Indeksi i thyerjes së mediumit është i barabartë. Indeksi i thyerjes së dritës

Kur zgjidhni problemet në optikë, shpesh duhet të dini indeksin e thyerjes së qelqit, ujit ose një substance tjetër. Për më tepër, në situata të ndryshme, mund të përdoren si vlerat absolute ashtu edhe ato relative të kësaj sasie.

Dy lloje të indeksit të thyerjes

Së pari, le të flasim për atë që tregon ky numër: si ndryshon drejtimi i përhapjes së dritës në një ose një medium tjetër transparent. Për më tepër, një valë elektromagnetike mund të vijë nga një vakum, dhe më pas indeksi i thyerjes së qelqit ose substancës tjetër do të quhet absolut. Në shumicën e rasteve, vlera e tij qëndron në intervalin nga 1 në 2. Vetëm në raste shumë të rralla indeksi i thyerjes është më i madh se dy.

Nëse përpara objektit ka një mesatare më të dendur se vakum, atëherë ata flasin për një vlerë relative. Dhe llogaritet si raport i dy vlerave absolute. Për shembull, indeksi relativ i thyerjes së qelqit të ujit do të jetë i barabartë me herësin e vlerave absolute për gotën dhe ujin.

Në çdo rast, shënohet me shkronjën latine "en" - n. Kjo vlerë fitohet duke pjesëtuar të njëjtat vlera me njëra-tjetrën, prandaj është thjesht një koeficient që nuk ka emër.

Çfarë formule mund të përdorni për të llogaritur indeksin e thyerjes?

Nëse marrim këndin e rënies si "alfa" dhe këndin e thyerjes si "beta", atëherë formula për vlerën absolute të indeksit të thyerjes duket kështu: n = sin α/sin β. Në literaturën në gjuhën angleze shpesh mund të gjesh një përcaktim të ndryshëm. Kur këndi i rënies është i, dhe këndi i thyerjes është r.

Ekziston një formulë tjetër për llogaritjen e indeksit të thyerjes së dritës në xhami dhe media të tjera transparente. Ajo lidhet me shpejtësinë e dritës në vakum dhe e njëjta gjë, por në substancën në shqyrtim.

Atëherë duket kështu: n = c/νλ. Këtu c është shpejtësia e dritës në vakum, ν është shpejtësia e saj në një mjedis transparent dhe λ është gjatësia e valës.

Nga çfarë varet indeksi i thyerjes?

Përcaktohet nga shpejtësia me të cilën drita përhapet në mjedisin në fjalë. Ajri në këtë drejtim është shumë afër një vakumi, kështu që valët e dritës përhapen në të praktikisht pa devijuar nga drejtimi i tyre origjinal. Prandaj, nëse përcaktohet indeksi i thyerjes së ajrit-qelqit ose ndonjë lënde tjetër në kufi me ajrin, atëherë ky i fundit merret në mënyrë konvencionale si vakum.

Çdo mjedis tjetër ka karakteristikat e veta. Ata kanë dendësi të ndryshme, kanë temperaturën e tyre, si dhe streset elastike. E gjithë kjo ndikon në rezultatin e thyerjes së dritës nga substanca.

Karakteristikat e dritës luajnë një rol të rëndësishëm në ndryshimin e drejtimit të përhapjes së valës. Drita e bardhë përbëhet nga shumë ngjyra, nga e kuqja në vjollcë. Çdo pjesë e spektrit thyhet në mënyrën e vet. Për më tepër, vlera e treguesit për valën e pjesës së kuqe të spektrit do të jetë gjithmonë më e vogël se ajo e pjesës tjetër. Për shembull, indeksi i thyerjes së xhamit TF-1 varion nga 1,6421 në 1,67298, përkatësisht, nga pjesa e kuqe në vjollcë të spektrit.

Shembuj vlerash për substanca të ndryshme

Këtu janë vlerat e vlerave absolute, domethënë indeksi i thyerjes kur një rreze kalon nga një vakum (i cili është i barabartë me ajrin) përmes një substance tjetër.

Këto shifra do të nevojiten nëse është e nevojshme të përcaktohet indeksi i thyerjes së qelqit në raport me mediat e tjera.

Cilat sasi të tjera përdoren gjatë zgjidhjes së problemeve?

Reflektim total. Vërehet kur drita kalon nga një mjedis më i dendur në një mjedis më pak të dendur. Këtu, në një kënd të caktuar të incidencës, përthyerja ndodh në një kënd të drejtë. Kjo do të thotë, rrezja rrëshqet përgjatë kufirit të dy mediave.

