Рефракция на светлината - историята на физическата концепция

Отразяването и пречупването на светлината се отнася до числото физически явления, открити в резултат на директни наблюдения, без провеждане на лабораторни експерименти. За пръв път бе споменато в древна Гърция, но повечето физици са склонни да вярват, че този факт е бил известен преди. Само първият учен, който се опита да даде логично обяснение на редица експериментално установени факти, беше Клиомед, който живееше в І век от н.е. на територията на днешна Гърция. Преди него, Евклид е описано това явление чрез наблюдение пръстен лежи на дъното на вазата, която е под определен ъгъл, че не е видим за наблюдателя, но ако започнете да се налива вода в стомна, то след известно време без промяна ъгъл на видимост наблюдателят можеше да види декорацията, лежаща на дъното. Но тъй като Евклид не даде подробно обяснение на това преживяване, първият учен, който изучава подробно рефракцията, се счита за Cleomed.

Предмет на изследване му пречупване във вода - трябва да се отбележи, че ако дълга пръчка потопени във вода, така че известна част остава на повърхността, има визуален пречупване в интерфейса на въздуха и водата. Но всъщност стик остава непокътнат, така че причината за този оптичен ефект във визуалната измама?

Проучване това явление по-тясно Cleomedes отбележи, че ако светлинния лъч навлиза от по-малко плътна среда на по-плътен, а като наклонена посока (тоест, с ъгъл спрямо границите на двата носителя), средата с висока плътност, тя се огъва до отклонение от курса посока.

Именно с това пречупване обясни възможността да види Слънцето известно време след залез слънце.

Cleomedes даде само най-обща характеристика на пречупване на светлината и описани само под формата на някои примитивни експерименти, като обаче сравнително пълна картина на общите закони на този процес. По-късно друг гръцки учен, живял един век по-късно Cleomedes, продължи научните изследвания, започната от предшественика си и почти беше близо до разнищване на законите на физиката, които пречупва светлинния лъч.

След като проведе достатъчно голям брой експерименти, Клавдий Птолемий успя да установи приблизителния ъгъл, при който се получава рефракция на светлината в тази или тази среда. По този начин, за пречупване, настъпващо, когато лъч светлина преминава от дълбините на водата в стъклото, ъгъл на пречупване е 0,88 от ъгъла на разпространение. За други медии тази стойност варира - за въздуха и водата е 0.76, а за въздуха и стъклото 0.67.

Но пълното установяване на закони, според които пречупването на светлината продължава, отне още няколко века. Повече от едно поколение учени са ангажирани с подобряването на съществуващите знания и окончателното преработване на формулата за рефракция на светлината се приписва на Рене Декарт, прочутия френски натуралист физик.

В оригиналната версия на холандския учен В. Снелиус формулата за изчисляване на ъгъла на натоварване изглеждаше така:

n = sin (a) / sin (b).

С други думи, индекс на пречупване Светлинният лъч за две определени среди има постоянен и непроменлив характер и е равен на отношението на синуса на ъгъла на настъпване към синуса на ъгъла на пречупване.

Накрая завърши процесът на изследване и описване на пречупването на светлинния лъч от една среда в друга, както вече беше споменато, Рене Декарт. Той даде сравнение, което изненадващо правилно характеризира същността на процеса на пречупване на светлината, сравнявайки я с летяща топка във въздуха. Ако по време на полета си срещне достатъчно светлина и достатъчно тънка, за да се пробие и да продължи да се движи, той само ще загуби част от първоначалната си скорост и ще промени леко ъгъла на полета.