Formlen for loven om lysbrydning - generelle og særlige tilfælde

Loven om lysets brydning bruges i forskellige felter og giver dig mulighed for at bestemme, hvordan strålerne vil opføre sig, når de rammer fra et medium til et andet. Det er let at forstå funktionerne i dette fænomen, årsagerne til dets forekomst og andre vigtige nuancer. Det er også værd at forstå typerne af brydning, da dette har stor betydning ved beregning og praktisk anvendelse af lovens principper.

Oftest vises et godt eksempel med et sugerør eller en ske i et gennemsigtigt glas vand.

Hvad er fænomenet lysbrydning

Næsten alle kender til dette fænomen, da det er udbredt i hverdagen. For eksempel, hvis du ser på bunden af ​​et reservoir med klart vand, virker det altid tættere på, end det i virkeligheden er. Forvrængning kan observeres i akvarier, denne mulighed er kendt for næsten alle.Men for at forstå problemet er det nødvendigt at overveje flere vigtige aspekter.

Årsager til brydning

Her er karakteristika ved de forskellige medier, som lysstrømmen passerer igennem, af afgørende betydning. Deres tæthed er oftest forskellig, så lyset rejser med forskellige hastigheder. Dette påvirker direkte dets egenskaber.

Når en solstråle passerer gennem et prisme, nedbrydes den i alle spektrets farver.

Når man bevæger sig fra et medium til et andet (på tidspunktet for deres forbindelse), ændrer lyset sin retning på grund af forskelle i tæthed og andre funktioner. Afvigelsen kan være anderledes, jo større forskellen er i mediernes karakteristika, jo større forvrængning i sidste ende.

I øvrigt! Når lys brydes, reflekteres noget af det altid.

Eksempler fra det virkelige liv

Du kan møde eksempler på det fænomen, der overvejes næsten overalt, så alle kan se, hvordan brydning påvirker opfattelsen af ​​objekter. De mest typiske muligheder er:

1. Hvis du placerer en ske eller et rør i et glas vand, kan du se, hvordan objektet visuelt holder op med at være lige og afviger, startende fra grænsen til to miljøer. Denne optiske illusion bruges oftest som et eksempel.
2. I varmt vejr opstår pyteffekten ofte på fortovet. Dette skyldes det faktum, at i stedet for et skarpt temperaturfald (nær selve jorden) brydes strålerne, så øjnene ser en let refleksion af himlen.
3. Mirages opstår også som et resultat af brydning. Alt er meget mere kompliceret her, men på samme tid forekommer dette fænomen ikke kun i ørkenen, men også i bjergene og endda i den midterste bane. En anden mulighed er, når objekter, der er bag horisontlinjen, er synlige.
   Mirage er et af naturens vidundere, som opstår netop på grund af lysets brydning.
4. Brydningsprincipperne bruges også i mange genstande, der bruges i hverdagen: Briller, forstørrelsesglas, kighuller, projektorer og diasshowmaskiner, kikkerter og meget mere.
5. Mange typer videnskabeligt udstyr fungerer ved at anvende den pågældende lov. Dette omfatter mikroskoper, teleskoper og andre sofistikerede optiske instrumenter.

Hvad er brydningsvinklen

Brydningsvinklen er den vinkel, der dannes på grund af brydningsfænomenet ved grænsefladen mellem to transparente medier med forskellige lystransmissionsegenskaber. Det bestemmes ud fra en vinkelret linje tegnet til det brudte plan.

Hvis en væske med en højere densitet end vand hældes i et glas, så vil brydningsvinklen blive større.

Dette fænomen skyldes to love - bevarelse af energi og bevarelse af momentum. Med en ændring i mediets egenskaber ændres bølgens hastighed uundgåeligt, men dens frekvens forbliver den samme.

Hvad bestemmer brydningsvinklen

Indikatoren kan variere og afhænger primært af karakteristikaene for de to medier, som lyset passerer igennem. Jo større forskellen er mellem dem, jo ​​større er den visuelle afvigelse.

Vinklen afhænger også af længden af ​​de udsendte bølger. Efterhånden som denne indikator ændres, ændres afvigelsen også. I nogle medier har frekvensen af ​​elektromagnetiske bølger også stor indflydelse, men denne mulighed findes ikke altid.

I optisk anisotrope materialer påvirkes vinklen af ​​lysets polarisering og dets retning.

Typer af brydning

Den mest almindelige er den sædvanlige brydning af lys, når der på grund af mediets forskellige karakteristika kan observeres en forvrængningseffekt i en eller anden grad.Men der er andre sorter, der optræder parallelt eller kan betragtes som et separat fænomen.

Når en lodret polariseret bølge rammer grænsen af ​​to medier i en bestemt vinkel (kaldet Brewster-vinklen), kan du se den totale brydning. I dette tilfælde vil der ikke være nogen reflekteret bølge overhovedet.

Total intern refleksion kan kun observeres, når stråling passerer fra et medium med et højere brydningsindeks til et mindre tæt medium. I dette tilfælde viser det sig, at brydningsvinklen er større end indfaldsvinklen. Det vil sige, at der er et omvendt forhold. Desuden, med en stigning i vinklen, når visse værdier er nået af den, bliver indikatoren lig med 90 grader.

Hvis lys falder på grænsen af ​​to medier i en bestemt vinkel, så kan det simpelthen reflekteres.

