Formula untuk hukum pembiasan cahaya - kes umum dan khusus

Undang-undang pembiasan cahaya digunakan dalam pelbagai bidang dan membolehkan anda menentukan bagaimana sinar akan berkelakuan apabila ia terkena dari satu medium ke medium lain. Adalah mudah untuk memahami ciri-ciri fenomena ini, sebab-sebab kejadiannya dan nuansa penting lain. Ia juga bernilai memahami jenis pembiasan, kerana ini sangat penting dalam pengiraan dan penggunaan praktikal prinsip undang-undang.

Selalunya, contoh yang baik ditunjukkan dengan straw atau sudu dalam segelas air lutsinar.

Apakah fenomena pembiasan cahaya

Hampir semua orang biasa dengan fenomena ini, kerana ia banyak ditemui dalam kehidupan seharian. Sebagai contoh, jika anda melihat bahagian bawah takungan dengan air jernih, ia sentiasa kelihatan lebih dekat daripada yang sebenar. Herotan boleh diperhatikan dalam akuarium, pilihan ini biasa kepada hampir semua orang.Tetapi untuk memahami isu ini, perlu mempertimbangkan beberapa aspek penting.

Sebab-sebab pembiasan

Di sini, ciri-ciri media berbeza yang melalui fluks cahaya adalah sangat penting. Ketumpatan mereka paling kerap berbeza, jadi cahaya bergerak pada kelajuan yang berbeza. Ini secara langsung mempengaruhi sifatnya.

Apabila sinar matahari melalui prisma, ia terurai kepada semua warna spektrum.

Apabila bergerak dari satu medium ke medium lain (pada titik sambungannya), cahaya menukar arahnya kerana perbezaan ketumpatan dan ciri lain. Penyimpangan boleh berbeza, lebih besar perbezaan ciri-ciri media, lebih besar herotan pada akhirnya.

By the way! Apabila cahaya dibiaskan, sebahagian daripadanya sentiasa dipantulkan.

Contoh kehidupan sebenar

Anda boleh menemui contoh fenomena yang sedang dipertimbangkan hampir di mana-mana, jadi semua orang boleh melihat bagaimana pembiasan mempengaruhi persepsi objek. Pilihan yang paling tipikal ialah:

1. Jika anda meletakkan sudu atau tiub dalam segelas air, anda dapat melihat bagaimana objek secara visual tidak lagi lurus dan menyimpang, bermula dari sempadan dua persekitaran. Ilusi optik ini digunakan sebagai contoh paling kerap.
2. Dalam cuaca panas, kesan lopak sering berlaku pada turapan. Ini disebabkan oleh fakta bahawa di tempat penurunan suhu yang tajam (berhampiran bumi itu sendiri), sinaran dibiaskan supaya mata melihat sedikit pantulan langit.
3. Fatamorgana juga muncul akibat pembiasan. Segala-galanya jauh lebih rumit di sini, tetapi pada masa yang sama, fenomena ini berlaku bukan sahaja di padang pasir, tetapi juga di pergunungan dan juga di lorong tengah. Pilihan lain ialah apabila objek yang berada di belakang garis ufuk kelihatan.
   Mirage adalah salah satu keajaiban alam, yang berlaku tepat kerana pembiasan cahaya.
4. Prinsip pembiasan juga digunakan dalam banyak objek yang digunakan dalam kehidupan seharian: cermin mata, kaca pembesar, lubang intip, projektor dan mesin persembahan slaid, teropong dan banyak lagi.
5. Banyak jenis peralatan saintifik berfungsi dengan menggunakan undang-undang yang berkenaan. Ini termasuk mikroskop, teleskop dan instrumen optik canggih lain.

Apakah sudut biasan

Sudut biasan ialah sudut yang terbentuk akibat fenomena pembiasan pada antara muka antara dua media lutsinar dengan sifat penghantaran cahaya yang berbeza. Ia ditentukan daripada garis serenjang yang dilukis ke satah terbias.

Jika cecair dengan ketumpatan lebih tinggi daripada air dituangkan ke dalam gelas, maka sudut biasan akan menjadi lebih besar.

