REFRAKCIA SVETLA: PRVKY, ZÁKONY A EXPERIMENT - FYZICKÝ - 2025

Lom svetla je optický jav, ktorý nastane, keď svetlo je šikmo dopadajúce na deliacej ploche dvoch prostredí s rôznym indexom lomu. Ak k tomu dôjde, svetlo zmení svoj smer a rýchlosť.

K lomu dochádza napríklad vtedy, keď svetlo prechádza zo vzduchu do vody, pretože má nižší index lomu. Je to jav, ktorý sa dá v bazéne dokonale oceniť, keď pozorujeme, ako sa zdá, že tvary tela pod vodou sa odchyľujú od smeru, ktorým by mali mať.

ATOMA

Je to jav, ktorý ovplyvňuje rôzne typy vĺn, hoci prípad svetla je najreprezentatívnejší a ten s najvyššou prítomnosťou v našom každodennom živote.

Vysvetlenie lomu svetla poskytol holandský fyzik Willebrord Snell van Royen, ktorý ustanovil zákon na jeho vysvetlenie, ktorý sa stal známym ako Snellov zákon.

Ďalší vedec, ktorý venoval zvláštnu pozornosť lomu svetla, bol Izák Newton. Aby ho študoval, vytvoril slávny sklenený hranol. V hranole svetlo preniká jednou z jeho tvárí, láma sa a rozkladá sa do rôznych farieb. Týmto spôsobom prostredníctvom fenoménu lomu svetla dokázal, že biele svetlo sa skladá zo všetkých farieb dúhy.

Prvky lomu

Hlavnými prvkami, ktoré je potrebné pri štúdii lomu svetla zohľadniť, sú: - dopadajúci lúč, ktorý je lúčom, ktorý šikmo zasahuje na separačnú plochu dvoch fyzikálnych médií. - Refrakčný lúč, ktorý je lúčom, ktorý prechádza médiom a mení jeho smer a rýchlosť. - Normálna čiara, ktorá je imaginárna čiara kolmá na oddeľovaciu plochu týchto dvoch médií. - Uhol dopadu (i), ktorý je definovaný ako uhol tvorený dopadajúcim lúčom s normálom. - uhol lomu (r), ktorý je definovaný ako uhol tvorený normálom s lámaným lúčom.

- Okrem toho sa musí zohľadniť index lomu (n) média, ktorý je kvocientom rýchlosti svetla vo vákuu a rýchlosti svetla v médiu.

n = c / v

V tejto súvislosti by sa malo pamätať na to, že rýchlosť svetla vo vákuu má hodnotu 300 000 000 m / s.

Index lomu svetla v rôznych médiách

Refrakčné indexy svetla v niektorých najbežnejších médiách sú:

Zákony lomu

Snellov zákon sa často označuje ako zákon lomu, ale pravdou je, že možno povedať, že existujú dva zákony lomu.

Prvý zákon lomu

Dopadajúci lúč, lámaný lúč a normál sú v rovnakej rovine priestoru. V tomto zákone, tiež vyvodzovanom Snellom, platí tiež reflexia.

Druhý zákon lomu

Druhý, zákon lomu alebo Snellov zákon, je určený nasledujúcim výrazom:

n ₁ sin i = n ₂ sin r

Kde n _{1 je} index lomu média, z ktorého svetlo pochádza; i uhol dopadu; n ₂ index lomu média, v ktorom je lámané svetlo; r je uhol lomu.

Josell7

Fermatov princíp

Z princípu minimálneho času alebo z Fermatovho princípu je možné odvodiť tak zákony odrazu, ako aj zákony lomu, ktoré sme práve videli.

Tento princíp uvádza, že skutočná cesta nasledovaná lúčom svetla, ktorý sa pohybuje medzi dvoma bodmi v priestore, je tá, ktorá vyžaduje najmenej času na cestovanie.

