Преломление световых элементов, законы и эксперимент



преломление света это оптическое явление, которое возникает, когда свет падает косо на разделительную поверхность двух сред с различным показателем преломления. Когда это происходит, свет меняет направление и скорость.

Преломление происходит, например, когда свет проходит от воздуха к воде, так как вода имеет более низкий показатель преломления. Это явление, которое прекрасно видно в бассейне, когда наблюдаешь, как формы тела под водой отклоняются от направления, которое они должны иметь.

Это явление, которое влияет на различные типы волн, хотя случай света является наиболее представительным и тот, который имеет больше присутствия в наши дни.

Объяснение преломления света было предложено голландским физиком Виллбордом Снеллом ван Ройеном, который создал закон для его объяснения, который стал известен как закон Снелла..

Еще одним из ученых, уделивших особое внимание преломлению света, был Исаак Ньютон. Чтобы изучить его, он создал знаменитую стеклянную призму. В призме свет проникает в него одним из его лиц, преломляясь и разлагаясь в разные цвета. Таким образом, посредством явления преломления света доказано, что белый свет состоит из всех цветов радуги.

индекс

  • 1 Элементы преломления
    • 1.1 Показатель преломления света в разных средах
  • 2 закона преломления
    • 2.1 Первый закон преломления
    • 2.2 Второй закон преломления
    • 2.3 Принцип Ферма
    • 2.4 Последствия закона Снелла
    • 2.5 Предельный угол и полное внутреннее отражение
  • 3 эксперимента
    • 3.1 Причины 
  • 4 Преломление света изо дня в день
  • 5 ссылок 

Элементы преломления

Основными элементами, которые следует учитывать при исследовании преломления света, являются следующие: - падающий луч, который представляет собой луч, падающий наклонно на разделительную поверхность двух физических сред. - преломленный луч, который является лучом, который пересекает среду, изменяя ее направление и скорость. -Нормальная линия, которая является воображаемой линией, перпендикулярной поверхности разделения двух сред. -Угол падения (i), который определяется как угол, образованный падающим лучом с нормалью. Угол преломления (r), который определяется как угол, образованный нормалью с преломленным лучом.

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

n = c / v

В связи с этим стоит помнить, что скорость света в вакууме принимает значение 300 000 000 м / с..

Показатель преломления света в разных средах

Показатель преломления света в некоторых из наиболее распространенных средств:

Законы преломления

Закон Снелла часто называют законом преломления, но правда в том, что можно сказать, что законы преломления - это два.

Первый закон преломления

Падающий луч, преломленный луч и нормальный луч находятся в одной плоскости пространства. В этом законе, также выведенном Снеллом, отражение также применяется.

Второй закон преломления

Второй закон преломления или закон Снелла определяется следующим выражением:

N1 Sen I = N2 сен г

Быть н1 показатель преломления среды, из которой исходит свет; я угол падения; N2 показатель преломления среды, в которой свет преломляется; r угол преломления.

Принцип Ферма

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

Этот принцип подтверждает, что реальная траектория, которая следует за лучом света, который движется между двумя точками пространства, является той, которая требует меньшего времени, чтобы пересечь его.

Последствия закона Снелла

Некоторые из прямых последствий, которые выводятся из предыдущего выражения:

а) если н2 > н1 ; сен г < sen i o sea r < i

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

б) если n2 < n1 ; sen r> sin i или r> i

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

в) Если угол падения равен нулю, то угол преломляющего луча также равен нулю.

Предельный угол и полное внутреннее отражение

Другим важным следствием закона Снелла является то, что известно как предельный угол. Это название, данное углу падения, которое соответствует углу преломления 90 °..

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

Для углов выше предельного угла возникает явление, называемое полным внутренним отражением. Когда это происходит, преломление не происходит, так как весь луч света отражается внутри. Полное внутреннее отражение происходит только при переходе от среды с более высоким показателем преломления к среде с более низким показателем преломления.

Одним из применений полного внутреннего отражения является прохождение света через оптическое волокно без потери энергии. Благодаря этому мы можем наслаждаться высокими скоростями передачи данных, предлагаемыми оптоволоконными сетями..

эксперименты

Самый простой эксперимент для наблюдения явления рефракции состоит в том, чтобы поместить карандаш или ручку в стакан, наполненный водой. В результате преломления света часть погруженного пера или карандаша кажется слегка сломанной или отклоненной относительно траектории, которую можно было бы ожидать.

Вы также можете попробовать провести аналогичный эксперимент с лазерной указкой. Конечно, необходимо налить несколько капель молока в стакан с водой, чтобы улучшить видимость лазерного луча. 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 изменении.

причины 

Причины этого оптического эффекта должны быть найдены в преломлении света, который заставляет изображение карандаша (или лазерного луча) казаться отклоненным под водой относительно изображения, которое мы видим в воздухе.

Преломление света изо дня в день

Преломление света можно наблюдать во многих ситуациях нашего дня. Некоторые из нас уже назвали их, другие мы упомянем их ниже.

Одним из следствий рефракции является то, что бассейны кажутся более мелкими, чем на самом деле..

Другим эффектом преломления является радуга, возникающая из-за того, что свет преломляется, пропуская водяные капли в атмосферу. Это то же самое явление, которое происходит, когда луч света проходит через призму..

Еще одно последствие преломления света заключается в том, что мы наблюдаем закат Солнца, когда прошло уже несколько минут с тех пор, как это действительно произошло.

ссылки

  1. Свет (н.д.) В википедии. Получено 14 марта 2019 г. с сайта en.wikipedia.org.
  2. Берк, Джон Роберт (1999). Физика: природа вещей. Мехико: международные редакторы Thomson. 
  3. Полное внутреннее отражение (н.д.). В википедии. Получено 12 марта 2019 г. с сайта en.wikipedia.org.
  4. Свет (н.д.) В википедии. Получено 13 марта 2019 г. с сайта en.wikipedia.org.
  5. Лекнер Джон (1987). Теория отражения электромагнитных волн и волн частиц. прыгун.
  6. Преломление (н.д.). В википедии. Получено 14 марта 2019 г. с сайта en.wikipedia.org.
  7. Кроуфорд младший, Франк С. (1968). Волны (Физический курс Беркли, Том 3), Макгроу-Хилл.