Fenomena ini disebabkan oleh dua undang-undang - pemuliharaan tenaga dan pemuliharaan momentum. Dengan perubahan dalam sifat medium, kelajuan gelombang pasti berubah, tetapi frekuensinya tetap sama.

Apakah yang menentukan sudut biasan

Penunjuk boleh berbeza-beza dan bergantung terutamanya pada ciri-ciri dua media yang dilalui cahaya. Lebih besar perbezaan antara mereka, lebih besar sisihan visual.

Juga, sudut bergantung pada panjang gelombang yang dipancarkan. Apabila penunjuk ini berubah, sisihan juga berubah. Dalam sesetengah media, kekerapan gelombang elektromagnet juga mempunyai pengaruh yang besar, tetapi pilihan ini tidak selalu dijumpai.

Dalam bahan anisotropik optik, sudut dipengaruhi oleh polarisasi cahaya dan arahnya.

Jenis-jenis pembiasan

Yang paling biasa ialah biasan cahaya, apabila, disebabkan oleh ciri-ciri media yang berbeza, kesan herotan boleh diperhatikan pada satu darjah atau yang lain.Tetapi terdapat jenis lain yang muncul secara selari atau boleh dianggap sebagai fenomena yang berasingan.

Apabila gelombang terkutub menegak mencecah sempadan dua media pada sudut tertentu (dipanggil sudut Brewster), anda boleh melihat jumlah biasan. Dalam kes ini, tidak akan ada gelombang pantulan sama sekali.

Jumlah pantulan dalaman hanya boleh diperhatikan apabila sinaran melepasi dari medium dengan indeks biasan yang lebih tinggi kepada medium yang kurang tumpat. Dalam kes ini, ternyata sudut biasan lebih besar daripada sudut tuju. Iaitu, terdapat hubungan songsang. Selain itu, dengan peningkatan sudut, apabila mencapai nilai tertentu, penunjuk menjadi sama dengan 90 darjah.

Jika cahaya jatuh pada sempadan dua media pada sudut tertentu, maka ia hanya boleh dipantulkan.

Jika anda meningkatkan nilai lebih banyak lagi, maka rasuk akan dipantulkan dari sempadan dua bahan tanpa melalui medium lain. Fenomena inilah yang dipanggil refleksi dalaman total.

Baca juga

Undang-undang pantulan cahaya dan sejarah penemuannya

 

Di sini anda memerlukan penjelasan mengenai pengiraan penunjuk, kerana formula berbeza daripada yang standard. Dalam kes ini, ia akan kelihatan seperti ini:

dosa _{dan lain-lain}=n₂₁

Fenomena ini membawa kepada penciptaan gentian optik, bahan yang boleh menghantar sejumlah besar maklumat pada jarak yang tidak terhad pada kelajuan yang tidak dapat dicapai oleh pilihan lain. Berbeza dengan cermin, dalam kes ini pantulan berlaku tanpa kehilangan tenaga walaupun dengan pelbagai pantulan.

Gentian optik mempunyai struktur mudah:

1. Teras pemancar cahaya diperbuat daripada plastik atau kaca. Lebih besar keratan rentasnya, lebih banyak jumlah maklumat yang boleh dihantar.
2. Cangkang diperlukan untuk memantulkan fluks cahaya dalam teras supaya ia merambat hanya melaluinya. Adalah penting bahawa pada titik kemasukan ke dalam gentian, rasuk jatuh pada sudut yang lebih besar daripada had, maka ia akan dipantulkan tanpa kehilangan tenaga.
3. Pengasingan pelindung menghalang kerosakan pada gentian dan melindunginya daripada kesan buruk. Oleh kerana bahagian ini, kabel juga boleh diletakkan di bawah tanah.

Gentian optik dibenarkan untuk membawa penghantaran maklumat ke tahap asas yang baru.

Bagaimanakah hukum pembiasan ditemui?

Penemuan ini dibuat Willebrord Snellius, seorang ahli matematik Belanda, pada tahun 1621. Selepas beberapa siri eksperimen, dia dapat merumuskan aspek utama yang kekal hampir tidak berubah hingga ke hari ini. Dialah yang mula-mula mencatat keteguhan nisbah sinus sudut tuju dan pantulan.

