PRELOM SVETLOBE: ELEMENTI, ZAKONI IN EKSPERIMENT - FIZIČNO - 2025

Lom svetlobe je optični pojav, ki se pojavi, ko je svetloba poševno vpada na površini ločevanja dveh medijev z različnim lomnim količnikom. Ko se to zgodi, svetloba spremeni svojo smer in hitrost.

Prelomitev se pojavi, na primer, ko svetloba prehaja iz zraka v vodo, saj ima ta nižji lomni indeks. Gre za pojav, ki ga je mogoče odlično razumeti v bazenu, ko opazujemo, kako se zdi, da oblike telesa pod vodo odstopajo od smeri, ki bi jo morale imeti.

Atoma

Gre za pojav, ki prizadene različne vrste valov, čeprav je primer svetlobe najbolj reprezentativen in tisti, ki ima največ prisotnosti v našem vsakodnevnem življenju.

Razlago za ločitev svetlobe je ponudil nizozemski fizik Willebrord Snell van Royen, ki je ustanovil zakon, ki je razložil zakon, ki je postal znan kot Snellov zakon.

Drug znanstvenik, ki je posebno pozornost posvetil lomu svetlobe, je bil Isaac Newton. Da bi ga preučil, je ustvaril znamenito stekleno prizmo. V prizmi svetloba prodira skozi eno od njenih obrazov, ki se lomi in razpada v različne barve. S tem je s fenomenom loma svetlobe dokazal, da je bela svetloba sestavljena iz vseh barv mavrice.

Elementi loma

Glavni elementi, ki jih je treba upoštevati pri preučevanju refrakcije svetlobe, so naslednji: -Zapadni žarek, ki je žarek, ki poševno pade na ločevalno površino obeh fizičnih medijev. -Rafraficirani žarek, ki je žarek, ki prehaja skozi medij in spreminja svojo smer in hitrost. -Navadna črta, ki je namišljena črta, pravokotna na ločevalno površino obeh medijev. -Vpadni kot (i), ki je opredeljen kot kota, ki ga tvori vpadni žarek z normalno. -Kon loma (r), ki je opredeljen kot kota, ki ga tvori normalno z lomljenim žarkom.

- Poleg tega je treba upoštevati tudi lomni indeks (n) medija, ki je količnik hitrosti svetlobe v vakuumu in hitrosti svetlobe v mediju.

n = c / v

V zvezi s tem je treba spomniti, da hitrost svetlobe v vakuumu prevzame vrednost 300.000.000 m / s.

Indeks lomljivosti svetlobe v različnih medijih

Indeksi loma svetlobe v nekaterih najpogostejših medijih so:

Zakoni loma

Snellov zakon se pogosto imenuje zakon loma, resnica pa je, da lahko rečemo, da obstajata dva zakona loma.

Prvi zakon loma

Vpadni žarek, lomljeni žarek in normalno sta v isti ravnini prostora. V tem zakonu, ki ga je prav tako sklenil Snell, velja tudi razmislek.

Drugi zakon loma

Drugi, zakon loma ali Snellov zakon, je določen z naslednjim izrazom:

n ₁ sin i = n ₂ sin r

Kjer je n ₁ indeks loma medija, iz katerega prihaja svetloba; i kot vpadanja; n ₂ indeks loma medija, v katerem se svetloba lomi; r je kot loma.

Josell7

Fermatov princip

Iz načela minimalnega časa ali Fermatovega principa je mogoče razbrati tako zakone refleksije kot zakone loma, ki smo jih pravkar videli.

To načelo pravi, da je prava pot, ki ji sledi svetloba, ki se giblje med dvema točkama v prostoru, tista, ki potrebuje najmanj časa za potovanje.