Hvis du øger værdien endnu mere, vil strålen blive reflekteret fra grænsen af ​​to stoffer uden at passere til et andet medium. Det er dette fænomen, der kaldes total indre refleksion.

Læs også

Lovene for lysreflektion og historien om deres opdagelse

 

Her har du brug for en forklaring vedrørende beregningen af ​​indikatorer, da formlen adskiller sig fra standarden. I dette tilfælde vil det se sådan ud:

synd _etc=n₂₁

Dette fænomen førte til skabelsen af ​​optisk fiber, et materiale, der kan transmittere enorme mængder information over en ubegrænset afstand med en hastighed, der ikke kan opnås af andre muligheder. I modsætning til et spejl sker refleksion i dette tilfælde uden tab af energi selv med flere refleksioner.

Optisk fiber har en simpel struktur:

1. Den lystransmitterende kerne er lavet af plast eller glas. Jo større dets tværsnit, desto større mængde information kan transmitteres.
2. Skallen er nødvendig for at reflektere lysstrømmen i kernen, så den kun forplanter sig gennem den. Det er vigtigt, at strålen ved indgangen til fiberen falder i en vinkel, der er større end grænsen, så vil den blive reflekteret uden tab af energi.
3. Beskyttende isolering forhindrer skade på fiberen og beskytter den mod negative virkninger. På grund af denne del kan kablet også lægges under jorden.

Optisk fiber gjorde det muligt at bringe transmissionen af ​​information til et fundamentalt nyt niveau.

Hvordan blev brydningsloven opdaget?

Denne opdagelse blev gjort Willebrord Snellius, en hollandsk matematiker, i 1621. Efter en række eksperimenter var han i stand til at formulere de vigtigste aspekter, der har været stort set uændrede den dag i dag. Det var ham, der først bemærkede konstanten af ​​forholdet mellem sinuserne for indfaldsvinklerne og refleksionen.

Den første publikation med materialerne til opdagelsen blev lavet af en fransk videnskabsmand Rene Descartes. Samtidig er eksperter uenige, nogen mener, at han brugte Snells materialer, og nogen er sikker på, at han uafhængigt genopdagede det.

Læs også

Det der kaldes spredning af lys

 

Definition og formel for brydningsindekset

De indfaldende og brudte stråler, såvel som den vinkelrette, der passerer gennem krydset mellem to medier, er inden for samme plan. Sinus for indfaldsvinklen i forhold til sinus for brydningsvinklen er en konstant værdi. Sådan lyder definitionen, som kan være forskellig i præsentationen, men betydningen forbliver altid den samme. Den grafiske forklaring og formel er vist på billedet nedenfor.

Formlen er universel og velegnet til forskellige miljøer.

Det skal bemærkes, at indikatorerne brydninger har ingen enheder. På én gang, når de studerede det fysiske grundlag for det undersøgte fænomen, to videnskabsmænd på én gang - Christian Huygens fra Holland og Pierre de Fermat fra Frankrig kom til samme konklusion. Ifølge ham er indfaldssinus og brydningssinus lig med forholdet mellem hastighederne i mediet, som bølgerne passerer igennem. Hvis lys bevæger sig gennem et medium hurtigere end et andet, så er det optisk mindre tæt.

I øvrigt! Lysets hastighed i et vakuum højere end noget andet stof.

Den fysiske betydning af "Snells lov"

Når lys passerer fra vakuum til et hvilket som helst andet stof, interagerer det uundgåeligt med dets molekyler. Jo højere mediets optiske tæthed er, jo stærkere er lysets interaktion med atomer og jo lavere hastighed for udbredelsen af ​​det, mens brydningsindekset også stiger med stigende tæthed.

Absolut brydning er angivet med bogstavet n og giver dig mulighed for at forstå, hvordan lysets hastighed ændres, når du bevæger dig fra vakuum til ethvert medium.

Relativ brydning (n₂₁) viser parametrene for ændringen i lysets hastighed ved bevægelse fra et medie til et andet.

Videoen forklarer loven fra klasse 8 fysik meget enkelt ved hjælp af grafik og animation.

Rækkevidde af loven inden for teknologi

Der er gået meget tid siden opdagelsen af ​​fænomenet og praktisk forskning. Resultaterne hjalp med at udvikle og implementere et stort antal enheder, der bruges i forskellige industrier, det er værd at analysere de mest almindelige eksempler:

1. Oftalmisk udstyr. Giver dig mulighed for at udføre en række undersøgelser og identificere patologier.
2. Apparat til undersøgelse af maven og indre organer. Du kan få et klart billede uden at introducere et kamera, hvilket i høj grad forenkler og fremskynder processen.
3. Teleskoper og andet astronomisk udstyr gør det på grund af brydning muligt at få billeder, der ikke er synlige for det blotte øje.
   Lysets brydning i teleskoplinserne gør det muligt at opsamle lys i et fokus, hvilket giver højpræcisionsforskning.
4. Kikkerter og lignende apparater fungerer også ud fra ovenstående principper. Dette omfatter også mikroskoper.
5. Foto- og videoudstyr, eller rettere dets optik, bruger lysets brydning.
6. Fiberoptiske linjer, der transmitterer store mængder information over enhver afstand.

Videolektion: Konklusion ifølge loven om lysets brydning.

Lysbrydning er et fænomen, der skyldes forskellige mediers egenskaber. Det kan observeres på punktet af deres forbindelse, afvigelsesvinklen afhænger af forskellen mellem stofferne. Denne funktion er meget udbredt i moderne videnskab og teknologi.