Dôsledky Snellovho zákona

Niektoré priame dôsledky, ktoré vyplývajú z predchádzajúceho výrazu, sú:

a) ak n ₂ > n ₁ ; sin r <sin io let r <i

Keď teda svetelný lúč prechádza z média s nižším indexom lomu do druhého s vyšším indexom lomu, lámaný lúč sa blíži k normálu.

b) Ak n2 <n ₁ ; sin r> sin io let r> i

Keď teda svetelný lúč prechádza z média s vyšším indexom lomu do druhého s nižším indexom, refrakčný lúč sa pohybuje ďalej od normálu.

c) Ak je uhol dopadu nulový, potom je uhol lúča lomu nulový.

Limitný uhol a celkový vnútorný odraz

Ďalším dôležitým dôsledkom Snellovho zákona je tzv. Limitný uhol. Toto je názov priradený uhlu dopadu, ktorý zodpovedá uhlu lomu 90 °.

Keď k tomu dôjde, lomený lúč sa pohybuje v jednej rovine so separačným povrchom oboch médií. Tento uhol sa nazýva aj kritický uhol.

Pre uhly väčšie ako limitný uhol sa vyskytuje jav známy ako celkový vnútorný odraz. Ak k tomu dôjde, nedôjde k lomu, pretože celý lúč svetla sa interne odráža. K úplnému vnútornému odrazu dôjde iba pri prechode z média s vyšším indexom lomu na médium s nižším indexom lomu.

Jednou aplikáciou úplného vnútorného odrazu je vedenie svetla optickým vláknom bez straty energie. Vďaka tomu si môžeme vychutnať vysoké rýchlosti prenosu dát, ktoré ponúkajú optické siete.

pokusy

Základný experiment na pozorovanie fenoménu lomu spočíva v zavedení ceruzky alebo pera do pohára plného vody. V dôsledku lomu svetla sa ponorená časť ceruzky alebo pera javí ako mierne zlomená alebo odklonená od cesty, ktorú by sa očakávalo.

Velual

Môžete tiež vyskúšať podobný experiment s laserovým ukazovátkom. Samozrejme je potrebné naliať niekoľko kvapiek mlieka do pohára vody, aby sa zlepšila viditeľnosť laserového svetla. V tomto prípade sa odporúča, aby sa experiment vykonával pri slabom osvetlení, aby sa lepšie vyhodnotila dráha svetelného lúča.

V oboch prípadoch je zaujímavé vyskúšať rôzne uhly dopadu a pozorovať, ako sa uhol lámania mení, keď sa menia.

príčiny

Príčiny tohto optického účinku sa musia hľadať pri lome svetla, ktoré spôsobuje, že sa obraz ceruzky (alebo lúč svetla z lasera) javí ako odchýlka pod vodou vzhľadom na obraz, ktorý vidíme vo vzduchu.

Refrakcia svetla v každodennom živote

Refrakciu svetla je možné pozorovať v mnohých situáciách nášho každodenného života. Niektoré, ktoré sme už pomenovali, iné budeme komentovať nižšie.

Jedným z dôsledkov lomu je, že bazény sa zdajú byť plytšie, ako v skutočnosti sú.

Ďalším účinkom lámania je dúha, ktorá sa vyskytuje, pretože svetlo sa láme prechodom cez vodné kvapky prítomné v atmosfére. Je to rovnaký jav, ktorý sa vyskytuje, keď lúč svetla prechádza hranolom.

Ďalším dôsledkom lámania svetla je to, že pozorujeme západ slnka, keď uplynulo niekoľko minút od jeho skutočného uskutočnenia.

Referencie

1. Svetlo (nd). Na Wikipédii. Našiel sa 14. marca 2019 z en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fyzika: podstata vecí. Mexico DF: Medzinárodní redaktori Thomson.
3. Celkový vnútorný odraz (nd). Na Wikipédii. Našiel sa 12. marca 2019 z en.wikipedia.org.
4. Svetlo (nd). Na Wikipédii. Našiel sa 13. marca 2019 z en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teória odrazu, elektromagnetických a časticových vĺn. Springer.
6. Refrakcia (nd). Na Wikipédii. Našiel sa 14. marca 2019 z en.wikipedia.org.
7. Crawford ml., Frank S. (1968). Waves (Berkeley Physics Course, roč. 3), McGraw-Hill.