Këndi kufizues i reflektimit total është vlera e tij minimale në të cilën drita nuk del në një mjedis më pak të dendur. Më pak do të thotë përthyerje, dhe më shumë do të thotë reflektim në të njëjtin medium nga i cili u zhvendos drita.

Detyra nr. 1

gjendja. Indeksi i thyerjes së xhamit ka një vlerë prej 1.52. Është e nevojshme të përcaktohet këndi kufizues në të cilin drita reflektohet plotësisht nga ndërfaqja e sipërfaqeve: xhami me ajër, ujë me ajër, xhami me ujë.

Ju do të duhet të përdorni të dhënat e indeksit të thyerjes për ujin e dhënë në tabelë. Merret e barabartë me unitetin për ajër.

Zgjidhja në të tre rastet zbret në llogaritjet duke përdorur formulën:

sin α 0 /sin β = n 1 /n 2, ku n 2 i referohet mjedisit nga i cili përhapet drita dhe n 1 ku depërton.

Shkronja α 0 tregon këndin kufizues. Vlera e këndit β është 90 gradë. Kjo do të thotë, sinusi i tij do të jetë një.

Për rastin e parë: sin α 0 = 1 /n gotë, atëherë këndi kufizues rezulton të jetë i barabartë me harkun e xhamit 1 /n. 1/1,52 = 0,6579. Këndi është 41.14º.

Në rastin e dytë, kur përcaktoni arksinën, duhet të zëvendësoni vlerën e indeksit të thyerjes së ujit. Pjesa 1 /n e ujit do të marrë vlerën 1/1,33 = 0,7519 Ky është harku i këndit 48,75º.

Rasti i tretë përshkruhet nga raporti i n ujit dhe n xhamit. Arksina do të duhet të llogaritet për fraksionin: 1.33/1.52, domethënë numrin 0.875. Vlerën e këndit kufizues e gjejmë me harkun e tij: 61.05º.

Përgjigje: 41.14º, 48.75º, 61.05º.

Problemi nr. 2

gjendja. Një prizëm qelqi është zhytur në një enë me ujë. Indeksi i saj i thyerjes është 1.5. Një prizëm bazohet në një trekëndësh kënddrejtë. Këmba më e madhe është e vendosur pingul me pjesën e poshtme, dhe e dyta është paralele me të. Një rreze drite bie normalisht në faqen e sipërme të prizmit. Cili duhet të jetë këndi më i vogël midis një këmbë horizontale dhe hipotenuzës që drita të arrijë në këmbën e vendosur pingul me fundin e enës dhe të dalë nga prizmi?

Në mënyrë që rrezja të dalë nga prizmi në mënyrën e përshkruar, ajo duhet të bjerë në një kënd maksimal mbi faqen e brendshme (ajo që është hipotenuza e trekëndëshit në seksionin kryq të prizmit). Ky kënd kufizues rezulton të jetë i barabartë me këndin e dëshiruar të trekëndëshit kënddrejtë. Nga ligji i thyerjes së dritës, rezulton se sinusi i këndit kufizues i ndarë me sinusin 90 gradë është i barabartë me raportin e dy indekseve të thyerjes: uji me gotën.

Llogaritjet çojnë në vlerën e mëposhtme për këndin kufizues: 62º30´.

Le të kthehemi në një shqyrtim më të detajuar të indeksit të thyerjes, të cilin e kemi prezantuar në §81 kur formulojmë ligjin e thyerjes.

Indeksi i thyerjes varet nga vetitë optike të mjedisit nga i cili bie rrezja dhe mjedisit në të cilin depërton. Indeksi i thyerjes që fitohet kur drita nga një vakum bie mbi çdo mjedis quhet indeksi i thyerjes absolut i atij mediumi.

Oriz. 184. Indeksi relativ i thyerjes së dy mediave:

Le të jetë indeksi absolut i thyerjes së mediumit të parë dhe ai i mjedisit të dytë - . Duke marrë parasysh përthyerjen në kufirin e mediumit të parë dhe të dytë, sigurohemi që indeksi i thyerjes gjatë kalimit nga mediumi i parë në të dytin, i ashtuquajturi indeksi relativ i thyerjes, është i barabartë me raportin e indekseve të thyerjes absolute të media e dytë dhe e parë:

(Fig. 184). Përkundrazi, kur kalojmë nga mediumi i dytë tek i pari, kemi një indeks relativ të thyerjes

Lidhja e vendosur midis indeksit relativ të thyerjes së dy mediave dhe indekseve të tyre të thyerjes absolute mund të nxirret teorikisht, pa eksperimente të reja, ashtu siç mund të bëhet për ligjin e kthyeshmërisë (§82),