Posledice Snellovega zakona

Nekaj ​​neposrednih posledic, ki so razvidne iz prejšnjega izraza, so:

a) Če je n ₂ > n ₁ ; greh r <sin io naj r <i

Ko torej svetlobni žarek prehaja iz medija z nižjim lomnim indeksom v drugega z višjim lomnim indeksom, se lomljeni žarek približa normalni.

b) Če je n2 <n ₁ ; greh r> sin io naj r> i

Ko torej svetlobni žarek prehaja iz medija z višjim lomnim indeksom v drugega z nižjim indeksom, se lomljeni žarek odmakne od normalnega.

c) Če je vpadni kot enak nič, potem je kot loma loma enak nič.

Mejni kot in skupni notranji odboj

Druga pomembna posledica Snellovega zakona je tisto, kar je znano kot mejni kot. To je ime, ki se imenuje vpadni kot, ki ustreza kotu loma 90 °.

Ko se to zgodi, se lomljeni žarek premika poravnano z ločevalno površino obeh medijev. Ta kot imenujemo tudi kritični kot.

Pri kotih, ki so večji od mejnega kota, pride do pojava, znanega kot popolni notranji odboj. Ko se to zgodi, ne pride do loma, saj se ves svetlobni žarek odbija. Skupni notranji odboj se pojavi le pri prehodu iz medija z višjim lomnim indeksom v medij z nižjim lomnim indeksom.

Ena uporaba popolnega notranjega odboja je prevodnost svetlobe skozi optično vlakno brez izgube energije. Zahvaljujoč temu lahko uživamo v visokih hitrostih prenosa podatkov, ki jih nudijo optična omrežja.

Poskusi

Zelo osnovni poskus, da lahko opazimo pojav refrakcije, je vstavitev svinčnika ali pisala v kozarec, poln vode. Zaradi odboja svetlobe se zdi, da je potopljeni del svinčnika ali pisala rahlo zlomljen ali odstopljen od poti, ki bi jo človek pričakoval.

Vredno

Lahko poskusite tudi s podobnim poskusom z laserskim kazalcem. Seveda je za izboljšanje vidnosti laserske svetlobe potrebno v kozarec vode naliti nekaj kapljic mleka. V tem primeru je priporočljivo, da se poskus izvede v razmerah slabe svetlobe, da se bolje oceni pot svetlobnega žarka.

V obeh primerih je zanimivo poskusiti različne kote vpadanja in opazovati, kako se kot preloma spreminja, ko se spreminjajo.

Vzroki

Vzroke za ta optični učinek je treba najti v lomu svetlobe, ki povzroči, da se slika svinčnika (ali svetlobnega žarka z laserja) pod vodo odkloni glede na sliko, ki jo vidimo v zraku.

Lom svetlobe v vsakdanjem življenju

Odboj svetlobe lahko opazimo v številnih današnjih situacijah. Nekatere smo že imenovali, druge bomo komentirali v nadaljevanju.

Ena od posledic loma je, da se zdi, da so bazeni plitvi, kot so v resnici.

Drug učinek loma je mavrica, ki nastane, ker se svetloba lomi s prehodom skozi kapljice vode, prisotne v atmosferi. Gre za isti pojav, ki se pojavi, ko žarek svetlobe prehaja skozi prizmo.

Druga posledica loma svetlobe je, da sončni zahod opazujemo, ko mine že nekaj minut, odkar se je dejansko zgodilo.

Reference

1. Luč (drugi). V Wikipediji. Pridobljeno 14. marca 2019 z en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fizika: narava stvari. Mehika DF: International Thomson Editores.
3. Skupni notranji odboj (drugi). Na Wikipediji. Pridobljeno 12. marca 2019 s spletnega mesta en.wikipedia.org.
4. Luč (drugi). Na Wikipediji. Pridobljeno 13. marca 2019 s spletnega mesta en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teorija odboja elektromagnetnih valov in delcev. Springer.
6. Lomljivost (druga). Na Wikipediji. Pridobljeno 14. marca 2019 z en.wikipedia.org.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Valovi (Tečaj fizike Berkeley, letnik 3), McGraw-Hill.