پدیده انکسار نور، قانون فرونشاندن نور است

پدیده رفرش نور یک پدیده فیزیکی است که هر زمانی که یک موج از یک ماده به دیگری حرکت می کند، سرعت حرکت آن تغییر می کند، رخ می دهد. بصری، این خود را در این واقعیت نشان می دهد که جهت حرکت انتشار تغییر می کند.

فیزیک: رفرش نور

اگر پرتو حادثه بر روی یک بخش بین دو رسانه در یک زاویه 90 درجه قرار بگیرد، هیچ اتفاقی نمی افتد، حرکت آن در همان جهت با یک زاویه راست به رابط ادامه می یابد. اگر زاویه برش از 90 درجه متفاوت باشد، یک پدیده انکسار نور رخ می دهد. این، برای مثال، چنین اثرات عجیب و غریبی را به عنوان یک شکاف ظاهری از یک جسم که در آب غوطه ور شده است یا میراژ هایی که در بیابان ماسه ای داغ دیده می شوند، تولید می کند.

تاریخ کشف

در قرن اول میلادی. E. جغرافنده ی یونان یونان و اخترشناس بوتومیا تلاش کرد تا ریاضیات میزان انکسار را توضیح دهد، اما قانون وی که بعدا پیشنهاد کرد، غیر قابل اعتماد بود. در قرن هجدهم. ریاضیدان هلندی Willebrord Snell یک قانون را ایجاد کرد که میزان آن را با نسبت زوایای حادثه و انحنا در نظر گرفت، که در آن بعد شاخص ریزش ماده بود. در حقیقت، هر چه ماده ای بیشتر باشد، میتواند نور را رها کند، این شاخص بیشتر است. مداد در آب "شکسته" است زیرا اشعه هایی که از آن عبور می کنند، مسیر خود را در رابط هوا و آب قبل از رسیدن به چشم تغییر می دهند. به ناچاری Snell، او هرگز موفق به کشف علت این اثر نشد.

در سال 1678 یکی دیگر از دانشمندان هلندی مسیحی هویگنس وابستگی ریاضی را که توضیح مشاهدات Snellius را توضیح داد، توسعه داد و پیشنهاد کرد که پدیده اشباع نور، نتیجه سرعت متفاوتی است که پرتو آن از طریق دو رسانه پخش می شود. هويگنس مشخص كرد كه نسبت زاويه نوري كه از دو ماده با شاخص هاي انكساري مختلف عبور مي كند بايد با نسبت سرعت آن در هر ماده برابر باشد. بنابراین، او معتقد بود که از طریق رسانه ای که دارای شاخص انکسار بیشتر است، نور به آرامی حرکت می کند. به عبارت دیگر، سرعت نور از طریق ماده به طور معکوس متناسب با شاخص انکسار آن است. اگرچه بعدا قانون به طور تجربی تأیید شد، برای بسیاری از محققان این زمان مشخص نیست، زیرا ابزار قابل اعتماد برای اندازه گیری سرعت نور وجود ندارد. دانشمندان فکر کردند سرعت آن به مواد بستگی ندارد. فقط 150 سال پس از مرگ هویگنس، سرعت نور با دقت کافی اندازه گیری شد، و درست بودنش را ثابت کرد.

شاخص انکسار مطلق

شاخص انکسار مطلق n یک ماده یا ماده شفاف به عنوان سرعت نسبی که در آن نور از طریق آن عبور می کند نسبت به سرعت در خلاء تعریف می شود: n = c / v، where c سرعت نور در خلاء است و v در ماده است.

بدیهی است که انعکاس نور در یک خلاء بدون ماده بدون وجود دارد و مقدار مطلق آن 1. برای سایر مواد شفاف این مقدار بیشتر از 1. Refraction of light in air (10003) می تواند برای محاسبه شاخص های مواد ناشناخته استفاده شود.