Një medium me një indeks refraktiv më të lartë quhet optikisht më i dendur. Zakonisht matet indeksi i thyerjes së mediave të ndryshme në lidhje me ajrin. Indeksi absolut i thyerjes së ajrit është . Kështu, indeksi absolut i thyerjes së çdo mediumi lidhet me indeksin e tij të thyerjes në raport me ajrin sipas formulës

Tabela 6. Indeksi i thyerjes së substancave të ndryshme në raport me ajrin

Indeksi i thyerjes varet nga gjatësia e valës së dritës, domethënë nga ngjyra e saj. Ngjyra të ndryshme korrespondojnë me indekse të ndryshme refraktive. Ky fenomen, i quajtur dispersion, luan një rol të rëndësishëm në optikë. Ne do të trajtojmë këtë fenomen në mënyrë të përsëritur në kapitujt vijues. Të dhënat e dhëna në tabelë. 6, referojuni dritës së verdhë.

Është interesante të theksohet se ligji i reflektimit mund të shkruhet zyrtarisht në të njëjtën formë si ligji i thyerjes. Le të kujtojmë se kemi rënë dakord që gjithmonë të matim këndet nga pingulja në rrezen përkatëse. Prandaj, këndi i rënies dhe këndi i reflektimit duhet të konsiderojmë të kenë shenja të kundërta, d.m.th. ligji i reflektimit mund të shkruhet si

Duke krahasuar (83.4) me ligjin e thyerjes, shohim se ligji i reflektimit mund të konsiderohet si një rast i veçantë i ligjit të thyerjes në . Kjo ngjashmëri formale e ligjeve të reflektimit dhe thyerjes ka një përfitim të madh në zgjidhjen e problemeve praktike.

Në prezantimin e mëparshëm, indeksi i thyerjes kishte kuptimin e një konstante të mediumit, pavarësisht nga intensiteti i dritës që kalonte nëpër të. Ky interpretim i indeksit të thyerjes është mjaft i natyrshëm, por në rastin e intensiteteve të larta të rrezatimit, i arritshëm duke përdorur lazer modernë, nuk justifikohet. Vetitë e mediumit nëpër të cilin kalon rrezatimi i fortë i dritës varen në këtë rast nga intensiteti i tij. Siç thonë ata, mjedisi bëhet jolinear. Jolineariteti i mediumit manifestohet, veçanërisht, në faktin se një valë drite me intensitet të lartë ndryshon indeksin e thyerjes. Varësia e indeksit të thyerjes nga intensiteti i rrezatimit ka formën

Këtu është indeksi i zakonshëm i thyerjes, dhe është indeksi i thyerjes jolineare, dhe është faktori i proporcionalitetit. Termi shtesë në këtë formulë mund të jetë pozitiv ose negativ.

Ndryshimet relative në indeksin e thyerjes janë relativisht të vogla. Në indeksi jolinear i thyerjes. Sidoqoftë, edhe ndryshime të tilla të vogla në indeksin e thyerjes janë të dukshme: ato manifestohen në një fenomen të veçantë të vetë-përqendrimit të dritës.

Le të shqyrtojmë një medium me një indeks refraktiv jolinear pozitiv. Në këtë rast, zonat me intensitet të rritur të dritës janë njëkohësisht zona me indeks të rritur të thyerjes. Në mënyrë tipike, në rrezatimin real lazer, shpërndarja e intensitetit mbi seksionin kryq të një rreze rrezesh është jo uniforme: intensiteti është maksimal përgjatë boshtit dhe zvogëlohet pa probleme drejt skajeve të rrezes, siç tregohet në Fig. 185 kthesa të ngurta. Një shpërndarje e ngjashme përshkruan gjithashtu ndryshimin në indeksin e thyerjes në të gjithë seksionin kryq të një qelize me një mjedis jolinear përgjatë boshtit të të cilit përhapet rrezja lazer. Indeksi i thyerjes, i cili është më i madhi përgjatë boshtit të kuvetës, zvogëlohet pa probleme drejt mureve të saj (lakoret e ndërprera në Fig. 185).

