- A fénytörés elemei
- A fény törésmutatója különböző közegekben
- A törés törvényei
- Az első törés Törvény
- A refrakció második törvénye
- Fermat elve
- Snell törvény következményei
- Határszög és teljes belső visszaverődés
- kísérletek
- Okoz
- A fény törése a mindennapi életben
- Irodalom
A fénytörés az az optikai jelenség, amely akkor fordul elő, amikor a fény ferdén esik a két, eltérő törésmutatójú közeg elválasztó felületére. Amikor ez megtörténik, a fény megváltoztatja irányát és sebességét.
A refrakció például akkor fordul elő, amikor a fény levegőből vízbe jut, mivel ennek alacsonyabb törésmutatója van. Ez egy olyan jelenség, amelyet tökéletesen fel lehet ismerni a medencében, amikor megfigyeljük, hogyan tűnnek a test alakjai a víz alatt a kívánt iránytól.
Atoma
Ez egy olyan jelenség, amely a különböző típusú hullámokat érinti, bár a fény esete a leginkább reprezentatív, és a leginkább jelen van a mindennapi életben.
A fénytörés magyarázatát Willebrord Snell van Royen holland fizikus felajánlotta, aki törvényt állított fel annak magyarázata érdekében, amely Snell törvényévé vált.
Egy másik tudós, aki különös figyelmet fordított a fénytörésre, Isaac Newton volt. Ennek tanulmányozására létrehozta a híres üvegprizmát. A prizmában a fény az egyik arcán áthatol, refraktálva és bomlasztva a különféle színekbe. Ilyen módon a fénytörés jelenségén keresztül bebizonyította, hogy a fehér fény a szivárvány minden színéből áll.
A fénytörés elemei
A fénytörés vizsgálatánál a következő főbb elemeket kell figyelembe venni: - A beeső fénysugár az a fénysugár, amely ferdén üt a két fizikai közeg elválasztó felületére. -A refraktált sugár, azaz a közeg, amely áthalad a közegben, módosítva annak irányát és sebességét. - A normál vonal, amely a két közeg elválasztó felületére merőleges képzeletbeli vonal. -A beesési szög (i), amelyet úgy határozunk meg, hogy a beeső sugár a normálhoz képezze. - A törés szöge (r), amelyet úgy definiálnak, mint a szög, amelyet a refraktív sugárral a normál alakít ki.- Ezen felül a közeg törésmutatóját (n) is figyelembe kell venni, amely a vákuumban levő fénysebesség és a közegben levő fénysebesség hányadosa.
n = c / v
E tekintetben nem szabad elfelejteni, hogy a fénysebesség vákuumban 300 000 000 m / s értéket vesz fel.
A fény törésmutatója különböző közegekben
A fénytörési mutatók a leggyakoribb közegekben:
A törés törvényei
A Snell-törvényt gyakran a refrakciós törvénynek nevezik, de az igazság az, hogy elmondható, hogy két refrakciós törvény létezik.
Az első törés Törvény
A beeső, a refraktált és a normál sugarak ugyanabban a térben vannak. Ebben a törvényben, amelyet Snell is levezet, a reflexió szintén érvényes.
A refrakció második törvénye
A második, a törés törvénye vagy Snell törvénye a következő kifejezéssel határozható meg:
n 1 sin i = n 2 sin r
Ahol n 1 annak a közegnek a refrakciós mutatója, amelyből a fény jön; i a beesési szög; n 2 annak a közegnek a refrakciós mutatója, amelyben a fény megtört; r a törés szöge.
Josell7
Fermat elve
A minimális idő elve vagy a Fermat elve alapján levezethetők mind a reflexió törvényei, mind a refrakciós törvények, amelyeket éppen látunk.
Ez az elv azt állítja, hogy az a tényleges út, amelyet egy fény sugara követ, amely az űrben két pont között halad, az az út, amelyre a legkevesebb idő szükséges.
