Ъгъл на пречупване на лъча

Днес ще разкрием какъв е ъгълът на пречупване на електромагнитната вълна (името на светлината) и как се формират нейните закони.

Очите, кожата, мозъка

Човекът има пет основни сетива. Медицинските учени разграничават до единадесет различни нееднозначни усещания (например чувство на натиск или болка). Но основната информация, която хората получават през очите. До деветдесет процента от наличните факти, човешкият мозък е познат като електромагнитни трептения. Така че хората разбират красотата и естетиката визуално. Ъгълът на пречупване на светлината играе важна роля в това.

Пустиня, езеро, дъжд

Светът наоколо е проникнат от слънчевата светлина. Въздухът и водата са в основата на това, което хората обичат. Разбира се, има сурова красота в сухите пейзажни пустини, но най-вече хората предпочитат известно количество влага.

Човекът винаги е бил очарован от планински потоци и гладки равнинни реки, спокойни езера и вечно подвижни вълни на морето, пръски от водопад и студен сън на ледници. Повече от веднъж всички забелязаха красотата на светлината в росата на тревата, блестящата слана на клоните, млечната белота на мъглата и мрачното очарование на ниските облаци. И всички тези ефекти се създават благодарение на ъгъла на пречупване на лъча във водата.

Очите, електромагнитната скала, дъгата

Светлината е колебанието на електромагнитното поле. Дължината на вълната и нейната честота дават формата на фотон. Честотата на трептенията зависи от това дали е радио вълна, инфрачервен лъч, спектър от определен цвят, видим за човека, ултравиолетови, рентгенови или гама лъчения. Хората са способни да възприемат от очите електромагнитни трептения с дължина на вълната от 780 (червено) до 380 (виолетови) нанометри. В мащаба на всички възможни вълни този сайт заема много малка площ. Това означава, че повечето хора не могат да възприемат по-голямата част от електромагнитния спектър. И цялата красота, която има човек, създава разлика между ъгъла на настъпване и ъгъла на пречупване на границата на медиите.

Вакуум, Слънце, Планета

Законът на Снел

Холандският математик Вилебрид Снел е работил през целия си живот с ъгли и разстояния. Той разбираше как да измерва разстоянията между градовете, как да намери дадена точка в небето. Не е изненадващо, че е открил закона на ъглите на светлинния рефракция.

Формулата на закона изглежда така:

• п₁грях тета₁ = n₂грях тета₂.

В този израз символите имат следното значение:

• п₁ и n₂ Съществуват ли рефрактивните индекси на средната (от която гредата е инцидентна) и средата 2 (в която тя пада);
• тета₁ и тета₂ Дали е ъгълът на честотата и пречупването на светлината, съответно.

Обяснения към закона

Необходимо е да се дадат някои обяснения на тази формула. В ъглите theta - означава броят на градусите, които лежат между посоката на разпространение на лъча и нормалната към повърхността в точката на контакт на светлинния лъч. Защо се използва нормално в този случай? Защото в действителност няма строги плоски повърхности. И да се намери нормалната към всяка крива е достатъчно проста. Освен това, ако в проблема е известен ъгълът между границата на медията и инцидентния лъч х, то тогава желаният ъгъл theta - е просто (90ordm - x).

Най-често светлината идва от повече редки (въздух) в по-гъста (вода) среда. Колкото по-близо са атомите на средата, толкова по-силен е светлината. Следователно, колкото по-гъста е средата, толкова по-голям е ъгълът на пречупване. Но това се случва и напротив: светлината пада от водата във въздуха или от въздуха във вакуума. При такива обстоятелства може да възникне състояние, при което n₁грях тета₁п₂. Тоест, целият лъч ще бъде отразен обратно в първата среда. Това явление се нарича пълно вътрешно отражение. Ъгълът, при който се срещат горните обстоятелства, ще бъде наречен ограничаващ ъгъл на пречупване.

От какво зависи индексът на пречупване?

Тази стойност зависи само от свойствата на веществото. Например, има кристали, за които има значение, от какъв ъгъл влиза лъчът. Анизотропията на свойствата се проявява в двойното снаждане. Има среди, за които е важна поляризацията на входящата радиация. Също така трябва да се помни, че ъгълът на пречупване зависи от дължината на вълната на падащото лъчение. От тази разлика опитът се основава на разделянето на бялата светлина в дъга от призмата. Трябва да се отбележи, че температурата на средата също влияе върху индекса на пречупване на излъчването. Колкото по-бързо атомите на кристала вибрират, толкова по-деформирана е неговата структура и способността да променя посоката на разпространение на светлината.

Примери на индекса на пречупване

Даваме различни ценности за познатите медии:

1. Солта (химичната формула NaCl) като минерал се нарича "халит". Индексът на пречупване е 1.544.
2. Индексът на пречупване на стъклото се изчислява от неговия индекс на пречупване. В зависимост от вида на материала тази стойност варира между 1.487 и 2.186.
3. Диамантът е известен с играта на светлината в него. Бижутеристите вземат под внимание всичките си самолети при разрязване. Индексът на пречупване на диаманта е 2,417.
4. Водата, пречистена от примеси, индексът на пречупване е 1.333. Н₂О е много добър разтворител. Ето защо в природата няма химически чиста вода. Всеки кладенец, всяка река се характеризира със своя състав. Следователно индексът на пречупване също се променя. Но за да разрешите прости училищни проблеми, можете да вземете тази стойност.

Юпитер, Сатурн, Калисто

До този момент говорихме за красотата на земния свят. Така наречените нормални условия предполагат много специфична температура и налягане. Но в Слънчевата система има и други планети. Има много познати пейзажи.

Например, на Юпитер е възможно да се наблюдават аргонова мъгла в облаците метан и възходящите потоци от хелий. Също така има познати рентгенови звезди.

На Сатурн, атмосферата на водорода превишава етановата мъгла. На по-ниските слоеве на планетата от много горещи облаци метан са диамантени дъждове.

В този случай скалистият замръзнал спътник на Юпитер Калисто има вътрешен океан, богат на въглеводород. Може би в червата му има бактерии, които абсорбират сяра.

И във всеки от тези пейзажи красотата се създава от играта на светлина върху различни повърхности, лица, изпъкналости и облаци.