Lätt brytningselement, lagar och experiment

De lätt brytning Det är det optiska fenomenet som uppstår när ljuset påverkar snett på separationsytan på två medier med en annan brytningshastighet. När detta händer ändrar ljuset sin riktning och hastighet.

Brytningen inträffar till exempel när ljuset passerar från luften till vattnet, eftersom det har ett lägre brytningsindex. Det är ett fenomen som kan ses perfekt i poolen och observera hur kroppen bildas under vatten verkar avvika med avseende på den riktning de borde ha.

Atoma [CC av 2.5 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/2.5)]]

Det är ett fenomen som påverkar olika typer av vågor, även om fallet med ljus är den mest representativa och det som har mest närvaro i vår dag till dag.

Förklaringen till brytningen av ljus erbjöds av den nederländska fysikern Willebrord Snell Van Royen, som etablerade en lag för att förklara som har blivit känd som Snell Law.

En annan av forskarna som ägnade särskild uppmärksamhet åt ljusets brytning var Isaac Newton. För att studera det skapade det berömda glasprismet. I prismen penetrerar ljuset det genom ett av dess ansikten, bryter och sönderdelas i de olika färgerna. Således, genom det lätta brytningsfenomenet, bevisade det att vitt ljus består av alla regnbågens färger.

[TOC]

Brytningselement

De viktigaste elementen som bör beaktas i studien av lätt brytning är följande: -Inhändelsestrålen, som är strålen som påverkar snett på separationsytan för de två fysiska medlen. -Brytningsstrålen, som är strålen som korsar mediet och modifierar dess riktning och hastighet. -Den normala linjen, som är den imaginära linjen vinkelrätt mot separationsytan på de två medierna. -Infallsvinkeln (i), som definieras som vinkeln som bildar infallande strålen med det normala. -Refraktionsvinkeln (R), som definieras som vinkeln som bildar det normala med den brytade strålen.

-Dessutom bör brytningsindex (n) för ett medium också beaktas, vilket är förhållandet mellan ljusets hastighet i vakuumet och ljusets hastighet i mitten.

Det kan tjäna dig: lysande kroppar: egenskaper och hur de genererar sitt eget ljus

N = c/v

I detta avseende bör det komma ihåg att ljusets hastighet i ett vakuum tar värdet av 300.000.000 m/s.

Lätt brytningsindex i olika medier

De lätta brytningsindexen i några av de vanligaste medierna är:

Brytningslagar

Hänvisning görs ofta till Snells lag som brytningslagen, men sanningen är att det kan sägas att brytningslagarna är två.

Första lagen om brytning

Den incidentstrålen, brytning och normal stråle är i samma plan i rymden. I denna lag, också dras av Snell, tillämpas också reflektion.

Andra lagen om brytning

Den andra lagen om brytning eller lag i Snell bestäms av följande uttryck:

n₁ sin i = n₂ sin r

Vara n₁ brytningsindexet för miljön från vilket ljuset kommer; och infallsvinkeln; n₂ brytningsindexet för mediet där ljuset bryts ut; r Vinkeln för brytning.

Josel7 [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)]

Fermatprincip

Från principen om minsta tid eller princip för Fermat kan både reflektionslagar och brytningslagar dras, vilket vi just har sett.

Denna princip säger att den verkliga banan som följer en ljusstråle som rör sig mellan två punkter i rymden är en som kräver kortaste tid att resa.

Konsekvenser av Snells lag

Några av de direkta konsekvenserna som härleds från det tidigare uttrycket är:

a) Ja n₂ > n₁ ; sin r < sen i o sea r < i

Kan tjäna dig: gratis kroppsdiagram

Så när ett blixtljus passerar från ett medium med ett lägre brytningsindex till ett annat med ett högre brytningsindex, närmar sig brytningsstrålen det normala.

b) Ja N2 < n₁ ; Sin r> sen i eller r> i

Så när ett blixtljus passerar från ett medium med ett högre brytningsindex till ett annat med mindre index, rör sig den brytade strålen bort från det normala.

c) Om infallsvinkeln är ogiltig, är brytningsstrålens vinkel också.

Begränsning och total intern reflektion

En annan av de viktiga konsekvenserna av Snells lag är det som kallas en gränsvinkel. Detta kallas infallsvinkeln som motsvarar en brytningsvinkel på 90 °.

När detta händer rör sig den brytade strålen i linje med separationsytan på de två medierna. Denna vinkel kallas också kritisk vinkel.

För vinklar över gränsvinkeln produceras fenomenet som kallas total intern reflektion. När detta inträffar finns det ingen brytning, eftersom hela ljusstrålen återspeglas internt. Total intern reflektion sker endast när det går från ett medium med ett brytningsindex större än ett medium med lägre brytningsindex.

En tillämpning av total intern reflektion är ledningen av ljus genom optisk fiber utan att äga rum energiförluster. Tack vare henne kan vi njuta av de höga dataöverföringshastigheter som erbjuds av fiberoptiska nätverk.

Experiment

Ett mycket grundläggande experiment för att kunna observera fenomenet brytning består av att införa en penna eller en penna i ett glas fullt av vatten. Som en följd av ljusets brytning verkar den del av den nedsänkta pennan eller pennan något trasig eller avviker med avseende på banan som skulle förväntas ha.

Velual [CC BY-SA 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/4.0)]

Du kan också försöka göra ett liknande experiment med en laserpekare. Naturligtvis är det nödvändigt att hälla några droppar mjölk i glaset vatten för att förbättra laserljusets synlighet. I det här fallet rekommenderas att experimentet genomförs under svagt ljus för att bättre uppskatta banan i ljusstrålen.

Kan tjäna dig: vitt hål: historia, teori och hur det bildas

I båda fallen är det intressant att prova olika infallsvinklar och observera hur brytningsvinkeln varierar beroende på dessa.

Orsaker 

Orsakerna till denna optiska effekt måste sökas i brytningen av ljuset som orsakar bilden av blyertspennan (eller laserljusstrålen) att dyka upp under vattnet avviker med avseende på den bild vi ser i luften.

Refraktionen av ljus på en dag -till -dag basis

Ljusbrist kan ses i många situationer i vår dag till dag. Vissa har redan namngivit dem, andra berättas nedan.

En konsekvens av brytningen är att poolerna verkar vara mindre djupa än de faktiskt är.

En annan effekt av brytning är regnbågen som inträffar eftersom ljuset bryts när man korsar vattendropparna i atmosfären. Det är samma fenomen som äger rum när en strålstråle korsar ett prisma.

En annan konsekvens av brytningen av ljuset är att vi observerar solnedgången i solen när flera minuter har gått sedan det verkligen hände.

Referenser

1. Ljus (n.d.). I Wikipedia. Hämtad den 14 mars 2019 från.Wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fysik: sakens natur. Mexico City: International Thomson Editores. 
3. Total intern reflektion (N.d.). I Wikipedia. Hämtad den 12 mars 2019 från.Wikipedia.org.
4. Ljus (n.d.). I Wikipedia. Hämtad 13 mars 2019 från.Wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Reflektionsteori, av elektromagnetiska och delvågor. Kandare.
6. Brytning (n.d.). I Wikipedia. Hämtad den 14 mars 2019 från.Wikipedia.org.
7. Crawford JR., Frank S. (1968). Waves (Berkeley Physics Course, Vol. 3), McGraw-Hill.