Işığın kırılma yasası formülü - genel ve özel durumlar

Işığın kırılma yasası çeşitli alanlarda kullanılır ve ışınların bir ortamdan diğerine çarptığında nasıl davranacağını belirlemenizi sağlar. Bu fenomenin özelliklerini, oluşum nedenlerini ve diğer önemli nüansları anlamak kolaydır. Kanun ilkelerinin hesaplanması ve pratik kullanımında büyük önem taşıdığından, kırılma türlerini de anlamaya değer.

Çoğu zaman, şeffaf bir bardak su içinde bir saman veya bir kaşıkla iyi bir örnek gösterilir.

Işığın kırılması olayı nedir

Günlük yaşamda yaygın olarak karşılaşılan bu fenomene hemen hemen herkes aşinadır. Örneğin, temiz su bulunan bir rezervuarın dibine bakarsanız, her zaman olduğundan daha yakın görünür. Akvaryumlarda bozulma gözlemlenebilir, bu seçenek neredeyse herkese aşinadır.Ancak konuyu anlamak için birkaç önemli yönü göz önünde bulundurmak gerekir.

kırılma nedenleri

Burada ışık akısının geçtiği farklı ortamların özellikleri belirleyici bir öneme sahiptir. Yoğunlukları çoğunlukla farklıdır, bu nedenle ışık farklı hızlarda hareket eder. Bu, özelliklerini doğrudan etkiler.

Bir güneş ışını bir prizmadan geçtiğinde, spektrumun tüm renklerine ayrışır.

Bir ortamdan diğerine geçerken (bağlantı noktasında), yoğunluk ve diğer özelliklerdeki farklılıklar nedeniyle ışık yönünü değiştirir. Sapma farklı olabilir, medyanın özelliklerindeki fark ne kadar büyük olursa, sonuçta bozulma o kadar büyük olur.

Bu arada! Işık kırıldığında, bir kısmı daima yansır.

Gerçek hayattan örnekler

Söz konusu olgunun örneklerine hemen hemen her yerde rastlayabilirsiniz, böylece herkes kırılmanın nesnelerin algısını nasıl etkilediğini görebilir. En tipik seçenekler şunlardır:

1. Bir bardak suya bir kaşık veya tüp koyarsanız, nesnenin görsel olarak nasıl düz olmaktan çıktığını ve iki ortamın sınırından başlayarak saptığını görebilirsiniz. Bu optik yanılsama en sık örnek olarak kullanılır.
2. Sıcak havalarda, genellikle kaldırımda su birikintisi etkisi oluşur. Bunun nedeni, keskin bir sıcaklık düşüşü (dünyanın yakınında) olduğu yerde, ışınların kırılması ve böylece gözlerin gökyüzünün hafif bir yansımasını görmesidir.
3. Seraplar da kırılmanın bir sonucu olarak ortaya çıkar. Burada her şey çok daha karmaşık, ancak aynı zamanda bu fenomen sadece çölde değil, dağlarda ve hatta orta şeritte de ortaya çıkıyor. Başka bir seçenek de, ufuk çizgisinin gerisindeki nesnelerin görünür olmasıdır.
   Mirage, tam olarak ışığın kırılması nedeniyle oluşan doğanın harikalarından biridir.
4. Kırılma ilkeleri günlük hayatta kullanılan birçok nesnede de kullanılmaktadır: gözlük, büyüteç, gözetleme deliği, projektör ve slayt gösterisi makineleri, dürbün ve çok daha fazlası.
5. Pek çok türde bilimsel donanım, söz konusu yasayı uygulayarak çalışır. Buna mikroskoplar, teleskoplar ve diğer gelişmiş optik aletler dahildir.

kırılma açısı nedir

Kırılma açısı, farklı ışık geçirgenlik özelliklerine sahip iki şeffaf ortam arasındaki arayüzde kırılma olgusu nedeniyle oluşan açıdır. Kırılan düzleme çizilen dik bir çizgiden belirlenir.

Bir bardağa yoğunluğu sudan daha yüksek olan bir sıvı dökülürse kırılma açısı büyür.

