρη η δέσμη φωτός αντανακλάται εσωτερικά. Η συνολική εσωτερική ανάκλαση εμφανίζεται μόνο όταν μετακινείται από ένα μέσο με υψηλότερο δείκτη διάθλασης σε ένα μέσο με χαμηλότερο δείκτη διάθλασης.

Μία εφαρμογή συνολικής εσωτερικής ανάκλασης είναι η αγωγή φωτός μέσω της οπτικής ίνας χωρίς απώλεια ενέργειας. Χάρη σε αυτό, μπορούμε να απολαύσουμε τις υψηλές ταχύτητες μεταφοράς δεδομένων που προσφέρουν τα δίκτυα οπτικών ινών.

Πειράματα

Ένα πολύ βασικό πείραμα για να παρατηρήσει το φαινόμενο της διάθλασης είναι να εισαχθεί ένα στυλό ή μολύβι σε ένα γεμάτο ποτήρι νερό. Ως αποτέλεσμα της διάθλασης του φωτός, το βυθισμένο τμήμα του μολυβιού ή στυλό φαίνεται να έχει σπάσει ή ελαφρά μετατόπιση από την πορεία που αναμένεται να έχουν.

Μπορείτε επίσης να δοκιμάσετε να κάνετε ένα παρόμοιο πείραμα με έναν δείκτη λέιζερ. Φυσικά, είναι απαραίτητο να χύσετε λίγες σταγόνες γάλακτος στο ποτήρι νερό για να βελτιώσετε την ορατότητα του φωτός του λέιζερ. Σε αυτή την περίπτωση, συνιστάται η διεξαγωγή του πειράματος σε συνθήκες χαμηλού φωτισμού για να εκτιμηθεί καλύτερα η διαδρομή της φωτεινής δέσμης.

Και στις δύο περιπτώσεις, είναι ενδιαφέρον να δοκιμάσετε διαφορετικές γωνίες πρόσπτωσης και να παρατηρήσετε πώς η γωνία διάθλασης ποικίλλει ανάλογα με την αλλαγή.

Αιτίες 

Οι αιτίες αυτής της οπτικό αποτέλεσμα πρέπει να αναζητηθεί στο διάθλαση του φωτός που προκαλεί η μολύβι εικόνα (ή δέσμης λέιζερ) γίνεται εύκολα κάτω από το νερό σε σχέση με την εικόνα που βλέπουμε στον αέρα.

Η διάθλαση του φωτός καθημερινά

Η διάθλαση του φωτός μπορεί να παρατηρηθεί σε πολλές καταστάσεις της καθημερινότητάς μας. Κάποιοι από εμάς τους έχουν ήδη κατονομάσει, άλλοι θα τους αναφέρουμε παρακάτω.

Μια συνέπεια της διάθλασης είναι ότι οι ομάδες φαίνονται πιο ρηχά από ό, τι στην πραγματικότητα.

Ένα άλλο αποτέλεσμα της διάθλασης είναι το ουράνιο τόξο που συμβαίνει επειδή το φως διαθλάται περνώντας τα σταγονίδια νερού στην ατμόσφαιρα. Είναι το ίδιο φαινόμενο που συμβαίνει όταν μια δέσμη φωτός περνά μέσα από ένα πρίσμα.

Μια άλλη συνέπεια της διάθλασης του φωτός είναι ότι παρατηρούμε το ηλιοβασίλεμα του Ήλιου όταν έχουν περάσει αρκετά λεπτά από τότε που πραγματικά συνέβη.

Αναφορές

1. Φως (n.d.). Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε στις 14 Μαρτίου 2019, από το en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Φυσική: η φύση των πραγμάτων. Πόλη του Μεξικού: Διεθνείς επεξεργαστές Thomson. 
3. Συνολική εσωτερική αντανάκλαση (n.d.). Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε στις 12 Μαρτίου 2019, από το en.wikipedia.org.
4. Φως (n.d.). Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε στις 13 Μαρτίου 2019, από το en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Θεωρία της αντανάκλασης, ηλεκτρομαγνητικών και σωματιδιακών κυμάτων. Springer.
6. Διάθλαση (n.d.). Στη Βικιπαίδεια. Ανακτήθηκε στις 14 Μαρτίου 2019, από το en.wikipedia.org.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Κύματα (Μάθημα Φυσικής του Berkeley, Τόμος 3), McGraw-Hill.