Një rreze rrezesh që lë lazerin paralel me boshtin, duke hyrë në një mjedis me një indeks të ndryshueshëm thyerjeje, devijohet në drejtimin ku është më i madh. Prandaj, rritja e intensitetit pranë kuvetës çon në një përqendrim të rrezeve të dritës në këtë zonë, të paraqitura skematikisht në seksione tërthore dhe në Fig. 185, dhe kjo çon në një rritje të mëtejshme. Në fund të fundit, seksioni kryq efektiv i një rreze drite që kalon përmes një mjedisi jolinear zvogëlohet ndjeshëm. Drita kalon nëpër një kanal të ngushtë me një indeks të lartë thyes. Kështu, rrezja lazer e rrezeve ngushtohet, dhe mjedisi jolinear, nën ndikimin e rrezatimit intensiv, vepron si një lente mbledhëse. Ky fenomen quhet vetë-përqendrim. Mund të vërehet, për shembull, në nitrobenzenin e lëngshëm.

Oriz. 185. Shpërndarja e intensitetit të rrezatimit dhe indeksit të thyerjes mbi seksionin kryq të një rreze lazer rrezesh në hyrje të kuvetës (a), afër skajit të hyrjes (), në mes (), afër skajit dalës të kuvetës ( )

Indeksi i thyerjes së mjedisit në raport me vakumin, pra për rastin e kalimit të rrezeve të dritës nga vakum në mjedis, quhet absolut dhe përcaktohet me formulën (27.10): n=c/v.

Gjatë llogaritjes, indekset absolute të thyerjes merren nga tabelat, pasi vlera e tyre përcaktohet mjaft saktë përmes eksperimenteve. Meqenëse c është më e madhe se v, atëherë Indeksi absolut i thyerjes është gjithmonë më i madh se uniteti.

Nëse rrezatimi i dritës kalon nga një vakum në një mjedis, atëherë formula e ligjit të dytë të thyerjes shkruhet si:

sin i/sin β = n. (29.6)

Formula (29.6) përdoret shpesh në praktikë kur rrezet kalojnë nga ajri në një mjedis, pasi shpejtësia e përhapjes së dritës në ajër ndryshon shumë pak nga c. Kjo mund të shihet nga fakti se indeksi absolut i thyerjes së ajrit është 1,0029.

Kur një rreze kalon nga një mjedis në një vakum (në ajër), atëherë formula e ligjit të dytë të përthyerjes merr formën:

sin i/sin β = 1 /n. (29.7)

Në këtë rast, rrezet, kur largohen nga mediumi, domosdoshmërisht largohen nga pingulja në ndërfaqen midis mediumit dhe vakumit.

Le të zbulojmë se si të gjejmë indeksin relativ të thyerjes n21 nga indekset absolute të thyerjes. Lëreni dritën të kalojë nga një mjedis me eksponent absolut n1 në një mjedis me eksponent absolut n2. Atëherë n1 = c/V1 dhen2 = c/v2, nga:

n2/n1=v1/v2=n21. (29.8)

Formula për ligjin e dytë të thyerjes për një rast të tillë shpesh shkruhet si më poshtë:

sin i/sin β = n2/n1. (29.9)

Le të kujtojmë se nga Eksponent absolut i teorisë së Maxwell përthyerja mund të gjendet nga relacioni: n = √(με). Meqenëse për substancat që janë transparente ndaj rrezatimit të dritës, μ është praktikisht e barabartë me unitetin, mund të supozojmë se:

n = √ε. (29.10)

Meqenëse frekuenca e lëkundjeve në rrezatimin e dritës është e rendit 10 14 Hz, as dipolet dhe as jonet në një dielektrik, të cilët kanë një masë relativisht të madhe, nuk kanë kohë të ndryshojnë pozicionin e tyre me një frekuencë të tillë, dhe vetitë dielektrike të një substance. në këto kushte përcaktohen vetëm nga polarizimi elektronik i atomeve të tij. Kjo është pikërisht ajo që shpjegon ndryshimin midis vlerës ε=n 2 nga (29.10) dhe ε st në elektrostatikë. Pra, për ujin ε = n 2 = 1,77, dhe ε st = 81; për dielektrikun e ngurtë jonik NaCl ε = 2,25, dhe ε st = 5,6. Kur një substancë përbëhet nga atome homogjene ose molekula jo polare, domethënë nuk përmban as jone dhe as dipole natyrore, atëherë polarizimi i saj mund të jetë vetëm elektronik. Për substanca të ngjashme, ε nga (29.10) dhe ε st përkojnë. Një shembull i një substance të tillë është diamanti, i cili përbëhet vetëm nga atome karboni.

Vini re se vlera e indeksit absolut të thyerjes, përveç llojit të substancës, varet edhe nga frekuenca e lëkundjes, ose nga gjatësia e valës së rrezatimit. . Ndërsa gjatësia e valës zvogëlohet, si rregull, indeksi i thyerjes rritet.

