Unghiul de reflexie al fasciculului

Astăzi vom dezvălui care este unghiul de refracție a undelor electromagnetice (numele luminii) și cum se formează legile ei.

Ochi, piele, creier

Omul are cinci simțuri de bază. Cercetătorii medicali disting până la unsprezece senzații diferite (de exemplu, un sentiment de presiune sau durere). Dar principala informație pe care o primesc oamenii prin ochi. Până la nouăzeci la sută din faptele disponibile, creierul uman este conștient de oscilații electromagnetice. Deci oamenii înțeleg frumusețea și estetica vizuală. Unghiul refracției luminii joacă un rol important în acest sens.

Desert, lac, ploaie

Lumea din jur este pătrunsă de lumina soarelui. Aerul și apa formează baza a ceea ce îi place. Desigur, există o frumusețe severă în peisaje aride deșerte, dar mai ales oamenii preferă o anumită cantitate de umiditate.

Omul a fost mereu fascinat de fluviile montane și de râurile netede, lacurile calme și valurile vechi de la mare, stropi de o cascadă și un somn rece de ghețari. De mai multe ori, toată lumea a observat frumusețea jocului de lumină din roua pe iarbă, înghețul strălucitor pe ramuri, albitatea albă a cețului și farmecul sumbru al norilor joase. Și toate aceste efecte sunt create datorită unghiului de refracție a fasciculului în apă.

Eye, scale electromagnetice, curcubeu

Lumina este oscilația câmpului electromagnetic. Lungimea de undă și frecvența acesteia dau forma unui foton. Frecvența oscilației depinde de faptul dacă este vorba de un unde radio, o rază în infraroșu, un spectru de o anumită culoare vizibilă omului, radiații ultraviolete, raze X sau gamma. Oamenii sunt capabili să perceapă prin ochi oscilațiile electromagnetice cu o lungime de undă de 780 (roșu) până la 380 (violete) nanometri. Pe scara tuturor valurilor posibile, acest site ocupă o zonă foarte mică. Adică, majoritatea oamenilor nu pot percepe cea mai mare parte a spectrului electromagnetic. Și toată frumusețea disponibilă pentru o persoană creează o diferență între unghiul de incidență și unghiul de refracție la limita mediei.

Vacuum, Soare, Planeta

Legea lui Snell

Matematicianul olandez Willebrord Snell a lucrat toată viața cu unghiuri și distanțe. El a înțeles cum să măsoare distanțele dintre orașe, cum să găsească un punct dat pe cer. Nu este surprinzător faptul că a găsit legea unghiurilor de refracție a luminii.

Formula legii arată astfel:

• n₁păcat theta₁ = n₂păcat theta₂.

În această expresie, simbolurile au următoarea semnificație:

• n₁ și n₂ Sunt indicii de refracție ai mediei (din care fasciculul este incident) și mediul 2 (în care acesta se încadrează);
• theta₁ și theta₂ Este unghiul de incidență și refracția luminii, respectiv.

Explicații la lege

Este necesar să dăm câteva explicații acestei formulări. La colțuri theta- înseamnă numărul de grade care se află între direcția de propagare a razei și cea normală la suprafață în punctul de contact al fasciculului luminos. De ce este normal folosit în acest caz? Deoarece în realitate nu există suprafețe strict plate. Și pentru a găsi normal la orice curbă este destul de simplu. În plus, dacă în problemă este cunoscut unghiul dintre limita mediei și fasciculul incident x, atunci unghiul dorit theta- este just (90ordm-x).

Cel mai adesea lumina vine de la mai mult rare (aer) într-un mediu mai dens (cu apă). Cu cât atomii mediului sunt mai apropiați, cu atât este mai puternic raza fasciculului. În consecință, cu cât mediul este mai dens, cu atât este mai mare unghiul de refracție. Dar, de asemenea, se întâmplă dimpotrivă: lumina cade din apă în aer sau din aer în vid. În astfel de circumstanțe, poate apărea o condiție în care n₁păcat theta₁n₂. Adică întregul fascicul va fi reflectat înapoi în primul mediu. Acest fenomen se numește reflexie internă totală. Unghiul la care au loc circumstanțele de mai sus va fi numit unghiul limita de refracție.

Pe ce depinde indicele de refracție?

Această valoare depinde numai de proprietățile substanței. De exemplu, există cristale pentru care contează, la ce unghi intra raza. Anizotropia proprietăților se manifestă prin birefringență. Există medii pentru care polarizarea radiațiilor este importantă. De asemenea, trebuie reținut faptul că unghiul de refracție depinde de lungimea de undă a radiației incidentate. Din această diferență, experiența se bazează pe separarea luminii albe într-un curcubeu de o prismă. Este de remarcat faptul că temperatura mediului afectează și indicele de refracție al radiației. Cu cât atomii unui cristal vibrează mai repede, cu atât structura sa mai deformă și capacitatea de a schimba direcția propagării luminii.

Exemple de indice de refracție

Oferim valori diferite pentru mediile cunoscute:

1. Sare (formula chimică NaCl) ca minerală se numește "halit". Indicele său de refracție este de 1.544.
2. Indicele de refracție al sticlei este calculat din indicele său de refracție. În funcție de tipul de material, această valoare variază între 1.487 și 2.186.
3. Diamond este renumit pentru jocul de lumină în el. Bijutierii iau în considerare toate avioanele sale atunci când taie. Indicele de refracție al diamantului este de 2.417.
4. Apa, purificată din impurități, indicele de refracție este 1.333. H₂O este un solvent foarte bun. Prin urmare, în natură nu există apă chimic pură. Fiecare puț, fiecare fluviu, se caracterizează prin compoziția sa. În consecință, indicele de refracție se modifică de asemenea. Dar pentru a rezolva probleme școlare simple, puteți lua această valoare.

Jupiter, Saturn, Callisto

Până în acest moment, am vorbit despre frumusețea lumii pământești. Așa-numitele condiții normale implică o temperatură și presiune foarte specifice. Dar există și alte planete în sistemul solar. Există peisaje foarte familiare.

Pe Jupiter, de exemplu, este posibil să se observe curgerea argonului în nori de metan și fluxurile ascendente de heliu. Există, de asemenea, aurouri familiare cu raze X.

Pe Saturn, ceață de etanț depășește atmosfera de hidrogen. Pe straturile inferioare ale planetei de la nori foarte calzi de metan sunt ploi de diamant.

În acest caz, satelitul înghețat stâncos al lui Jupiter Callisto are un ocean interior bogat în hidrocarburi. Poate că, în intestinul său, există bacterii care absorb sulful.

Și în fiecare dintre aceste peisaje, frumusețea este creată de jocul de lumină pe diferite suprafețe, fețe, proeminențe și nori.