قانون اسنل

برخی از تعاریف را معرفی می کنیم:

• پرتو حادثه یک اشعه است که نزدیک به جدایی رسانه است؛
• نقطه بروز نقطه جدایی است که آن را می افتد؛
• پرتو پرتابی جدا از رسانه ها را ترک می کند؛
• عادی - یک خط کشیده عمود بر جدایی در نقطه بروز؛
• زاویه برش زاویه ای بین عادی و پرتو حادثه است.
• زاویه refraction نور می تواند به عنوان زاویه بین پرتو refracted و طبیعی تعیین می شود.

طبق قوانین انکسار:

1. این حادثه، اشعه ی اشباع شده و عادی در همان هواپیما قرار دارند.
2. نسبت سینوس زوایای بروز و انکسار برابر با نسبت ضرایب بازتابی رسانه دوم و اول است: sin i / sin r = n _r / n _i .

قانون انعکاس نور (Snellius) رابطه بین زاویه دو امواج و شاخص انکسار دو رسانه را توصیف می کند. هنگامی که موج از یک ماده منفجره کمتر (به عنوان مثال هوا) به یک انشعاب بیشتر (به عنوان مثال آب) عبور می کند، سرعت آن کاهش می یابد. برعکس، هنگامی که نور از آب به هوا عبور می کند، سرعت افزایش می یابد. زاويه بروز در محيط اول با توجه به عادت و زاويه انکسار در دوم، نسبت به تفاوت در شاخص هاي انکسار بين اين دو ماده متفاوت خواهد بود. اگر موج از یک رسانه با ضریب کم به یک رسانه با یک بالاتر عبور کند، آن را در جهت عادی خم می کند. و اگر برعکس، آن برداشته شده است.

شاخص انکسار نسبی

قانون لرزش نور نشان می دهد که نسبت سینوس های حادثه و زوایای ریزش شده برابر با ثابت است که نسبت سرعت نور در هر دو رسانه است.

sin i / sin r = n _r / n _i = (c / v _r ) / (c / v _i ) = v _i / v _r

نسبت n _r / n _i به عنوان شاخص بازدارندگی نسبی برای این مواد نامیده می شود.

تعدادی از پدیده هایی که منجر به انکسار می شوند، اغلب در زندگی روزمره مشاهده می شود. اثر یک مداد "شکسته" یکی از رایج ترین هاست. چشمها و مغز پس از برگشتن به آب به دنبال آنها میگردند، به طوری که اگر آنها نابود نگردند، اما از شی در خط مستقیم می آیند، ایجاد یک تصویر مجازی که در عمق کم عمق ظاهر می شود.

پراکندگی

اندازه گیری دقیق نشان می دهد که طول موج تابش یا رنگ آن تأثیر زیادی بر لرزش نور دارد . به عبارت دیگر، ماده دارای شاخص های انکساری زیادی است ، که می تواند در زمانی که رنگ یا طول موج تغییر می کند متفاوت باشد.

چنین تغییری در همه رسانه های شفاف وجود دارد و پراکندگی نامیده می شود. درجه پراکندگی یک ماده خاص به این بستگی دارد که میزان انشعاب با طول موج متفاوت است. با افزایش طول موج، پراکندگی refraction نور کم می شود. این امر با این واقعیت تایید می شود که بنفش بیشتر قرمز می شود، زیرا طول موج آن کوتاه تر است. با توجه به پراکندگی در شیشه معمولی، تقسیم خاص نور به اجزای آن رخ می دهد.

تجزیه نور

در اواخر قرن هفدهم، سر ایساک نیوتون مجموعه ای از آزمایش هایی را انجام داد که منجر به کشف طیف قابل مشاهده شد و نشان داد که نور سفید متشکل از مجموعه ای از رنگ های متنوع از ارغوانی تا آبی، سبز، زرد، نارنجی و به رنگ قرمز است. نیوتون در یک اتاق تاریک کار کرد و یک پرتو شیشه ای را در یک پرتو باریک که از طریق سوراخ در کرکره های پنجره نفوذ کرده بود قرار داد. هنگام عبور از منشور، نور منفجر شد - شیشه آن را بر روی صفحه نمایش در قالب یک طیف منظم قرار داد.