Ky artikull zbulon thelbin e një koncepti të tillë optik si indeksi i thyerjes. Janë dhënë formulat për marrjen e kësaj sasie dhe jepet një pasqyrë e shkurtër e aplikimit të dukurisë së përthyerjes së valëve elektromagnetike.

Vizioni dhe indeksi i refraksionit

Në agimin e qytetërimit, njerëzit shtruan pyetjen: si sheh syri? Është sugjeruar që një person lëshon rreze që ndjejnë objektet përreth, ose, anasjelltas, të gjitha gjërat lëshojnë rreze të tilla. Përgjigja për këtë pyetje u dha në shekullin e shtatëmbëdhjetë. Gjendet në optikë dhe lidhet me atë që është indeksi i thyerjes. Duke reflektuar nga sipërfaqe të ndryshme të errëta dhe duke u thyer në kufi me ato transparente, drita i jep një personi mundësinë për të parë.

Drita dhe indeksi i thyerjes

Planeti ynë është i mbuluar me dritën e Diellit. Dhe është pikërisht me natyrën valore të fotoneve që lidhet një koncept i tillë si indeksi absolut i thyerjes. Duke u përhapur në një vakum, një foton nuk has asnjë pengesë. Në planet, drita ndeshet me shumë mjedise të ndryshme më të dendura: atmosfera (një përzierje gazesh), uji, kristalet. Duke qenë një valë elektromagnetike, fotonet e dritës kanë një shpejtësi fazore në një vakum (të shënuar c), dhe në mjedis - një tjetër (shënohet v). Raporti i të parës dhe të dytës është ai që quhet indeksi absolut i thyerjes. Formula duket si kjo: n = c / v.

Shpejtësia e fazës

Vlen të përcaktohet shpejtësia fazore e mediumit elektromagnetik. Përndryshe, kuptoni se çfarë është indeksi i thyerjes n, është e ndaluar. Një foton i dritës është një valë. Kjo do të thotë se mund të përfaqësohet si një paketë energjie që lëkundet (imagjinoni një segment të një vale sinus). Faza është segmenti i sinusoidit që valë udhëton në një moment të caktuar në kohë (kujtoni se kjo është e rëndësishme për të kuptuar një sasi të tillë si indeksi i thyerjes).

Për shembull, faza mund të jetë maksimumi i një sinusoidi ose i një segmenti të pjerrësisë së tij. Shpejtësia fazore e një vale është shpejtësia me të cilën lëviz ajo fazë e caktuar. Siç shpjegon përkufizimi i indeksit të thyerjes, këto vlera ndryshojnë për një vakum dhe për një medium. Për më tepër, çdo mjedis ka vlerën e vet të kësaj sasie. Çdo përbërës transparent, pavarësisht nga përbërja e tij, ka një indeks refraktiv që është i ndryshëm nga të gjitha substancat e tjera.

Indeksi refraktiv absolut dhe relativ

U tregua tashmë më lart se vlera absolute matet në lidhje me vakumin. Sidoqoftë, kjo është e vështirë në planetin tonë: drita më shpesh godet kufirin e ajrit dhe ujit ose kuarcit dhe spinelit. Për secilën prej këtyre mediave, siç u përmend më lart, indeksi i refraksionit është i ndryshëm. Në ajër, një foton i dritës udhëton përgjatë një drejtimi dhe ka një shpejtësi fazore (v 1), por kur futet në ujë, ndryshon drejtimin e përhapjes dhe shpejtësinë e fazës (v 2). Megjithatë, të dyja këto drejtime shtrihen në të njëjtin plan. Kjo është shumë e rëndësishme për të kuptuar se si formohet imazhi i botës përreth në retinën e syrit ose në matricën e kamerës. Raporti i dy vlerave absolute jep indeksin relativ të thyerjes. Formula duket si kjo: n 12 = v 1 / v 2.

Por, çka nëse drita, përkundrazi, del nga uji dhe hyn në ajër? Atëherë kjo vlerë do të përcaktohet me formulën n 21 = v 2 / v 1. Kur shumëzojmë indekset refraktive relative, marrim n 21 * n 12 = (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) = 1. Kjo marrëdhënie është e vlefshme për çdo palë media. Indeksi relativ i thyerjes mund të gjendet nga sinuset e këndeve të incidencës dhe thyerjes n 12 = sin Ɵ 1 / sin Ɵ 2. Mos harroni se këndet maten nga normalja në sipërfaqe. Normal është një vijë pingul me sipërfaqen. Kjo do të thotë, nëse problemit i jepet një kënd α bien në raport me vetë sipërfaqen, atëherë duhet të llogarisim sinusin e (90 - α).

