ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА: ЭЛЕМЕНТЫ, ЗАКОНЫ И ЭКСПЕРИМЕНТ - ФИЗИЧЕСКИЙ - 2026

Преломление света является оптическим явлением , которое происходит , когда свет падает наклонно на поверхности раздела два сред с различным показателем преломления. Когда это происходит, свет меняет направление и скорость.

Преломление возникает, например, когда свет проходит из воздуха в воду, поскольку она имеет более низкий показатель преломления. Это явление можно прекрасно оценить в бассейне, наблюдая, как формы тела под водой, кажется, отклоняются от того направления, которое они должны иметь.

Атома

Это явление, которое влияет на разные типы волн, хотя свет является наиболее представительным и наиболее присутствующим в нашей повседневной жизни.

Объяснение преломления света было предложено голландским физиком Виллебрордом Снелл ван Ройеном, который установил для его объяснения закон, который стал известен как закон Снеллиуса.

Еще одним ученым, уделявшим особое внимание преломлению света, был Исаак Ньютон. Для его изучения он создал знаменитую стеклянную призму. В призме свет проходит через одну из ее граней, преломляясь и распадаясь на разные цвета. Таким образом, с помощью явления преломления света он доказал, что белый свет состоит из всех цветов радуги.

Элементы преломления

Основными элементами, которые необходимо учитывать при изучении преломления света, являются следующие: - Падающий луч, то есть луч, падающий наклонно на разделяющую поверхность двух физических сред. - преломленный луч, который проходит через среду, изменяя свое направление и скорость. - Нормальная линия, которая представляет собой воображаемую линию, перпендикулярную поверхности разделения двух сред. -Угол падения (i), который определяется как угол между падающим лучом и нормалью. -Угол преломления (r), который определяется как угол, образованный нормалью с преломленным лучом.

-Кроме того, следует также учитывать показатель преломления (n) среды, который представляет собой частное от скорости света в вакууме и скорости света в среде.

п = с / v

В связи с этим следует помнить, что скорость света в вакууме принимает значение 300000000 м / с.

Показатель преломления света в различных средах

Показатели преломления света в некоторых из наиболее распространенных сред следующие:

Законы преломления

Закон Снеллиуса часто называют законом преломления, но правда в том, что законы преломления могут быть двоякими.

Первый закон преломления

Падающий луч, преломленный луч и нормаль находятся в одной плоскости пространства. В этом законе, также выведенном Снеллиусом, также применяется рефлексия.

Второй закон преломления

Второй, закон преломления или закон Снеллиуса, определяется следующим выражением:

п ₁ грех я = п ₂ грех г

Где n _{1 -} показатель преломления среды, из которой исходит свет; i угол падения; n ₂ показатель преломления среды, в которой преломляется свет; r - угол преломления.

Josell7

Принцип Ферма

Из принципа минимального времени или принципа Ферма можно вывести как законы отражения, так и законы преломления, которые мы только что видели.

Этот принцип гласит, что реальный путь, по которому проходит луч света, который движется между двумя точками в пространстве, - это тот, который требует меньше всего времени для путешествия.

Последствия закона Снеллиуса

Некоторые из прямых следствий, которые выводятся из предыдущего выражения:

а) Если n ₂ > n ₁ ; sin r <sin io пусть r <i

Поэтому, когда световой луч проходит от среды с более низким показателем преломления к другой с более высоким показателем преломления, преломленный луч приближается к нормальному.

б) Если n2 <n ₁ ; sin r> sin io пусть r> i

Поэтому, когда луч света проходит от среды с более высоким показателем преломления к другой с более низким показателем преломления, преломленный луч уходит от нормали.

в) Если угол падения равен нулю, то угол луча преломления равен нулю.

Предельный угол и полное внутреннее отражение

Еще одно важное следствие закона Снеллиуса - это так называемый предельный угол. Это название, данное углу падения, который соответствует углу преломления 90º.

Когда это происходит, преломленный луч движется заподлицо с разделительной поверхностью двух сред. Этот угол также называют критическим углом.

Для углов, превышающих предельный угол, возникает явление, известное как полное внутреннее отражение. Когда это происходит, преломления не возникает, так как весь луч света отражается внутрь. Полное внутреннее отражение происходит только при переходе от среды с более высоким показателем преломления к среде с более низким показателем преломления.

Одно из применений полного внутреннего отражения - это пропускание света через оптическое волокно без потери энергии. Благодаря этому мы можем наслаждаться высокой скоростью передачи данных, предлагаемой оптоволоконными сетями.

Эксперименты

Самый простой эксперимент, позволяющий наблюдать явление преломления, состоит в том, чтобы положить карандаш или ручку в стакан, полный воды. В результате преломления света погруженная часть карандаша или ручки кажется слегка сломанной или отклоненной от ожидаемой траектории.

Velual

Вы также можете провести аналогичный эксперимент с лазерной указкой. Конечно, необходимо налить в стакан с водой несколько капель молока, чтобы улучшить видимость лазерного света. В этом случае рекомендуется проводить эксперимент в условиях низкой освещенности, чтобы лучше оценить путь светового луча.

В обоих случаях интересно попробовать разные углы падения и наблюдать, как изменяется угол преломления при их изменении.

причины

Причины этого оптического эффекта следует искать в преломлении света, из-за которого изображение карандаша (или луч света от лазера) под водой выглядит отклоненным по сравнению с изображением, которое мы видим в воздухе.

Преломление света в повседневной жизни

Преломление света можно наблюдать во многих повседневных ситуациях. Некоторые мы уже назвали, другие прокомментируем ниже.

Одним из последствий преломления является то, что лужи кажутся более мелкими, чем они есть на самом деле.

Другой эффект преломления - это радуга, возникающая из-за преломления света, проходящего через капли воды, присутствующие в атмосфере. То же самое происходит, когда луч света проходит через призму.

Еще одно следствие преломления света состоит в том, что мы наблюдаем закат Солнца через несколько минут после того, как это произошло на самом деле.

Ссылки

1. Свет (nd). В Википедии. Получено 14 марта 2019 г. с сайта en.wikipedia.org.
2. Берк, Джон Роберт (1999). Физика: природа вещей. Мексика DF: International Thomson Editores.
3. Полное внутреннее отражение (nd). В Википедии. Получено 12 марта 2019 г. с сайта en.wikipedia.org.
4. Свет (nd). В Википедии. Получено 13 марта 2019 г. с сайта en.wikipedia.org.
5. Лекнер, Джон (1987). Теория отражения, электромагнитных волн и волн частиц. Springer.
6. Преломление (nd). В Википедии. Получено 14 марта 2019 г. с сайта en.wikipedia.org.
7. Кроуфорд-младший, Фрэнк С. (1968). Волны (Курс физики Беркли, том 3), McGraw-Hill.