Bu fenomen iki yasadan kaynaklanmaktadır - enerjinin korunumu ve momentumun korunumu. Ortamın özelliklerindeki bir değişiklikle, dalganın hızı kaçınılmaz olarak değişir, ancak frekansı aynı kalır.

Kırılma açısını ne belirler

Gösterge değişebilir ve öncelikle ışığın içinden geçtiği iki ortamın özelliklerine bağlıdır. Aralarındaki fark ne kadar büyük olursa, görsel sapma o kadar büyük olur.

Ayrıca açı, yayılan dalgaların uzunluğuna bağlıdır. Bu gösterge değiştikçe sapma da değişir. Bazı ortamlarda elektromanyetik dalgaların frekansının da büyük etkisi vardır, ancak bu seçenek her zaman bulunmaz.

Optik olarak anizotropik malzemelerde açı, ışığın polarizasyonundan ve yönünden etkilenir.

kırılma türleri

En yaygın olanı, ortamın farklı özelliklerinden dolayı, bir dereceye kadar bir bozulma etkisi gözlemlenebildiğinde, ışığın olağan kırılmasıdır.Ancak paralel olarak ortaya çıkan veya ayrı bir fenomen olarak kabul edilebilecek başka çeşitler de var.

Dikey olarak polarize bir dalga belirli bir açıyla (Brewster açısı olarak adlandırılır) iki ortamın sınırına çarptığında, toplam kırılmayı görebilirsiniz. Bu durumda, hiç yansıyan dalga olmayacaktır.

Toplam iç yansıma ancak radyasyon yüksek kırılma indisine sahip bir ortamdan daha az yoğun bir ortama geçtiğinde gözlemlenebilir. Bu durumda, kırılma açısının gelme açısından daha büyük olduğu ortaya çıkıyor. Yani ters bir ilişki vardır. Ayrıca açının artması ile belirli değerlere ulaşıldığında gösterge 90 dereceye eşit olur.

Işık iki ortamın sınırına belirli bir açıyla düşerse, basitçe yansıtılabilir.

Değeri daha da arttırırsanız, ışın başka bir ortama geçmeden iki maddenin sınırından yansıtılacaktır. Toplam iç yansıma olarak adlandırılan bu fenomendir.

Ayrıca okuyun

Işık yansıması yasaları ve keşiflerinin tarihi

 

Formül standart olandan farklı olduğu için burada göstergelerin hesaplanmasıyla ilgili bir açıklamaya ihtiyacınız var. Bu durumda, şöyle görünecektir:

günah _vb=n₂₁

Bu fenomen, diğer seçeneklerle erişilemeyen bir hızda sınırsız bir mesafe üzerinde büyük miktarda bilgiyi iletebilen bir malzeme olan optik fiberin yaratılmasına yol açtı. Bir aynanın aksine, bu durumda yansıma, çoklu yansımalarda bile enerji kaybı olmadan gerçekleşir.

Optik fiber basit bir yapıya sahiptir:

1. Işık ileten çekirdek plastik veya camdan yapılmıştır. Kesiti ne kadar büyük olursa, iletilebilecek bilgi miktarı o kadar büyük olur.
2. Kabuk, çekirdekteki ışık akısını yansıtmak için gereklidir, böylece yalnızca içinden yayılır. Fibere giriş noktasında, ışının sınırdan daha büyük bir açıyla düşmesi, daha sonra enerji kaybı olmadan yansıtılması önemlidir.
3. Koruyucu izolasyon, elyafın zarar görmesini engeller ve olumsuz etkilerden korur. Bu kısımdan dolayı kablo yer altına da döşenebilir.

Optik fiber, bilgi iletimini temelde yeni bir düzeye getirmeye izin verdi.

Kırılma yasası nasıl keşfedildi?

Bu keşif yapıldı Willebrord SnelliusHollandalı matematikçi, 1621. Bir dizi deneyden sonra, bugüne kadar neredeyse değişmeden kalan ana yönleri formüle edebildi. Geliş ve yansıma açılarının sinüslerinin oranının sabitliğini ilk kaydeden oydu.