Bukuria e indeksit të thyerjes dhe aplikimet e tij

Në një ditë të qetë me diell, reflektimet luajnë në fund të liqenit. Akulli blu i errët mbulon shkëmbin. Një diamant shpërndan mijëra shkëndija në dorën e një gruaje. Këto dukuri janë pasojë e faktit se të gjithë kufijtë e mediave transparente kanë një indeks relativ thyes. Përveç kënaqësisë estetike, ky fenomen mund të përdoret edhe për aplikime praktike.

Këtu janë shembuj:

• Një lente xhami mbledh një rreze dielli dhe i vë zjarrin barit.
• Rrezja e lazerit fokusohet në organin e sëmurë dhe pret indet e panevojshme.
• Drita e diellit thyhet në dritaren e lashtë me njolla, duke krijuar një atmosferë të veçantë.
• Një mikroskop zmadhon imazhet e detajeve shumë të vogla.
• Lentet e spektrofotometrit mbledhin dritën lazer të reflektuar nga sipërfaqja e substancës që studiohet. Në këtë mënyrë është e mundur të kuptohet struktura dhe më pas vetitë e materialeve të reja.
• Madje ekziston një projekt për një kompjuter fotonik, ku informacioni do të transmetohet jo nga elektronet, si tani, por nga fotonet. Një pajisje e tillë do të kërkojë patjetër elementë thyes.

Gjatësia e valës

Megjithatë, Dielli na furnizon me fotone jo vetëm në spektrin e dukshëm. Gama e rrezeve infra të kuqe, ultravjollcë dhe rreze x nuk perceptohen nga shikimi i njeriut, por ato ndikojnë në jetën tonë. Rrezet IR na ngrohin, fotonet UV jonizojnë shtresat e sipërme të atmosferës dhe u mundësojnë bimëve të prodhojnë oksigjen përmes fotosintezës.

Dhe me çfarë është indeksi i thyerjes varet jo vetëm nga substancat midis të cilave shtrihet kufiri, por edhe nga gjatësia e valës së rrezatimit të rënë. Për çfarë vlere të saktë po flasim është zakonisht e qartë nga konteksti. Kjo do të thotë, nëse libri shqyrton rrezet X dhe efektin e tyre tek njerëzit, atëherë n aty është përcaktuar posaçërisht për këtë diapazon. Por zakonisht spektri i dukshëm i valëve elektromagnetike nënkuptohet nëse nuk specifikohet diçka tjetër.

Indeksi i thyerjes dhe reflektimi

Siç u bë e qartë nga ajo që u shkrua më lart, bëhet fjalë për mjedise transparente. Ne dhamë ajrin, ujin dhe diamantin si shembuj. Po druri, graniti, plastika? A ekziston një gjë e tillë si indeksi i thyerjes për ta? Përgjigja është e ndërlikuar, por në përgjithësi - po.

Para së gjithash, duhet të kemi parasysh se me çfarë lloj drite kemi të bëjmë. Ato media që janë të errëta ndaj fotoneve të dukshme priten nga rrezet X ose rrezatimi gama. Kjo do të thotë, nëse ne të gjithë do të ishim supermena, atëherë e gjithë bota rreth nesh do të ishte transparente për ne, por në shkallë të ndryshme. Për shembull, muret e betonit nuk do të ishin më të dendura se pelte, dhe pajisjet metalike do të dukeshin si copa frutash më të dendura.

Për grimcat e tjera elementare, muonet, planeti ynë është përgjithësisht transparent. Në një kohë, shkencëtarët kishin shumë vështirësi për të vërtetuar vetë faktin e ekzistencës së tyre. Miliona muone na shpojnë çdo sekondë, por probabiliteti që një grimcë e vetme të përplaset me materien është shumë e vogël dhe është shumë e vështirë ta zbulosh këtë. Nga rruga, Baikal së shpejti do të bëhet një vend për "kapjen" e muonëve. Uji i tij i thellë dhe i pastër është ideal për këtë - veçanërisht në dimër. Gjëja kryesore është që sensorët të mos ngrijnë. Pra, indeksi i thyerjes së betonit, për shembull, për fotonet me rreze x ka kuptim. Për më tepër, rrezatimi i një substance me rreze x është një nga mënyrat më të sakta dhe më të rëndësishme për të studiuar strukturën e kristaleve.

