ΒΙΝΤΕΟ: Υπολογίστε τη γωνία προς την κάθετη όταν διαθλάται το φως

Διαθλάση - πρέπει να το γνωρίζετε

• Ανεξάρτητα από το αν το γνωρίζετε από το σχολείο ή το έχετε δει πολλές φορές στην καθημερινή ζωή, το φως δεν πηγαίνει πάντα ευθεία, αλλά το μονοπάτι του φωτός συστρέφεται όταν μια δέσμη φωτός από το ένα μέσο - όπως ο αέρας - στο άλλο - όπως το γυαλί ή το νερό - μεταμορφώνεται. Αυτό το γεγονός - κατάλληλα - ονομάζεται διάθλαση.
• Η δέσμη φωτός αλλάζει κατεύθυνση όσο πιο έντονα είναι οπτικά πιο πυκνό το υλικό στο οποίο μεταβαίνει. Αυτή η οπτική πυκνότητα σχετίζεται συνήθως με την πραγματική πυκνότητα των ουσιών, αφού η αλληλεπίδραση με τα μόρια ή τα άτομα της ουσίας είναι υπεύθυνη για τη διάθλαση του φωτός.
• Χαρακτηριστική ποσότητα για τη διάθλαση του φωτός είναι ο λεγόμενος δείκτης διάθλασης μιας ουσίας, μερικές φορές καλείται και δείκτης διάθλασης. Αυτό σημαίνει την ικανότητα μιας ουσίας να εκτρέπει το φως από την αρχική της κατεύθυνση. Ένας μεγάλος δείκτης διάθλασης εξασφαλίζει μεγάλη εκτροπή του φωτός. Ο αέρας έχει δείκτη διάθλασης n = 1. Το νερό και το γυαλί έχουν μεγαλύτερες τιμές.

Γωνία προς την κάθετη - γενική προσέγγιση υπολογισμού

• Η εκτροπή του φωτός περιγράφεται από τον νόμο της διάθλασης.
  Διαβάζει sin α / sin β = n₂/ n₁ ή στην (ελαφρύτερη μορφή) n₁ x sin α = n₂ x sin β.
• Αυτός ο νόμος περιλαμβάνει μεταβλητές όπως γωνία πρόσπτωσης α, γωνία ανάκλασης β, κάθετες στην επίπτωση και, φυσικά, τους δείκτες διάθλασης ν₁ και n₂ των σχετικών ουσιών.


Η κρίσιμη γωνία - μια απλή εξήγηση

Η κρίσιμη γωνία είναι μια ποσότητα που σχετίζεται με το φαινόμενο της ολικής αντανάκλασης. …

• Η κάθετη είναι πάντα μια ευθεία που είναι κάθετη στη διεπαφή μεταξύ των δύο ουσιών. Εκεί, στην πιο απλή περίπτωση, η δέσμη φωτός χτυπά την επιφάνεια του νερού από τον αέρα.
  Η γωνία πρόσπτωσης α είναι ακριβώς αυτή γωνίαότι η δέσμη φωτός σχηματίζεται με αυτήν τη γραμμή πρόσπτωσης.
• Η γωνία αστοχίας β είναι η γωνία που η θραυσμένη απόκριση. σχηματίζεται συστροφική δέσμη φωτός με την επίπτωση κάθετη στο νερό. Για τη μετάβαση μεταξύ αέρα και νερού, αυτή η γωνία είναι μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης.
• Γνωρίζετε τους δείκτες διάθλασης ή Δείκτες διάθλασης καθώς και μία από τις δύο γωνίες στο φυσιολογικό της συχνότητας, μπορεί κανείς να υπολογίσει την αντίστοιχη άλλη γωνία με τη βοήθεια αυτού του νόμου και έτσι να γνωρίζει την πορεία της συστροφικής δέσμης φωτός.

Γωνία στη διάθλαση του φωτός - υπολογιζόμενο παράδειγμα

Μια δέσμη φωτός σχηματίζει γωνία πρόσπτωσης α = 30 ° με την κάθετη όταν περνά από τον αέρα στο νερό. Υπολογίστε τη γωνία αστοχίας β.

1. Ο δείκτης διάθλασης για τον αέρα είναι n₁ = 1; ο δείκτης διάθλασης για το νερό είναι n₂ = 1,3. Μπορείτε να πάρετε αυτήν την τιμή από ένα βιβλίο φυσικής, για παράδειγμα: είναι το αποτέλεσμα πειραμάτων. Σημειώστε ότι η δέσμη φωτός προέρχεται πάντα από ύφασμα n₁ σύμφωνα με την ουσία n₂ μην συγχέετε τους δείκτες διάθλασης.
2. Εισάγετε τις δεδομένες τιμές στο νόμο της διάθλασης. Παίρνετε αμαρτία 30 ° / sin β = 1.3 / 1.
3. Με τη μετατροπή λαμβάνετε αμαρτία 30 ° / 1.3 = αμαρτία β.
4. Φέρε το δικό σου αριθμομηχανή και παίρνετε αμαρτία β = 0,385 (στρογγυλοποιείται σε τρία δεκαδικά ψηφία).
5. Τώρα πατήστε το πλήκτρο αντίστροφης ημιτόνου (ανάλογα με το μοντέλο, sin)^-1, arcsin ή Inv Sin) για τον υπολογισμό της γωνίας β. Παίρνετε β = 22,62 °.

Όπως ήταν αναμενόμενο, η γωνία ανάκλασης που σχηματίζει η δέσμη φωτός σε σχέση με την κάθετη είναι μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης κατά τη μετάβαση από τον αέρα στο νερό.