Snell törvény következményei
Az előző kifejezésből levonható közvetlen következmények néhány:
a) Ha n 2 > n 1; sin r <sin io let r <i
Tehát, ha egy fénysugár áthalad egy alacsonyabb törésmutatójú közegről egy másikra, amelynek nagyobb törési mutatója van, akkor a refrakciós sugár normál értékre közelít.
b) Ha n2 <n 1; sin r> sin io had r> i
Tehát, ha egy fénysugár áthalad egy nagyobb törésmutatójú közegből egy alacsonyabb indexű közegbe, akkor a törött fénysugár elmozdul a normálól.
c) Ha a beesési szög nulla, akkor a törés sugara szöge nulla.
Határszög és teljes belső visszaverődés
Snell törvényének másik fontos következménye az úgynevezett végszög. Ezt a nevet adják a beesési szögnek, amely megfelel a 90 ° -os törés szögének.
Amikor ez megtörténik, a refrakált sugár egyenesen mozog a két közeg elválasztó felületével. Ezt a szöget kritikus szögnek is nevezik.
A határszögnél nagyobb szögek esetén a teljes belső visszaverődésnek nevezett jelenség fordul elő. Amikor ez megtörténik, nem fordul elő refrakció, mivel a teljes fénysugár belsőleg visszatükröződik. A teljes belső reflexió csak akkor fordul elő, ha a nagyobb törésmutatóval rendelkező közegről az alacsonyabb törésmutatójú közegre mozog.
A teljes belső visszatükrözés egyik alkalmazása a fényvezetés az optikai szálon keresztül, energiaveszteség nélkül. Ennek köszönhetően élvezhetjük az optikai hálózatok által kínált nagy adatátviteli sebességeket.
kísérletek
A refrakció jelenségének megfigyelésére egy nagyon alapvető kísérlet egy ceruza vagy toll behelyezése egy pohár vízzel. A fénytörés eredményeként a ceruza vagy a toll elmerülõ része kissé töröttnek vagy eltûnik annak a pályának, amelyre számíthat.
Velual
Kipróbálhat hasonló kísérletet egy lézermutatóval is. Természetesen néhány csepp tejet kell önteni a pohár vízbe a lézerfény láthatóságának javítása érdekében. Ebben az esetben javasoljuk, hogy a kísérletet gyenge fényviszonyok között végezzék el, hogy jobban megértsék a fénysugár útját.
Mindkét esetben érdekes kipróbálni a különböző beesési szögeket, és megfigyelni, hogy a törés szöge változik, ahogy változnak.
Okoz
Ennek az optikai hatásnak az oka a fénytörésnek, amely miatt a ceruza képe (vagy a lézer fénysugara) víz alatti eltérést mutat a levegőben látható képhez képest.
A fény törése a mindennapi életben
A fény törése mindennapi helyzetünkben megfigyelhető. Néhányat már neveztünk, másoknak az alábbiakban kommentálunk.
A refrakció egyik következménye az, hogy a medencék sekélyebbnek tűnnek, mint valójában vannak.
A refrakció másik hatása a szivárvány, amely azért fordul elő, mert a fényt refrakciónak vetik alá a légkörben levő vízcseppecskeken keresztül. Ugyanez a jelenség akkor fordul elő, amikor a fénysugár áthalad egy prizmán.
A fénytörés másik következménye az, hogy a Nap naplementét figyeljük meg, amikor több perc telt el azóta, hogy ez valóban történt.
Irodalom
- Fény (második). A Wikipediaban. Visszakeresve: 2019. március 14-én, az en.wikipedia.org webhelyről.
- Burke, John Robert (1999). Fizika: a dolgok természete. Mexico DF: Nemzetközi Thomson Editores.
- Teljes belső visszaverődés (második). A Wikipedia. Visszakeresve: 2019. március 12-én, az en.wikipedia.org webhelyről.
- Fény (második). A Wikipedia. Visszakeresve: 2019. március 13-án, az en.wikipedia.org webhelyről.
- Lekner, John (1987). Az elektromágneses és részecskehullámok tükröződésének elmélete. Springer.
- Refrakció (második). A Wikipedia. Visszakeresve: 2019. március 14-én, az en.wikipedia.org webhelyről.
- Crawford jr., Frank S. (1968). Hullámok (Berkeley Physics Course, 3. kötet), McGraw-Hill.