Penerbitan pertama dengan bahan penemuan dibuat oleh saintis Perancis Rene Descartes. Pada masa yang sama, pakar tidak bersetuju, seseorang percaya bahawa dia menggunakan bahan Snell, dan seseorang pasti bahawa dia secara bebas menemuinya semula.

Baca juga

Apa yang dipanggil penyebaran cahaya

 

Definisi dan formula indeks biasan

Kejadian dan sinar terbias, serta serenjang yang melalui persimpangan dua media, berada dalam satah yang sama. Sinus sudut tuju berkenaan dengan sinus sudut biasan ialah nilai malar. Beginilah bunyi definisi, yang mungkin berbeza dalam pembentangan, tetapi maknanya sentiasa sama. Penjelasan grafik dan formula ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Formulanya adalah universal dan sesuai untuk persekitaran yang berbeza.

Perlu diingatkan bahawa penunjuk biasan tidak mempunyai sebarang unit. Pada satu masa, apabila mengkaji asas fizikal fenomena yang sedang dipertimbangkan, dua saintis sekaligus - Christian Huygens dari Holland dan Pierre de Fermat dari Perancis membuat kesimpulan yang sama. Menurutnya, sinus tuju dan sinus biasan adalah sama dengan nisbah halaju dalam media yang melaluinya gelombang. Jika cahaya bergerak melalui satu medium lebih cepat daripada yang lain, maka ia secara optik kurang tumpat.

By the way! Kelajuan cahaya dalam vakum lebih tinggi daripada bahan lain.

Makna fizikal "Undang-undang Snell"

Apabila cahaya berpindah dari vakum ke mana-mana bahan lain, ia pasti berinteraksi dengan molekulnya. Semakin tinggi ketumpatan optik medium, semakin kuat interaksi cahaya dengan atom dan semakin rendah kelajuan perambatannya, manakala dengan peningkatan ketumpatan, indeks biasan juga meningkat.

Biasan mutlak dilambangkan dengan huruf n dan membolehkan anda memahami bagaimana kelajuan cahaya berubah apabila bergerak dari vakum ke mana-mana medium.

Pembiasan relatif (n₂₁) menunjukkan parameter perubahan dalam kelajuan cahaya apabila bergerak dari satu medium ke medium lain.

Video ini menerangkan undang-undang dari fizik gred 8 dengan sangat mudah dengan bantuan grafik dan animasi.

Skop undang-undang dalam teknologi

Banyak masa telah berlalu sejak penemuan fenomena dan penyelidikan praktikal. Hasilnya membantu untuk membangunkan dan melaksanakan sejumlah besar peranti yang digunakan dalam pelbagai industri, ia patut menganalisis contoh yang paling biasa:

1. Peralatan oftalmik. Membolehkan anda menjalankan pelbagai kajian dan mengenal pasti patologi.
2. Alat untuk mengkaji perut dan organ dalaman. Anda boleh mendapatkan imej yang jelas tanpa memperkenalkan kamera, yang sangat memudahkan dan mempercepatkan proses.
3. Teleskop dan peralatan astronomi lain, disebabkan oleh pembiasan, memungkinkan untuk mendapatkan imej yang tidak dapat dilihat dengan mata kasar.
   Pembiasan cahaya dalam kanta teleskop memungkinkan untuk mengumpul cahaya pada fokus, memberikan penyelidikan ketepatan tinggi.
4. Teropong dan peranti serupa juga berfungsi berdasarkan prinsip di atas. Ini juga termasuk mikroskop.
5. Peralatan foto dan video, atau sebaliknya optiknya, menggunakan pembiasan cahaya.
6. Talian gentian optik yang menghantar sejumlah besar maklumat pada sebarang jarak.

Pelajaran video: Kesimpulan mengikut hukum pembiasan cahaya.

Pembiasan cahaya adalah fenomena yang disebabkan oleh ciri-ciri media yang berbeza. Ia boleh diperhatikan pada titik sambungan mereka, sudut sisihan bergantung kepada perbezaan antara bahan. Ciri ini digunakan secara meluas dalam sains dan teknologi moden.