نیوتن به این نتیجه رسید که نور سفید متشکل از مخلوطی از رنگ های مختلف است و همچنین منحنی "پراکنده" نور سفید است که هر رنگ را از یک زاویه متفاوت رها می کند. نیوتن نمی تواند رنگ ها را جدا کند، آنها را از طریق منشور دوم منتقل می کنند. اما زمانی که او منشور دوم را بسیار نزدیک به اولین قرار داده بود به طوری که تمام رنگ های پراکنده وارد منشور دوم شد، دانشمند ثابت کرد که رنگ دوباره ترکیب می شود، دوباره یک نور سفید ایجاد می کند. این کشف متقاعد کننده ترکیبات طیفی نور را که می توان به راحتی از هم جدا و متصل شد، اثبات کرد.

پدیده پراکندگی نقش مهمی در شمار زیادی از پدیده های متنوع دارد. رنگین کمان به دلیل انحراف نور در قطرات باران اتفاق می افتد، تولید چشم انداز قابل توجهی از تجزیه طیفی، شبیه به آن که در منشور رخ می دهد.

زاویه انتقالی و بازتاب داخلی

هنگام عبور از یک محیط با یک شاخص انکساری بالاتر در یک محیط با مسیر موج پایین، زاویه برش با جداسازی دو ماده تعیین می شود. اگر زاویه بروز بیش از یک مقدار معین (بسته به شاخص شکستن دو ماده)، آن را به نقطه ای می رساند که نور را به یک محیط با شاخص پایین تر نچرخانید.

زاویه بحرانی (یا محدود کننده) به عنوان زاویه ای که منجر به زاویه ی بازتاب 90 درجه می شود تعریف می شود. به عبارت دیگر، در حالی که زاویه بروز کمتر از بحرانی است، refraction اتفاق می افتد، و زمانی که آن را با آن برابر است، پرتو refracted در طول محل جدایی از دو ماده عبور می کند. اگر زاویه اشباع بیش از زاویه بحرانی باشد، نور به عقب بازتاب می شود. این پدیده بازتاب داخلی است. نمونه هایی از استفاده از آن الماس و فیبر نوری است. قلمه های الماسی به تکمیل بازتاب داخلی کمک می کنند. اکثر اشعه هایی که از قسمت بالای الماس وارد می شوند، تا زمانی که به سطح بالایی برسند، منعکس می شوند. این چیزی است که سبکی به درخشندگی آنها می دهد. فیبر نوری یک شیشه "مو" است، بنابراین نازک است که وقتی نور وارد یک انتها می شود، نمی تواند بیرون بیاید. و تنها زمانی که پرتو به انتهای دیگر می رسد، می تواند فیبر را ترک کند.

درک و مدیریت

ابزارهای نوری، از میکروسکوپ ها و تلسکوپ ها به دوربین ها، پروژکتورهای تصویری و حتی چشم انسان متکی بر این واقعیت است که نور را می توان متمرکز کرد، منعکس شده و منعکس شده است.

رفرکتت یک طیف گسترده ای از پدیده ها را شامل میراژ ها، رنگین کمان ها، توهم های نوری می کند. به دلیل انعکاس، یک لیوان آبجو با ضخامت دیواره به نظر می رسد کامل تر است، و خورشید چند دقیقه بعد از آن است که واقعا وجود دارد. میلیون ها نفر از افراد مبتلا به اختلال دید با عینک و لنزهای تماسی استفاده از قدرت انشعابی دارند. با درک این خواص نور و کنترل آنها، ما می توانیم جزئیاتی را که به چشم غیر مسلح غیر قابل مشاهده است، صرفنظر از اینکه آیا آنها در یک اسلاید میکروسکوپ یا در یک کهکشان دور قرار دارند.