Refraktion af lyselementer, love og eksperimenter

den brydning af lys er det optiske fænomen, der opstår, når lyset slår skråt på separationsoverfladen af ​​to medier med forskellige brydningsindeks. Når dette sker, skifter lyset retning og hastighed.

Refraktion opstår, for eksempel når lyset passerer fra luft til vand, da vand har et lavere brydningsindeks. Det er et fænomen, der kan ses perfekt i poolen, når man observerer, hvordan kroppens form under vand synes at afvige fra den retning, de burde have.

Det er et fænomen, der påvirker forskellige bølgetyper, selvom lyset er den mest repræsentative og den der har mere tilstedeværelse i vores dag til dag.

Forklaringen på den brydning af lys blev tilbudt af den hollandske fysiker Willebrord Snell van Royen, der etablerede en lov til at forklare, at der er blevet kendt som Snells lov.

En anden af ​​de forskere, der var særlig opmærksom på lysets brekning, var Isaac Newton. For at studere det skabte han det berømte glasprisme. I prismen trænger lyset ind i ham ved et af hans ansigter, brydes og nedbrydes i de forskellige farver. På denne måde viste det sig gennem lysfænomenet, at hvidt lys består af alle regnbuens farver.

indeks

• 1 Brekningselementer
  • 1.1 Indeks for brydning af lys i forskellige medier
• 2 brydningslove
  • 2.1 Første brydningslov
  • 2.2 Anden lov om brydning
  • 2.3 Fermats princip
  • 2.4 Konsekvenser af Snells lov
  • 2,5 Grænsevinkel og total intern refleksion
• 3 eksperimenter
  • 3.1 årsager 
• 4 Lysets brydning i dag til dag
• 5 referencer 

Brekningselementer

Hovedelementerne, der skal overvejes i studiet af lysbrydning er: -Den indfaldende stråle, som er den indfaldende skråt på overfladen adskiller de to físicos.-de brudte ray medier, som strålen passerer gennem mediet, ændrer dets retning og velocidad.-Normal lige, hvilket er den imaginære linie vinkelret på skillefladen af ​​de to medios. indfaldsvinklen (i), defineret som vinklen dannet af den indfaldende stråle med det normale. - Refraktionsvinklen (r), som er defineret som vinklen dannet af det normale med den refrakterede stråle.

-Derudover bør man også overveje brydningsindekset (n) for et medium, som er kvoten af ​​lysets hastighed i vakuum og lysets hastighed i mediet.

n = c / v

I den henseende er det værd at huske, at lysets hastighed i vakuumet er på 300.000.000 m / s.

Brændingsindeks for lys i forskellige medier

Lysets brydningsindeks på nogle af de mest almindelige måder er:

Brekningslove

Snells lov benævnes ofte loven om brydning, men sandheden er, at man kan sige, at brydningsloven er to.

Første brydningslov

Hændelsesstrålen, den refrakterede stråle og den normale stråle er i samme plan af rummet. I denne lov, der også er udledt af Snell, anvendes også refleksion.

Anden lov om brydning

Den anden brydningsloven eller Snells lov bestemmes af følgende udtryk:

n₁ sen i = n₂ sen r

At være n₁ brydningsindekset for mediet, hvorfra lyset kommer; jeg indfaldsvinklen n₂ brydningsindekset for mediet, hvori lyset brydes r brydningsvinklen.

Fermats princip

Fra begyndelsen af ​​Fermats minimumstid eller princip kan vi udlede både refleksionslovene og brydningslovene, som vi lige har set.

Dette princip bekræfter, at den virkelige bane, der følger en stråle af lys, der bevæger sig mellem to punkter i rummet, er den der kræver den mindre tid at krydse.

Konsekvenser af Snells lov

Nogle af de direkte konsekvenser, der er afledt af det foregående udtryk, er:

a) Hvis n₂ > n₁ ; sen r < sen i o sea r < i

Så når en stråle af lys passerer fra et medium med et lavere brydningsindeks til et medium med et højere brydningsindeks, nærmer den refrakterede stråle normalt.

b) Hvis n2 < n₁ ; sen r> synd i eller r> i

Så når en stråle af lys passerer fra et medium med et højere brydningsindeks til et medium med et lavere indeks, bevæger den refrakterede stråle væk fra det normale.

c) Hvis indfaldsvinklen er nul, er refraktionsbjælkens vinkel også nul.

Grænsevinkel og total intern refleksion

En anden vigtig konsekvens af Snells lov er, hvad der er kendt som grænsevinklen. Dette er navnet angivet til indfaldsvinklen, der svarer til en brydningsvinkel på 90º.

Når dette sker, bevæger den refrakterede stråle flush med separationsfladen af ​​de to medier. Denne vinkel kaldes også den kritiske vinkel.

For vinkler over grænsevinklen opstår fænomenet kaldet total intern refleksion. Når dette sker, forekommer der ikke brydning, da hele lysstrålen reflekteres internt. Den totale interne refleksion forekommer kun, når man flytter fra et medium med et højere brydningsindeks til et medium med et lavere brydningsindeks.

Én anvendelse af total intern refleksion er ledningen af ​​lys gennem den optiske fiber uden energitab, der finder sted. Takket være det kan vi nyde de høje dataoverførselshastigheder, der tilbydes af fiberoptiske netværk.

eksperimenter

Et meget grundlæggende eksperiment for at kunne observere fænomenet brydning består i at indføre en blyant eller en pen i et glas fyldt med vand. Som et resultat af lys brydning, vises den neddykkede del af blyant eller pen brudt eller lidt forskudt fra den sti, der ville forventes at have.

Du kan også prøve at lave et lignende eksperiment med en laserpeger. Det er selvfølgelig nødvendigt at hælde et par dråber mælk i glas vand for at forbedre synligheden af ​​laserlyset. I dette tilfælde anbefales det at eksperimentet udføres under svagt lys for bedre at kunne forstå lysstrålevejens vej.

I begge tilfælde er det interessant at prøve forskellige vinkler af forekomst og observere, hvordan refraktionsvinklen varierer som disse ændringer.

årsager 

må søges Årsagerne til denne optiske effekt i brydning af lys, der forårsager billedet blyant (eller laserstråle) bliver afbøjet i forhold til det billede, vi ser i luften under vand.

Lysets brydning i dag til dag

Lysets brydning kan iagttages i mange situationer fra vores dag til dag. Nogle af os har allerede nævnt dem, andre vil vi nævne dem nedenfor.

En konsekvens af brydning er, at puljerne synes at være lavere end de rent faktisk er.

En anden effekt af brydning er regnbuen, der opstår, fordi lyset brydes ved at passere vanddråber i atmosfæren. Det er det samme fænomen, der opstår, når en stråle af lys passerer gennem et prisme.

En anden konsekvens af lysets brydning er, at vi observerer solnedgangen i solen, når det har været flere minutter siden det virkelig skete.

referencer

1. Lys (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 14. marts 2019, fra en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fysik: tingenes natur. Mexico City: International Thomson Redaktører. 
3. Total intern refleksion (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 12. marts 2019, fra en.wikipedia.org.
4. Lys (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 13. marts 2019, fra en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Reflektionsteori, af elektromagnetiske og partikelbølger. Springer.
6. Refraktion (n.d.). I Wikipedia. Hentet den 14. marts 2019, fra en.wikipedia.org.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Bølger (Berkeley Physics Course, bind 3), McGraw-Hill.