Vlen gjithashtu të kujtohet se në një kuptim matematikor, substancat që janë të errëta për një gamë të caktuar kanë një indeks refraktiv imagjinar. Së fundi, duhet të kuptojmë se temperatura e një substance mund të ndikojë edhe në transparencën e saj.

Proceset që lidhen me dritën janë një komponent i rëndësishëm i fizikës dhe na rrethojnë kudo në jetën tonë të përditshme. Më të rëndësishmet në këtë situatë janë ligjet e reflektimit dhe thyerjes së dritës, mbi të cilat bazohet optika moderne. Përthyerja e dritës është një pjesë e rëndësishme e shkencës moderne.

Efekti i shtrembërimit

Ky artikull do t'ju tregojë se çfarë është fenomeni i përthyerjes së dritës, si dhe si duket ligji i përthyerjes dhe çfarë rrjedh prej tij.

Bazat e një dukurie fizike

Kur një rreze bie në një sipërfaqe që ndahet nga dy substanca transparente që kanë dendësi optike të ndryshme (për shembull, gota të ndryshme ose në ujë), disa nga rrezet do të reflektohen dhe disa do të depërtojnë në strukturën e dytë (për shembull, ato do të përhapen në ujë ose gotë). Kur lëviz nga një medium në tjetrin, një rreze zakonisht ndryshon drejtimin e saj. Ky është fenomeni i përthyerjes së dritës.
Reflektimi dhe thyerja e dritës është veçanërisht e dukshme në ujë.

Efekti i shtrembërimit në ujë

Duke parë gjërat në ujë, ato duken të shtrembëruara. Kjo është veçanërisht e dukshme në kufirin midis ajrit dhe ujit. Vizualisht, objektet nënujore duket se janë paksa të devijuara. Dukuria fizike e përshkruar është pikërisht arsyeja pse të gjitha objektet duken të shtrembëruara në ujë. Kur rrezet godasin xhamin, ky efekt është më pak i dukshëm.
Përthyerja e dritës është një fenomen fizik që karakterizohet nga një ndryshim në drejtimin e lëvizjes së një rreze diellore në momentin që ajo lëviz nga një mjedis (strukturë) në tjetrin.
Për të përmirësuar të kuptuarit tonë të këtij procesi, merrni parasysh një shembull të një rrezeje që godet ujin nga ajri (në mënyrë të ngjashme për xhamin). Duke tërhequr një vijë pingule përgjatë ndërfaqes, mund të matet këndi i thyerjes dhe kthimit të rrezes së dritës. Ky indeks (këndi i thyerjes) do të ndryshojë kur rrjedha depërton në ujë (brenda xhamit).
Kushtojini vëmendje! Ky parametër kuptohet si këndi i formuar nga një pingul i tërhequr në ndarjen e dy substancave kur një rreze depërton nga struktura e parë në të dytën.

Kalimi me rreze

I njëjti tregues është tipik për mjedise të tjera. Është vërtetuar se ky tregues varet nga dendësia e substancës. Nëse rrezja bie nga një strukturë më pak e dendur në një strukturë më të dendur, atëherë këndi i shtrembërimit të krijuar do të jetë më i madh. Dhe nëse është anasjelltas, atëherë është më pak.
Në të njëjtën kohë, një ndryshim në pjerrësinë e rënies do të ndikojë edhe në këtë tregues. Por marrëdhënia mes tyre nuk mbetet konstante. Në të njëjtën kohë, raporti i sinuseve të tyre do të mbetet një vlerë konstante, e cila reflektohet nga formula e mëposhtme: sinα / sinγ = n, ku:

• n është një vlerë konstante që përshkruhet për çdo substancë specifike (ajër, qelq, ujë, etj.). Prandaj, cila do të jetë kjo vlerë mund të përcaktohet duke përdorur tabela të veçanta;
• α – këndi i rënies;
• γ – këndi i thyerjes.

Për të përcaktuar këtë fenomen fizik, u krijua ligji i thyerjes.

Ligji fizik

Ligji i thyerjes së flukseve të dritës na lejon të përcaktojmë karakteristikat e substancave transparente. Vetë ligji përbëhet nga dy dispozita:

• pjesa e parë. Rrezja (incidenca, e modifikuar) dhe pingulja, e cila u rivendos në pikën e rënies në kufi, për shembull, të ajrit dhe ujit (xhami, etj.), do të vendosen në të njëjtin rrafsh;
• pjesa e dytë. Raporti i sinusit të këndit të rënies me sinusin e të njëjtit kënd të formuar gjatë kalimit të kufirit do të jetë një vlerë konstante.

Përshkrimi i ligjit

Në këtë rast, në momentin që rrezja del nga struktura e dytë në të parën (për shembull, kur fluksi i dritës kalon nga ajri, përmes xhamit dhe përsëri në ajër), do të ndodhë gjithashtu një efekt shtrembërimi.

Një parametër i rëndësishëm për objekte të ndryshme

Treguesi kryesor në këtë situatë është raporti i sinusit të këndit të incidencës me një parametër të ngjashëm, por për shtrembërim. Siç del nga ligji i përshkruar më sipër, ky tregues është një vlerë konstante.
Për më tepër, kur vlera e pjerrësisë së rënies ndryshon, e njëjta situatë do të jetë tipike për një tregues të ngjashëm. Ky parametër ka një rëndësi të madhe sepse është një karakteristikë integrale e substancave transparente.

Treguesit për objekte të ndryshme

Falë këtij parametri, ju mund të dalloni në mënyrë mjaft efektive midis llojeve të qelqit, si dhe gurëve të ndryshëm të çmuar. Është gjithashtu e rëndësishme për përcaktimin e shpejtësisë së dritës në mjedise të ndryshme.

Kushtojini vëmendje! Shpejtësia më e lartë e rrjedhës së dritës është në vakum.

Kur lëvizni nga një substancë në tjetrën, shpejtësia e saj do të ulet. Për shembull, në diamantin, i cili ka indeksin më të lartë të thyerjes, shpejtësia e përhapjes së fotonit do të jetë 2.42 herë më e lartë se ajo e ajrit. Në ujë, ato do të përhapen 1.33 herë më ngadalë. Për lloje të ndryshme xhami, ky parametër varion nga 1.4 në 2.2.

Kushtojini vëmendje! Disa gota kanë një indeks thyerjeje prej 2.2, që është shumë afër diamantit (2.4). Prandaj, nuk është gjithmonë e mundur të dallosh një copë xhami nga një diamant i vërtetë.

Dendësia optike e substancave

Drita mund të depërtojë përmes substancave të ndryshme, të cilat karakterizohen nga dendësi të ndryshme optike. Siç thamë më herët, duke përdorur këtë ligj mund të përcaktoni karakteristikën e densitetit të mediumit (strukturës). Sa më i dendur të jetë, aq më e ngadaltë është shpejtësia me të cilën drita do të përhapet nëpër të. Për shembull, qelqi ose uji do të jenë optikisht më të dendur se ajri.
Përveç faktit që ky parametër është një vlerë konstante, ai pasqyron edhe raportin e shpejtësisë së dritës në dy substanca. Kuptimi fizik mund të shfaqet si formula e mëposhtme:

Ky tregues tregon se si shpejtësia e përhapjes së fotoneve ndryshon kur lëviz nga një substancë në tjetrën.

Një tregues tjetër i rëndësishëm

Kur një fluks drite lëviz nëpër objekte transparente, polarizimi i tij është i mundur. Vërehet gjatë kalimit të një fluksi drite nga media izotropike dielektrike. Polarizimi ndodh kur fotonet kalojnë nëpër xhami.

Efekti i polarizimit

Polarizimi i pjesshëm vërehet kur këndi i incidencës së fluksit të dritës në kufirin e dy dielektrikëve ndryshon nga zero.

Shkalla e polarizimit varet nga këndet e incidencës (ligji i Brewster-it).

Reflektim i plotë i brendshëm

Duke përfunduar ekskursionin tonë të shkurtër, është ende e nevojshme të konsiderohet një efekt i tillë si reflektim i plotë i brendshëm.

Që të shfaqet ky efekt, është e nevojshme të rritet këndi i incidencës së fluksit të dritës në momentin e kalimit të tij nga një mjedis më i dendur në një mjedis më pak të dendur në ndërfaqen midis substancave. Në një situatë kur ky parametër tejkalon një vlerë të caktuar kufizuese, atëherë fotonet që ndodhin në kufirin e këtij seksioni do të pasqyrohen plotësisht. Në fakt, ky do të jetë fenomeni ynë i dëshiruar. Pa të, ishte e pamundur të bëhej fibër optike.

konkluzioni

Zbatimi praktik i sjelljes së fluksit të dritës ka dhënë shumë, duke krijuar një sërë pajisjesh teknike për të përmirësuar jetën tonë. Në të njëjtën kohë, drita ende nuk ia ka zbuluar njerëzimit të gjitha mundësitë e saj dhe potenciali i saj praktik ende nuk është realizuar plotësisht.

Si të bëni një llambë letre me duart tuaja
Si të kontrolloni performancën e një shiriti LED