Keşfin materyalleriyle ilk yayın bir Fransız bilim adamı tarafından yapıldı. René Descartes. Aynı zamanda, uzmanlar aynı fikirde değil, biri Snell'in materyallerini kullandığına inanıyor ve birileri onu bağımsız olarak yeniden keşfettiğinden emin.

Ayrıca okuyun

Işığın dağılmasına ne denir

 

Kırılma indisinin tanımı ve formülü

Gelen ve kırılan ışınlar ile iki ortamın birleşiminden geçen dik açılar aynı düzlem içindedir. Kırılma açısının sinüsüne göre gelme açısının sinüsü sabit bir değerdir. Tanımın kulağa bu şekilde gelmesi, sunumda farklılık gösterebilmesine karşın anlam her zaman aynı kalır. Grafiksel açıklama ve formül aşağıdaki resimde gösterilmiştir.

Formül evrenseldir ve farklı ortamlar için uygundur.

belirtilmelidir ki göstergeler kırılmaların birimi yoktur. Bir zamanlar, söz konusu fenomenin fiziksel temellerini incelerken, aynı anda iki bilim adamı - Christian Huygens Hollanda'dan ve Fransa'dan Pierre de Fermat aynı sonuca vardılar. Ona göre, gelme sinüsü ve kırılma sinüsü, dalgaların içinden geçtiği ortamdaki hızların oranına eşittir. Işık bir ortamda diğerinden daha hızlı hareket ederse, optik olarak daha az yoğundur.

Bu arada! Işığın boşluktaki hızı diğer maddelerden daha yüksektir.

"Snell Yasası"nın fiziksel anlamı

Işık vakumdan başka bir maddeye geçtiğinde, kaçınılmaz olarak molekülleri ile etkileşime girer. Ortamın optik yoğunluğu ne kadar yüksek olursa, ışığın atomlarla etkileşimi o kadar güçlü olur ve yayılma hızı o kadar düşük olur, artan yoğunlukla birlikte kırılma indisi de artar.

Mutlak kırılma n harfi ile gösterilir ve boşluktan herhangi bir ortama geçerken ışığın hızının nasıl değiştiğini anlamanızı sağlar.

bağıl kırılma (n₂₁) bir ortamdan diğerine geçerken ışık hızındaki değişimin parametrelerini gösterir.

Video, 8. sınıf fiziğin yasasını grafik ve animasyon yardımıyla çok basit bir şekilde açıklıyor.

Teknolojide yasanın kapsamı

Fenomenin keşfinden ve pratik araştırmadan bu yana çok zaman geçti. Sonuçlar, çeşitli endüstrilerde kullanılan çok sayıda cihazın geliştirilmesine ve uygulanmasına yardımcı oldu, en yaygın örnekleri analiz etmeye değer:

1. Oftalmik ekipman. Çeşitli çalışmalar yürütmenize ve patolojileri tanımlamanıza izin verir.
2. Mide ve iç organların incelenmesi için aparat. Süreci büyük ölçüde basitleştiren ve hızlandıran bir kamera tanıtmadan net bir görüntü elde edebilirsiniz.
3. Teleskoplar ve diğer astronomik ekipmanlar, kırılma nedeniyle çıplak gözle görülemeyen görüntülerin elde edilmesini mümkün kılar.
   Teleskopların merceklerinde ışığın kırılması, ışığın bir odakta toplanmasını mümkün kılar ve yüksek hassasiyetli araştırma sağlar.
4. Dürbün ve benzeri cihazlar da yukarıdaki esaslara göre çalışır. Buna mikroskoplar da dahildir.
5. Fotoğraf ve video ekipmanı veya daha doğrusu optikleri ışığın kırılmasını kullanır.
6. Herhangi bir mesafeden büyük miktarda bilgi ileten fiber optik hatlar.

Video dersi: Işığın kırılma yasasına göre sonuç.

Işığın kırılması, farklı ortamların özelliklerinden kaynaklanan bir olgudur. Bağlantı noktalarında gözlemlenebilir, sapma açısı maddeler arasındaki farka bağlıdır. Bu özellik modern bilim ve teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır.