Bir deney yapalım. Optik diskin ortasına bir cam plaka yerleştirelim ve üzerine bir ışık huzmesi yönlendirelim. Hava ve cam sınırında ışığın yalnızca yansımakla kalmayıp aynı zamanda camın içine de girerek yayılma yönünü değiştireceğini göreceğiz (Şekil 84).

Işığın iki ortam arasındaki arayüzeyden geçerken yayılma yönündeki değişikliğe denir. ışığın kırılması.

Şekil 84'te aşağıdakiler gösterilmektedir: AO - gelen ışın; OB - yansıyan ışın; OE - kırılan ışın.

Eğer ışını EO yönünde yönlendirirsek, ışık ışınlarının tersinirliği nedeniyle camdan OA yönünde çıkacağını unutmayın.

Işığın kırılması, ışığın bir ortamdan diğerine geçerken yayılma hızının değişmesiyle açıklanır. Bu fenomen için ilk defa böyle bir açıklama 17. yüzyılın ortalarında yapıldı. Peder Maignan. Maignan'a göre, ışık bir ortamdan diğerine geçtiğinde, askerlerin yürüdüğü çayır ekilebilir araziyle kapatıldığında "askerin cephesinin" hareket yönü değiştiği gibi, ışık ışını da yönünü değiştirir. sınırı öne doğru açılı olarak uzanır. Ekilebilir araziye ulaşan askerlerin her biri yavaşlar, henüz oraya ulaşmayan askerler ise aynı hızla yürümeye devam eder. Bunun sonucunda ekilebilir araziye giren askerler çayırda yürüyenlerin gerisinde kalmaya başlar ve birlik sırası geri döner (Şek. 85).

Bir ışık ışınının iki ortam arasındaki arayüzden geçerken hangi yöne sapacağını belirlemek için, bu ortamlardan hangisinde ışık hızının daha az, hangisinde daha fazla olduğunu bilmeniz gerekir.

Işık elektromanyetik dalgalardır. Bu nedenle, elektromanyetik dalgaların yayılma hızı hakkında söylenen her şey (bkz. § 28) ışık hızı için de aynı şekilde geçerlidir. Örneğin ışığın boşluktaki hızı maksimumdur ve şuna eşittir:

c = 299792 km/s ≈ 300000 km/s.

Işığın v maddesindeki hızı her zaman boşluktakinden daha azdır:

Çeşitli ortamlarda ışık hızı değerleri Tablo 6'da verilmiştir.

İki ortamdan ışık hızının daha az olduğu ortama denir optik olarak daha yoğun ve ışık hızının daha büyük olduğu yer - optik olarak daha az yoğun. Örneğin su, havadan optik olarak daha yoğun bir ortamdır ve cam, sudan optik olarak daha yoğun bir ortamdır.

Deneyimler, optik olarak daha yoğun bir ortama girerken, bir ışık ışınının orijinal yönünden iki ortam arasındaki arayüze dik doğru saptığını (Şekil 86, a) ve optik olarak daha az yoğun bir ortama girerken, ışık ışını ters tarafa doğru sapar (Şekil 86, b).

Kırılan ışın ile ışının geldiği noktada iki ortam arasındaki arayüze dik olan açı arasındaki açıya denir. kırılma açısı. Şekil 86'da

α geliş açısı, β kırılma açısıdır.

Şekil 86'dan kırılma açısının geliş açısından daha büyük veya daha küçük olabileceği görülebilir. Bu açılar çakışabilir mi? Bunu yapabilirler, ancak yalnızca ortamlar arasındaki arayüze kendisine dik açılarda bir ışık huzmesi düştüğünde; bu durumda α = β = 0.

Işınları kırma yeteneği farklı ortamlar arasında farklılık gösterir. İki ortamdaki ışığın hızı ne kadar farklı olursa, ışınlar aralarındaki sınırda o kadar güçlü bir şekilde kırılır.

Birçok optik aletin ana parçalarından biri cam üçgen prizmadır (Şekil 87, a). Şekil 87,b böyle bir prizmada ışının yolunu göstermektedir: üçgen prizma çift kırılma sonucunda üzerine gelen ışının tabanına doğru sapmasını sağlar.

Işığın kırılması, bir su kütlesinin (nehir, gölet, su dolu küvet) derinliğinin bize gerçekte olduğundan daha az görünmesinin nedenidir. Sonuçta bir rezervuarın tabanındaki herhangi bir S noktasını görebilmek için, oradan çıkan ışık ışınlarının gözlemcinin gözüne girmesi gerekir (Şekil 88). Ancak suyun hava ile sınırında kırıldıktan sonra, ışık huzmesi göz tarafından rezervuarın dibinde karşılık gelen S noktasından daha yüksekte bulunan sanal bir S1 görüntüsünden gelen ışık olarak algılanacaktır. Bir rezervuarın (h) görünen derinliğinin, gerçek derinliğinin (H) yaklaşık ¾'ü olduğu kanıtlanabilir.

Bu fenomen ilk kez Öklid tarafından tanımlandı. Kitaplarından biri yüzükle ilgili deneyimlerden bahsediyor. Gözlemci, halkanın dibinde durduğu bardağa bakar, böylece bardağın kenarları onun görülmesine izin vermez; Daha sonra gözlerin konumu değişmeden bardağa su dökmeye başlarlar ve bir süre sonra halka görünür hale gelir.

Diğer pek çok olgu da ışığın kırılmasıyla açıklanmaktadır; örneğin bir bardak suya bırakılan bir kaşığın gözle görülür şekilde bükülmesi; yıldızların ve Güneş'in ufkun üzerinde gerçek konumundan daha yüksek olması vb.

1. Işığın kırılmasına ne denir? 2. Hangi açıya kırılma açısı denir? Nasıl belirlenir? 3. Işığın boşluktaki hızı nedir? 4. Hangi ortam optik olarak daha yoğundur: buz mu yoksa kuvars mı? Neden? 5. Hangi durumda ışığın kırılma açısı geliş açısından daha küçüktür ve hangi durumda daha büyüktür? 6. Kırılan ışın arayüzeye dik ise ışının gelme açısı nedir? 7. Suya yukarıdan bakan bir gözlemciye rezervuarın derinliği neden olduğundan daha sığ görünür? Gerçekte 2 m ise nehrin derinliği ne kadar olacak? 8. Havada cam, kuvars ve elmas parçaları var. Işık ışınları en çok kimin yüzeyinde kırılır?

Deneysel görev. Öklid'in deneyini tekrarlayın. Çay bardağının tabanına bir yüzük (veya bozuk para) yerleştirin ve ardından bardağın kenarları altını kaplayacak şekilde önünüze yerleştirin. Bardak ve gözlerin göreceli konumunu değiştirmeden içine su dökerseniz, yüzük (veya madeni para) görünür hale gelir. Neden?

Işığın kırılma kanunları.

Kırılma indeksinin fiziksel anlamı. Işık, bir ortamdan diğerine geçerken yayılma hızındaki değişiklikler nedeniyle kırılır. İkinci ortamın birinciye göre kırılma indisi sayısal olarak birinci ortamdaki ışığın hızının ikinci ortamdaki ışık hızına oranına eşittir:

Böylece kırılma indisi, ışının çıktığı ortamdaki hızının, girdiği ortamdaki hızından kaç kat daha büyük (küçük) olduğunu gösterir.

Elektromanyetik dalgaların vakumda yayılma hızı sabit olduğundan, çeşitli ortamların vakuma göre kırılma endekslerinin belirlenmesi tavsiye edilir. Hız oranı İle Işığın boşluktaki yayılımının, belirli bir ortamdaki yayılma hızına denir. mutlak kırılma indisi belirli bir maddenin () ve optik özelliklerinin ana özelliğidir,

,

onlar. ikinci ortamın birinciye göre kırılma indeksi, bu ortamların mutlak indekslerinin oranına eşittir.

Tipik olarak bir maddenin optik özellikleri onun kırılma indisi ile karakterize edilir. N Mutlak kırılma indeksinden çok az farklılık gösteren havaya göre. Bu durumda mutlak indeksi daha büyük olan bir ortama optik olarak daha yoğun denir.

Kırılma açısını sınırlayın. Işık, kırılma indisi daha düşük olan bir ortamdan, kırılma indisi daha yüksek olan bir ortama geçiyorsa ( n 1< n 2 ), o zaman kırılma açısı geliş açısından daha küçüktür

R< i (Şek. 3).

Pirinç. 3. Geçiş sırasında ışığın kırılması

Optik olarak daha az yoğun bir ortamdan bir ortama

optik olarak daha yoğun.

Geliş açısı arttığında ben = İkinci ortamdaki 90°'lik (ışın 3, Şekil 2) ışık yalnızca şu açı dahilinde yayılacaktır: pr pr , isminde kırılma açısının sınırlanması. İkinci ortamın bölgesinde, kırılmanın sınırlayıcı açısına ek bir açı dahilinde (90° - ben pr ), ışık nüfuz etmez (Şekil 3'te bu alan gölgelidir).

Sınır kırılma açısı pr pr

Ama günah i m = 1, dolayısıyla .

Toplam iç yansıma olgusu. Işık kırılma indisi yüksek bir ortamdan geçtiğinde n 1 > n 2 (Şekil 4), o zaman kırılma açısı geliş açısından daha büyüktür. Işık yalnızca geliş açısı dahilinde kırılır (ikinci bir ortama geçer) ben pr kırılma açısına karşılık gelen rm = 90°.

Pirinç. 4. Optik olarak daha yoğun bir ortamdan bir ortama geçerken ışığın kırılması

optik olarak daha az yoğun.

Geniş bir açıyla gelen ışık, ortamın sınırından tamamen yansıtılır (Şekil 4, ışın 3). Bu olguya toplam iç yansıma denir ve gelme açısı ben pr – toplam iç yansımanın sınır açısı.

Toplam iç yansımanın sınır açısı ben pr duruma göre belirlenir:

, o zaman sin r m =1, dolayısıyla .

Işık herhangi bir ortamdan boşluğa veya havaya geliyorsa, o zaman

Belirli iki ortam için ışın yolunun tersinirliği nedeniyle, birinci ortamdan ikinciye geçiş sırasındaki kırılmanın sınırlayıcı açısı, ışın ikinci ortamdan birinciye geçerken toplam iç yansımanın sınırlayıcı açısına eşittir.

Cam için toplam iç yansımanın sınır açısı 42°'den azdır. Bu nedenle camdan geçerek yüzeyine 45° açıyla düşen ışınlar tamamen yansıtılır. Camın bu özelliği, genellikle optik aletlerde kullanılan döner (Şekil 5a) ve ters çevrilebilir (Şekil 4b) prizmalarda kullanılır.

Pirinç. 5: a – döner prizma; b – tersinir prizma.

Fiber optik. Esnek yapıların yapımında toplam iç yansıma kullanılır. ışık kılavuzları. Daha düşük kırılma indisine sahip bir maddeyle çevrelenmiş şeffaf bir fibere giren ışık, birçok kez yansıtılır ve bu fiber boyunca yayılır (Şekil 6).

Şekil 6. Bir maddeyle çevrelenmiş şeffaf bir fiberin içinden ışığın geçişi

daha düşük kırılma indeksine sahip.

Büyük ışık akılarını iletmek ve ışık ileten sistemin esnekliğini korumak için tek tek lifler demetler halinde toplanır - ışık kılavuzları. Işığın ve görüntülerin optik fiberler aracılığıyla iletilmesiyle ilgilenen optik dalına fiber optik denir. Aynı terim, fiber optik parçalar ve cihazların kendileri için de kullanılır. Tıpta ışık kılavuzları iç boşlukları soğuk ışıkla aydınlatmak ve görüntü iletmek için kullanılır.

Pratik kısım

Maddelerin kırılma indeksini belirleyen cihazlara denir refraktometreler(Şekil 7).

Şekil 7. Refraktometrenin optik diyagramı.

1 – ayna, 2 – ölçüm başlığı, 3 – dispersiyonu ortadan kaldıran prizma sistemi, 4 – mercek, 5 – dönen prizma (ışın dönüşü 90 0), 6 – ölçek (bazı refraktometrelerde)

iki ölçek vardır: kırılma indisi ölçeği ve çözelti konsantrasyon ölçeği),

7 – göz merceği.

Refraktometrenin ana kısmı iki prizmadan oluşan ölçüm kafasıdır: kafanın katlanır kısmında bulunan aydınlatma prizması ve ölçüm prizması.

Aydınlatma prizmasının çıkışında, mat yüzeyi, prizmalar arasında incelenen sıvıdan (2-3 damla) geçen dağınık bir ışık huzmesi oluşturur. Işınlar ölçüm prizmasının yüzeyine 90° açı dahil olmak üzere farklı açılarda düşer. Ölçüm prizmasında ışınlar, kırılma sınır açısı bölgesinde toplanır ve bu, cihaz ekranında ışık-gölge sınırının oluşumunu açıklar.

Şekil 8. Ölçüm kafasındaki ışın yolu:

1 – aydınlatma prizması, 2 – test sıvısı,

3 – ölçüm prizması, 4 – ekran.

BİR ÇÖZELTİDEKİ ŞEKER YÜZDESİNİN BELİRLENMESİ

Doğal ve polarize ışık. Görülebilir ışık- Bu elektromanyetik dalgalar 4∙10 14 ila 7,5∙10 14 Hz aralığında bir salınım frekansına sahip. Elektromanyetik dalgalaröyle enine: Elektrik ve manyetik alan kuvvetlerinin E ve H vektörleri karşılıklı olarak diktir ve dalga hızı vektörüne dik bir düzlemde yer alır.

Işığın hem kimyasal hem de biyolojik etkilerinin esas olarak elektromanyetik dalganın elektriksel bileşeni ile ilişkili olması nedeniyle, vektör e bu alanın gücüne denir ışık vektör, ve bu vektörün salınım düzlemi ışık dalgası salınımlarının düzlemi.

Herhangi bir ışık kaynağında çok sayıda atom ve molekül tarafından dalgalar yayılır, bu dalgaların ışık vektörleri çeşitli düzlemlerde bulunur ve titreşimler farklı fazlarda meydana gelir. Sonuç olarak, ortaya çıkan dalganın ışık vektörünün salınım düzlemi, uzaydaki konumunu sürekli olarak değiştirir (Şekil 1). Bu tür ışığa denir doğal, veya polarize olmayan.

Pirinç. 1. Işın ve doğal ışığın şematik gösterimi.

Bir doğal ışık ışınından geçen karşılıklı olarak dik iki düzlem seçerseniz ve E vektörlerini düzlemlere yansıtırsanız, o zaman ortalama olarak bu projeksiyonlar aynı olacaktır. Bu nedenle, bir doğal ışık ışınını, üzerinde aynı sayıda her iki çıkıntının da kısa çizgiler ve noktalar şeklinde yerleştirildiği düz bir çizgi olarak tasvir etmek uygundur:

Işık kristallerden geçtiğinde, dalga salınım düzlemi uzayda sabit bir konuma sahip olan ışığın elde edilmesi mümkündür. Bu tür ışığa denir düz- veya doğrusal polarize. Uzaysal kafesteki atomların ve moleküllerin düzenli düzenlenmesi nedeniyle, kristal yalnızca belirli bir kafesin belirli bir düzlem özelliğinde meydana gelen ışık vektörünün titreşimlerini iletir.

Düzlem polarize bir ışık dalgasını aşağıdaki gibi temsil etmek uygundur:

Işığın polarizasyonu da kısmi olabilir. Bu durumda, herhangi bir düzlemdeki ışık vektörünün salınımlarının genliği, diğer düzlemlerdeki salınımların genliğini önemli ölçüde aşar.

Kısmen polarize ışık geleneksel olarak aşağıdaki gibi gösterilebilir: vb. Çizgi ve nokta sayısının oranı ışığın polarizasyon derecesini belirler.

Doğal ışığı polarize ışığa dönüştürmeye yönelik tüm yöntemlerde, polarizasyon düzleminin çok spesifik bir yönelimine sahip bileşenler tamamen veya kısmen doğal ışıktan seçilir.

Polarize ışık üretme yöntemleri: a) ışığın iki dielektrik sınırında yansıması ve kırılması; b) ışığın optik olarak anizotropik tek eksenli kristaller yoluyla iletilmesi; c) ışığın, optik anizotropisi bir elektrik veya manyetik alanın etkisiyle ve deformasyon nedeniyle yapay olarak oluşturulan ortamlardan iletimi. Bu yöntemler fenomene dayanmaktadır. anizotropi.

Anizotropi bir dizi özelliğin (mekanik, termal, elektriksel, optik) yöne bağımlılığıdır. Özellikleri her yönde aynı olan cisimlere denir. izotropik.

Işık saçılımı sırasında da polarizasyon gözlenir. Saçılmanın meydana geldiği parçacıkların boyutu ne kadar küçük olursa, polarizasyon derecesi de o kadar yüksek olur.

Polarize ışık üretmek üzere tasarlanmış cihazlara ne ad verilir? polarizörler.

İki dielektrik arasındaki arayüzde yansıma ve kırılma sırasında ışığın polarizasyonu. Doğal ışık iki izotropik dielektrik arasındaki arayüzde yansıtıldığında ve kırıldığında doğrusal polarizasyona uğrar. Rastgele bir geliş açısında, yansıyan ışığın polarizasyonu kısmidir. Yansıyan ışın, geliş düzlemine dik titreşimlerin hakimiyetindedir ve kırılan ışın, ona paralel titreşimlerin hakimiyetindedir (Şekil 2).

Pirinç. 2. Doğal ışığın yansıma ve kırılma sırasında kısmi polarizasyonu

Geliş açısı koşulu karşılıyorsa tan ben B = n 21, o zaman yansıyan ışık tamamen polarize edilir (Brewster yasası) ve kırılan ışın tamamen polarize değildir, ancak maksimum düzeydedir (Şekil 3). Bu durumda yansıyan ve kırılan ışınlar birbirine diktir.

– iki ortamın bağıl kırılma indisi, i B – Brewster açısı.

Pirinç. 3. Yansıyan ışının yansıma ve kırılma sırasında tam polarizasyonu

iki izotropik dielektrik arasındaki arayüzde.

Çift kırılma. Bir ışık ışınının kırıldığında farklı özelliklere sahip iki ışına bölündüğü çok sayıda kristal (kalsit, kuvars vb.) vardır. Kalsit (İzlanda spar) altıgen kafesli bir kristaldir. Hücresini oluşturan altıgen prizmanın simetri eksenine optik eksen denir. Optik eksen bir çizgi değil, kristaldeki bir yöndür. Bu yöne paralel herhangi bir düz çizgi aynı zamanda bir optik eksendir.

Bir kalsit kristalinden bir plakayı, kenarları optik eksene dik olacak şekilde keserseniz ve bir ışık ışınını optik eksen boyunca yönlendirirseniz, içinde herhangi bir değişiklik meydana gelmez. Işını optik eksene belirli bir açıyla yönlendirirseniz, iki ışına bölünecektir (Şekil 4), bunlardan birine sıradan, ikincisine olağanüstü denir.

Pirinç. 4. Işık kalsit plakadan geçtiğinde oluşan çift kırılma.

MN – optik eksen.

Sıradan bir ışın, gelme düzleminde bulunur ve belirli bir madde için normal bir kırılma indisine sahiptir. Olağanüstü ışın, gelen ışından geçen bir düzlemde ve ışının gelme noktasında çizilen kristalin optik ekseninde bulunur. Bu uçağın adı kristalin ana düzlemi. Sıradan ve olağanüstü ışınların kırılma indisleri farklıdır.

Hem sıradan hem de olağanüstü ışınlar polarizedir. Sıradan ışınların salınım düzlemi ana düzleme diktir. Kristalin ana düzleminde olağanüstü ışınların salınımları meydana gelir.

Çift kırılma olgusu kristallerin anizotropisinden kaynaklanmaktadır. Optik eksen boyunca sıradan ve olağanüstü ışınlar için ışık dalgasının hızı aynıdır. Diğer yönlerde kalsitteki olağanüstü dalganın hızı sıradan dalganın hızından daha fazladır. Her iki dalganın hızları arasındaki en büyük fark optik eksene dik yönde ortaya çıkar.

Huygens ilkesine göre, çift kırılma ile, kristal sınırına ulaşan bir dalganın yüzeyindeki her noktada, kristalde yayılan iki temel dalga aynı anda ortaya çıkar (sıradan ortamlarda olduğu gibi bir değil!).

Bir dalganın her yöne yayılma hızı aynıdır; dalga küresel bir şekle sahiptir ve denir sıradan. Başka bir dalganın kristalin optik ekseni yönünde yayılma hızı, sıradan bir dalganın hızıyla aynıdır ve optik eksene dik yönde ondan farklıdır. Dalga elipsoidal bir şekle sahiptir ve denir olağanüstü(Şekil 5).

Pirinç. 5. Bir kristalde olağan (o) ve sıra dışı (e) dalgaların yayılması

çift ​​kırılma ile.

Prizma Nicolas. Polarize ışık elde etmek için Nicolas polarizasyon prizması kullanılır. Kalsitten belirli bir şekil ve büyüklükte bir prizma kesilir, ardından çapraz bir düzlem boyunca kesilir ve Kanada balsamı ile birbirine yapıştırılır. Bir ışık huzmesi prizmanın ekseni boyunca üst yüzeye düştüğünde (Şekil 6), olağanüstü ışın yapıştırma düzlemine daha küçük bir açıyla düşer ve neredeyse yön değiştirmeden geçer. Sıradan bir ışın, Kanada balsamı için toplam yansıma açısından daha büyük bir açıyla düşer, yapıştırma düzleminden yansıtılır ve prizmanın kararmış kenarı tarafından emilir. Bir Nicolas prizması, titreşim düzlemi prizmanın ana düzleminde yer alan tamamen polarize ışık üretir.

Pirinç. 6. Nicolas prizması. Sıradan geçiş şeması

ve olağanüstü ışınlar.

Dikroizm. Sıradan ve olağanüstü ışınları farklı şekilde emen kristaller vardır. Dolayısıyla, bir doğal ışık huzmesi optik eksen yönüne dik bir turmalin kristaline yönlendirilirse, o zaman yalnızca birkaç milimetrelik bir plaka kalınlığında sıradan ışın tamamen emilecek ve yalnızca olağanüstü bir ışın ortaya çıkacaktır. kristal (Şekil 7).

Pirinç. 7. Işığın turmalin kristalinden geçişi.

Sıradan ve olağanüstü ışınların soğurulmasının farklı doğasına denir. absorpsiyon anizotropisi, veya dikroizm. Böylece turmalin kristalleri polarizör olarak da kullanılabilir.

Polaroidler.Şu anda polarizörler yaygın olarak kullanılmaktadır Polaroidler. Bir polaroid yapmak için, iki cam veya pleksiglas plaka arasına, ışığı polarize eden dikroik bir maddenin (örneğin, iyodokinon sülfat) kristallerini içeren şeffaf bir film yapıştırılır. Film üretim prosesi sırasında kristaller, optik eksenleri paralel olacak şekilde yönlendirilir. Bu sistemin tamamı çerçeveye sabitlenmiştir.

Polaroidlerin düşük maliyeti ve geniş alana sahip plakalar üretilebilmesi, pratikte yaygın kullanımını sağlamıştır.

Polarize ışığın analizi. Işığın doğasını ve polarizasyon derecesini incelemek için cihazlar denir. analizörler. Analizörler, doğrusal polarize ışık - polarizörler üretmek için kullanılan, ancak uzunlamasına eksen etrafında dönmeye uyarlanmış cihazların aynısını kullanır. Analizör yalnızca ana düzlemiyle çakışan titreşimleri iletir. Aksi takdirde analizörden yalnızca bu düzleme denk gelen titreşim bileşeni geçer.

Analizöre giren ışık dalgası doğrusal polarize ise analizörden çıkan dalganın yoğunluğu Malus yasası:

,

burada I 0 gelen ışığın yoğunluğudur, φ gelen ışığın düzlemleri ile analizör tarafından iletilen ışık arasındaki açıdır.

Işığın polarizör-analizör sisteminden geçişi Şekil 2'de şematik olarak gösterilmiştir. 8.

Pirinç. 8. Işığın polarizör-analizör sisteminden geçiş diyagramı (P - polarizör,

A – analizör, E – ekran):

a) polarizörün ve analizörün ana düzlemleri çakışıyor;

b) polarizörün ve analizörün ana düzlemleri belirli bir açıda yerleştirilmiştir;

c) polarizörün ve analizörün ana düzlemleri karşılıklı olarak diktir.

Polarizörün ve analizörün ana düzlemleri çakışırsa, ışık tamamen analizörün içinden geçer ve ekranı aydınlatır (Şekil 7a). Belirli bir açıda bulunurlarsa, ışık analizörden geçer ancak zayıflar (Şekil 7b), bu açı ne kadar fazla olursa, bu açı 90 0'a o kadar yakın olur. Bu düzlemler karşılıklı olarak dik ise ışık analizör tarafından tamamen söndürülür (Şekil 7c).

Polarize ışığın titreşim düzleminin dönüşü. Polarimetri. Bazı kristaller ve organik madde çözeltileri, içlerinden geçen polarize ışığın salınım düzlemini döndürme özelliğine sahiptir. Bu maddelere denir optik olarak A aktif. Bunlara şekerler, asitler, alkaloidler vb. dahildir.

Çoğu optik olarak aktif madde için, polarizasyon düzlemini sırasıyla saat yönünde ve saat yönünün tersine döndüren (ışına bakan bir gözlemci için) iki modifikasyonun varlığı keşfedilmiştir. İlk değişikliğin adı sağa dönen veya pozitif, ikinci - Solak, veya negatif.

Kristal olmayan bir durumdaki bir maddenin doğal optik aktivitesi, moleküllerin asimetrisinden kaynaklanmaktadır. Kristalli maddelerde optik aktivite, moleküllerin kafes içindeki düzeninin özelliklerine göre de belirlenebilir.

Katılarda, polarizasyon düzleminin dönme açısı φ, ışık ışınının gövdedeki yolunun uzunluğu d ile doğru orantılıdır:

nerede α – dönme kapasitesi (belirli dönme), maddenin türüne, sıcaklığına ve dalga boyuna bağlı olarak değişir. Sol ve sağ elini kullanan modifikasyonlar için dönme yetenekleri büyüklük açısından aynıdır.

Çözümler için polarizasyon düzleminin dönme açısı

,

burada α spesifik rotasyondur, c ise çözeltideki optik olarak aktif maddenin konsantrasyonudur. α'nın değeri optik olarak aktif maddenin ve çözücünün doğasına, sıcaklığına ve ışığın dalga boyuna bağlıdır. Spesifik rotasyon– bu, 20 0 C sıcaklıkta ve λ = 589 nm ışık dalga boyunda, 100 cm3 çözelti başına 1 gram madde konsantrasyonunda, 1 dm kalınlığındaki bir çözelti için 100 kat artan dönme açısıdır. Bu ilişkiye dayalı olarak c konsantrasyonunu belirlemek için çok hassas bir yönteme denir. polarimetri (sakarimetri).

Polarizasyon düzleminin dönüşünün ışığın dalga boyuna bağımlılığına denir. rotasyonel dağılım.İlk yaklaşım için, elimizde Biot yasası:

burada A, maddenin doğasına ve sıcaklığa bağlı bir katsayıdır.

Klinik ortamda yöntem polarimetriİdrardaki şeker konsantrasyonunu belirlemek için kullanılır. Bunun için kullanılan cihaza denir sakarimetre(Şekil 9).

Pirinç. 9. Sakarimetrenin optik tasarımı:

Ben doğal bir ışık kaynağıdır;

C - cihazın çalışmasının koordinasyonunu sağlayan ışık filtresi (monokromatör)

Biyo Hukuk ile;

L – çıkışta paralel bir ışık huzmesi üreten bir toplama merceği;

P – polarizör;

K – test solüsyonlu tüp;

A – bölmeli dönen bir D diskine monte edilmiş analizör.

Bir çalışma yürütürken, analizör ilk önce test çözümü olmadan görüş alanının maksimum karartılmasına ayarlanır. Daha sonra cihaza solüsyon içeren bir tüp yerleştirilir ve analiz cihazı döndürülerek görüş alanı tekrar karartılır. Analizörün döndürülmesi gereken iki açıdan küçük olanı, incelenen maddenin dönme açısıdır. Çözeltideki şeker konsantrasyonu açıdan hesaplanır.

Hesaplamaları basitleştirmek için, çözelti içeren tüp, analizörün dönme açısı (derece cinsinden) sayısal olarak konsantrasyona eşit olacak kadar uzun yapılır. İleçözelti (100 cm3 başına gram cinsinden). Glikoz tüpünün uzunluğu 19 cm'dir.

Polarizasyon mikroskobu. Yöntem dayanmaktadır anizotropi Polarize ışıkta gözlemlendiğinde ortaya çıkan hücre ve dokuların bazı bileşenleri. Paralel olarak düzenlenmiş moleküllerden veya bir yığın halinde düzenlenmiş disklerden oluşan yapılar, yapıdaki parçacıkların kırılma indisinden farklı bir kırılma indisine sahip bir ortama sokulduğunda, çift ​​kırılma. Bu, yapının yalnızca polarizasyon düzlemi parçacıkların uzun eksenlerine paralel olduğunda polarize ışığı ileteceği anlamına gelir. Parçacıklar içsel çift kırılma göstermediğinde bile bu durum geçerlidir. Optik anizotropi kas, bağ dokusu (kollajen) ve sinir liflerinde gözlenir.

İskelet kaslarının adı " çizgili" kas lifinin bireysel bölümlerinin optik özelliklerindeki farklılıklarla ilişkilidir. Doku maddesinin dönüşümlü olarak daha koyu ve daha açık alanlarından oluşur. Bu, elyafın çapraz çizgilerini verir. Kas liflerinin polarize ışık altında incelenmesi, daha karanlık alanların daha belirgin olduğunu ortaya koymaktadır. anizotropik ve özelliklere sahip çift ​​kırılma, daha karanlık alanlar ise izotropik. Kollajen fiberler anizotropiktir, optik eksenleri fiber ekseni boyunca yerleştirilmiştir. Kağıt hamuru kabuğundaki miseller nörofibriller aynı zamanda anizotropiktir, ancak optik eksenleri radyal yönlerde bulunur. Bu yapıların histolojik incelenmesi için polarizasyon mikroskobu kullanılır.

Polarizasyon mikroskobunun en önemli bileşeni, ışık kaynağı ile kapasitör arasında bulunan polarizördür. Ek olarak, mikroskopta dönen bir tabla veya numune tutucu, objektif ile göz merceği arasına yerleştirilmiş, ekseni polarizörün eksenine dik olacak şekilde takılabilen bir analizör ve bir kompansatör bulunur.

Polarizör ve analizör kesiştiğinde ve nesne eksik olduğunda veya izotropik, alan eşit derecede karanlık görünüyor. Çift kırılımlı bir nesne varsa ve ekseni polarizasyon düzlemine 0 0 veya 90 0 dışında bir açıda olacak şekilde konumlandırılmışsa, polarize ışığı iki bileşene ayıracaktır - düzleme paralel ve dik. analizör. Sonuç olarak, ışığın bir kısmı analizörden geçecek ve nesnenin karanlık bir arka plana karşı parlak bir görüntüsü elde edilecektir. Nesne döndükçe görüntünün parlaklığı değişecek ve polarizöre veya analizöre göre 45°'lik bir açıda maksimuma ulaşacaktır.

Polarizasyon mikroskobu, biyolojik yapılardaki (örneğin kas hücreleri) moleküllerin yönelimini incelemek ve ayrıca sarmal yapıyı tanımlayan diğer yöntemler (örneğin, hücre bölünmesi sırasında mitotik iğ) kullanılarak görünmeyen yapıları gözlemlemek için kullanılır.

Polarize ışık, kemik dokusunda meydana gelen mekanik stresleri değerlendirmek için simüle edilmiş koşullar altında kullanılır. Bu yöntem, mekanik yüklerin etkisi altında başlangıçta izotropik katılarda optik anizotropinin ortaya çıkmasından oluşan fotoelastisite olgusuna dayanmaktadır.

KIRINIM IZGARASININ KULLANILMASIYLA IŞIĞIN DALGA BOYUNU BELİRTME

Işık girişimi. Işık girişimi, ışık dalgaları üst üste geldiğinde ve bunlara güçlenme veya zayıflama eşlik ettiğinde ortaya çıkan bir olgudur. Tutarlı dalgalar üst üste bindirildiğinde kararlı bir girişim deseni ortaya çıkar. Tutarlı dalgalar, eşit frekanslara ve aynı fazlara sahip veya sabit bir faz kaymasına sahip olan dalgalardır. Girişim sırasında ışık dalgalarının güçlendirilmesi (maksimum durum), Δ'nın çift sayıda yarım dalga boyu içermesi durumunda meydana gelir:

Nerede k – maksimum sıra, k=0,±1,±2,±,…±n;

λ – ışık dalga boyu.

Optik yol farkı Δ tek sayıda yarım dalga boyu içeriyorsa, girişim sırasında ışık dalgalarının zayıflaması (minimum koşul) gözlemlenir:

Nerede k – minimum sipariş.

İki ışının yolundaki optik fark, kaynaklardan girişim deseninin gözlem noktasına kadar olan mesafelerdeki farktır.

İnce filmlerde girişim. Güneş ışığıyla aydınlatıldığında su yüzeyindeki gazyağı lekesinde, sabun köpüğünde ince filmlerde girişim gözlemlenebilir.

Işın 1'in ince bir filmin yüzeyine düşmesine izin verin (bkz. Şekil 2). Hava-film sınırında kırılan ışın filmi geçerek iç yüzeyinden yansır, filmin dış yüzeyine yaklaşır, film-hava sınırında kırılır ve ışın dışarı çıkar. Demeti 2, ışın 1'e paralel uzanan ışının çıkış noktasına yönlendiriyoruz. Işın 2, ışının üzerine bindirilen filmin yüzeyinden yansıyor ve her iki ışın da girişim yapıyor.

Film çok renkli ışıkla aydınlatıldığında gökkuşağı resmi elde ederiz. Bu, filmin kalınlığının eşit olmamasıyla açıklanmaktadır. Sonuç olarak, farklı dalga boylarına (renkli sabun filmleri, bazı böceklerin ve kuşların kanatlarının yanardöner renkleri, su yüzeyindeki yağ veya yağ filmleri vb.) karşılık gelen farklı büyüklükte yol farklılıkları ortaya çıkar.

Işık girişimi, interferometre adı verilen cihazlarda kullanılır. İnterferometreler, iki ışının mekansal olarak ayrılması ve aralarında belirli bir yol farkı oluşturulması için kullanılabilen optik cihazlardır. İnterferometreler, kısa mesafelerde yüksek doğruluk derecesiyle dalga boylarını, maddelerin kırılma indislerini belirlemek ve optik yüzeylerin kalitesini belirlemek için kullanılır.

Sıhhi ve hijyenik amaçlar için, zararlı gazların içeriğini belirlemek için interferometre kullanılır.

Bir interferometre ve bir mikroskobun (girişim mikroskobu) kombinasyonu, biyolojide kırılma indeksini, kuru madde konsantrasyonunu ve şeffaf mikro nesnelerin kalınlığını ölçmek için kullanılır.

Huygens-Fresnel prensibi. Huygens'e göre, birincil dalganın belirli bir anda ortamda ulaştığı her nokta, ikincil dalgaların kaynağıdır. Fresnel, Huygens'in bu pozisyonunu açıklığa kavuşturdu ve ikincil dalgaların tutarlı olduğunu ekledi. üst üste bindirildiğinde kararlı bir girişim deseni üreteceklerdir.

Işığın kırınımı. Işığın kırınımı, ışığın doğrusal yayılımdan sapması olgusudur.

Tek bir yarıktan paralel ışınlarda kırınım. Hedef genişliğine izin ver V paralel bir monokromatik ışık ışını düşüyor (bkz. Şekil 3):

Işınların yoluna bir mercek yerleştirilmiştir L , ekranın bulunduğu odak düzleminde e . Işınların çoğu kırınıma uğramaz; yönlerini değiştirmezler ve mercek tarafından odaklanırlar L ekranın ortasında, merkezi bir maksimum veya sıfır dereceli bir maksimum oluşturur. Eşit kırınım açılarında kırılan ışınlar φ , ekranda maksimum 1,2,3,… oluşturacak N - büyüklük sıraları.

Böylece, monokromatik ışıkla aydınlatıldığında paralel ışınlardaki bir yarıktan elde edilen kırınım deseni, ekranın ortasında maksimum aydınlatmaya sahip bir ışık şerididir, ardından koyu bir şerit (minimum 1. dereceden) vardır, ardından bir ışık vardır. şerit (1. sıranın maksimumu), koyu bant (minimum 2. sıra), maksimum 2. sıra vb. Kırınım deseni merkezi maksimuma göre simetriktir. Yarık beyaz ışıkla aydınlatıldığında ekranda bir renkli şeritler sistemi oluşur; yalnızca merkezi maksimum gelen ışığın rengini koruyacaktır.

Şartlar maksimum Ve dk. kırınım. Optik yol farkı varsa Δ tek sayıda segment eşit olduğunda ışık yoğunluğunda bir artış gözlenir ( maksimum kırınım):

Nerede k – maksimum sırası; k =±1,±2,±…,± N;

λ – dalga boyu.

Optik yol farkı varsa Δ eşit sayıda segment varsa, ışık yoğunluğunda bir zayıflama gözlenir ( dk. kırınım):

Nerede k – minimum sipariş.

Kırınım ızgarası. Bir kırınım ızgarası, ışığın geçişine karşı opak olan alternatif şeritlerden ve ışığa karşı şeffaf olan eşit genişlikte şeritlerden (yarıklar) oluşur.

Bir kırınım ızgarasının temel özelliği periyodudur. D . Kırınım ızgarasının periyodu, şeffaf ve opak şeritlerin toplam genişliğidir:

Optik cihazlarda cihazın çözünürlüğünü arttırmak için bir kırınım ızgarası kullanılır. Bir kırınım ızgarasının çözünürlüğü spektrumun sırasına bağlıdır k ve vuruş sayısı hakkında N :

Nerede R - çözünürlük.

Kırınım ızgarası formülünün türetilmesi. Kırınım ızgarasına iki paralel ışın yönlendirelim: 1 ve 2, böylece aralarındaki mesafe ızgara periyoduna eşit olsun D .

noktalarda A Ve İÇİNDE 1. ve 2. ışınlar kırılır ve belirli bir açıyla doğrusal yönden sapar φ – kırınım açısı.

Işınlar Ve mercekle odaklanmış L merceğin odak düzleminde bulunan ekrana (Şek. 5). Her bir ızgara yarığı, ikincil dalgaların kaynağı olarak düşünülebilir (Huygens-Fresnel prensibi). Ekranda D noktasında girişim deseninin maksimumunu gözlemliyoruz.

noktadan A ışın yolunda dikmeyi bırakın ve C noktasını alın. üçgeni düşünün ABC : dik üçgen, ÐVAS=Ðφ kenarları birbirine dik olan açılar gibi. İtibaren Δ ABC:

Nerede AB=d (inşaat yoluyla),

CB = Δ – optik yol farkı.

D noktasında maksimum girişim gözlemlediğimiz için, o zaman

Nerede k – maksimum sırası,

λ – ışık dalga boyu.

Değerleri değiştirme AB=d, formülüne günah :

Buradan şunu anlıyoruz:

Genel olarak kırınım ızgarası formülü şöyledir:

± işaretleri ekrandaki girişim deseninin merkezi maksimuma göre simetrik olduğunu gösterir.

Holografinin fiziksel temelleri. Holografi, kırınım ve dalga girişimi olgularına dayanan bir dalga alanını kaydetme ve yeniden oluşturma yöntemidir. Normal bir fotoğrafta yalnızca bir nesneden yansıyan dalgaların yoğunluğu kaydediliyorsa, dalgaların fazları holograma ek olarak kaydedilir; bu, nesne hakkında ek bilgi sağlar ve kişinin üç boyutlu bir görüntüsünün elde edilmesine olanak tanır. nesne.

1308. Bir ışının iki farklı ortam arasındaki arayüzden kırılmadan geçmesi mümkün müdür? Evet ise, hangi koşullar altında?
Evet. İki farklı ortam arasındaki arayüze dikey düşme koşulu altında.

1309. Işık hızı nedir:
a) suda,
b) camda,
c) elmasla mı?

1310. Bir ışık ışını sudan cama geçtiğinde camın suya göre kırılma indisini hesaplayın.

1311. Şekil 161, bir cam plakanın kenarına eğik olarak giden ve daha sonra havaya çıkan bir ışını göstermektedir. Işının havadaki yolunu çizin.

1312. Şekil 162'de havadan bir cam plakanın yüzeyine düşen, içinden geçen ve havaya çıkan ışın gösterilmektedir. Işının yolunu çizin.

1313. Havadan gelen bir ışın A ortamına girer (Şekil 163). A ortamının kırılma indisini bulun.

1314. Havanın optik yoğunluğu Dünya yüzeyine yaklaştıkça artar. Bu, ışının atmosfere giren yolunu nasıl etkileyecektir:
a) dikey olarak,
b) eğik olarak mı?
A) Atmosfere dikey olarak giren ışının hızı azalır
B) Atmosfere eğik olarak giren bir ışın için hız azalacak ve yörünge bükülecektir.

1315. Kalın camdan baktığınızda nesneler yerinden çıkmış gibi görünür. Neden?
Çünkü camdan geçen ışık ışınları kırılır. Böylece yönünü değiştiriyor.

1316. Neden gökyüzündeki gezegenler eşit bir ışıkla parlıyor ve yıldızlar neden parlıyor?

1317. Ay küreseldir, ancak Dünya'dan bize yüzeyi dışbükey değil düz görünür. Neden?

1318. Suyun içinden aşağıya baktığımızda rezervuarın dibine doğru olduğundan daha yakın görünüyor. Neden?
Çünkü ışık su-hava arayüzünden geçerken kırılır. Ve alt kısım gerçekte olduğundan daha yakın görünüyor.

1319*. Önceki problemi okuyun. Gerçek derinliğin görünen derinlikten kaç kat daha büyük olduğunu belirleyin.

1320*. Taş nehrin dibinde 2 m derinlikte bulunmaktadır (Şek. 164). Yukarıdan bakarsak bize hangi derinlikte görünecektir?

1321. Düz bir çubuk suya indirilir (Şek. 165). Gözlemci yukarıdan bakar. Çubuğun ucunu nasıl görüyor?

1322. Suyun içinde havayla dolu içi boş bir cam prizma vardır. Böyle bir prizmanın kırıcı yüzlerinden birine gelen ışının yolunu çizin. Böyle bir prizmanın içinden geçen ışık ışınını iki kez tabana doğru saptırdığını söyleyebilir miyiz?
Bir ışın sudan havaya geçtiğinde ışın yatay olarak yukarıya doğru sapar, çünkü Havadaki kırılma açısı sudaki geliş açısından daha büyüktür. Işın prizmadan geçtikten sonra hava-su arayüzüne düşer. Daha sonra biraz daha yukarı doğru saparak kırılır.

1323. Suyun kırılma indisi 1,33, terebentin ise 1,51'dir. Terebentin'in suya göre kırılma indisini bulun.

1325. Kırılma indisi 2,4 olan bir elmastaki ışığın hızını belirleyin.

1326. Gelme açısı 45° ve camın kırılma indisi 1,72 ise ışının camdan havaya geçerken izlediği yolu çizin.

1327. Kaya tuzu için toplam iç yansımanın sınır açısını bulun (n=1.54).

1328. Eğer kiriş 60° açıyla düşüyorsa, d=3 cm kalınlığındaki düzlemsel paralel cam plakadan geçerken kirişin yer değiştirmesini belirleyin. Camın kırılma indisi n=1,51.

1329. Plaka maddesinin kırılma indisinin 1,51 olduğunu varsayarak, arka tarafı gümüşlenmiş, 1 cm kalınlığında düz paralel bir plakanın ön yüzeyinden 4 cm uzaklıkta bulunan bir nesnenin görüntüsünün konumunu bulun.

1330. Kalın bir cam plaka tamamen suya daldırılmıştır. Havadan gelen ışının su ve levha boyunca izlediği yolu çiziniz. (Cam optik olarak sudan daha yoğun bir ortamdır).

1331. Bazen pencereden gördüğümüz nesneler kavisli gibi görünür. Neden?
Çünkü cam tam olarak düzgün ve pürüzsüz değildir. Bunun nedeni camın optik düzleminin düzgün olmayan dağılımıdır.

1332. Şekil 166, üçgen prizmanın önüne yerleştirilmiş bir nokta ışık kaynağı S'yi göstermektedir. S'ye bir prizmadan bakarsak bu nokta bize nerede görünecektir? Işınların yolunu çizin.

1333. Işık huzmesi, cam dikdörtgen üçgen prizmanın yüzlerinden birine dik olarak gider (Şekil 167). Işının prizmadan geçen yolunu çizin.

Işıkla ilişkili süreçler fiziğin önemli bir bileşenidir ve günlük hayatımızın her yerinde bizi kuşatır. Bu durumda en önemlisi, modern optiğin dayandığı ışığın yansıma ve kırılma yasalarıdır. Işığın kırılması modern bilimin önemli bir parçasıdır.

Distorsiyon etkisi

Bu makale size ışığın kırılması olgusunun ne olduğunu, kırılma yasasının neye benzediğini ve bundan ne çıktığını anlatacaktır.

Fiziksel bir olgunun temelleri

Bir ışın, farklı optik yoğunluklara sahip iki şeffaf maddeyle ayrılmış bir yüzeye (örneğin, farklı camlar veya su) düştüğünde, ışınların bir kısmı yansıyacak, bir kısmı da ikinci yapıya nüfuz edecektir (örneğin, suda veya camda çoğalırlar). Bir ortamdan diğerine geçerken ışın genellikle yönünü değiştirir. Bu, ışığın kırılması olgusudur.
Işığın yansıması ve kırılması özellikle suda görülür.

Suda bozulma etkisi

Sudaki şeylere bakıldığında çarpık görünüyorlar. Bu özellikle hava ve su arasındaki sınırda fark edilir. Görsel olarak su altındaki nesneler hafifçe sapmış gibi görünür. Tanımlanan fiziksel olay, suda tüm nesnelerin çarpık görünmesinin tam olarak nedenidir. Işınlar cama çarptığında bu etki daha az fark edilir.
Işığın kırılması, güneş ışınının bir ortamdan (yapıdan) diğerine geçtiği anda hareket yönündeki değişiklik ile karakterize edilen fiziksel bir olgudur.
Bu süreci daha iyi anlamak için havadan suya çarpan bir ışın örneğini düşünün (cam için olduğu gibi). Ara yüzey boyunca dik bir çizgi çizilerek ışık ışınının kırılma ve geri dönüş açısı ölçülebilir. Bu indeks (kırılma açısı), akış suya (camın içine) nüfuz ettikçe değişecektir.
Dikkat etmek! Bu parametre, bir ışın birinci yapıdan ikinciye girdiğinde iki maddenin ayrılmasına çizilen dikin oluşturduğu açı olarak anlaşılmaktadır.

Kiriş Geçişi

Aynı gösterge diğer ortamlar için de tipiktir. Bu göstergenin maddenin yoğunluğuna bağlı olduğu tespit edilmiştir. Eğer ışın daha az yoğun bir yapıdan daha yoğun bir yapıya düşerse, oluşan distorsiyon açısı daha büyük olacaktır. Ve eğer tam tersi ise, o zaman daha azdır.
Aynı zamanda düşüşün eğimindeki bir değişiklik de bu göstergeyi etkileyecektir. Ancak aralarındaki ilişki sabit kalmıyor. Aynı zamanda sinüslerinin oranı, aşağıdaki formülle yansıtılan sabit bir değer olarak kalacaktır: sinα / sinγ = n, burada:

• n, her bir spesifik madde (hava, cam, su vb.) için tanımlanan sabit bir değerdir. Dolayısıyla bu değerin ne olacağı özel tablolar kullanılarak belirlenebilir;
• α – geliş açısı;
• γ – kırılma açısı.

Bu fiziksel olguyu belirlemek için kırılma yasası oluşturuldu.

Fiziksel kanun

Işık akılarının kırılma yasası, şeffaf maddelerin özelliklerini belirlememizi sağlar. Kanunun kendisi iki hükümden oluşmaktadır:

• ilk bölüm. Kiriş (olay, değiştirilmiş) ve örneğin hava ve su (cam vb.) sınırındaki geliş noktasında restore edilen dikey aynı düzlemde bulunacaktır;
• ikinci kısım. Geliş açısının sinüsünün, sınırı geçerken oluşan aynı açının sinüsüne oranı sabit bir değer olacaktır.

Kanunun açıklaması

Bu durumda ışın ikinci yapıdan çıkıp birinciye geçtiği anda (örneğin ışık akısı havadan camdan geçip tekrar havaya geçtiğinde) bir distorsiyon etkisi de oluşacaktır.

Farklı nesneler için önemli bir parametre

Bu durumda ana gösterge, geliş açısının sinüsünün benzer bir parametreye oranıdır, ancak distorsiyon için. Yukarıda açıklanan kanundan da anlaşılabileceği gibi bu gösterge sabit bir değerdir.
Üstelik düşüş eğiminin değeri değiştiğinde benzer bir gösterge için de aynı durum tipik olacaktır. Bu parametre büyük önem taşımaktadır çünkü şeffaf maddelerin ayrılmaz bir özelliğidir.

Farklı nesneler için göstergeler

Bu parametre sayesinde cam türlerini ve çeşitli değerli taşları oldukça etkili bir şekilde ayırt edebilirsiniz. Çeşitli ortamlarda ışığın hızının belirlenmesi açısından da önemlidir.

Dikkat etmek! Işık akışının en yüksek hızı boşluktadır.

Bir maddeden diğerine geçerken hızı azalacaktır. Örneğin kırılma indisi en yüksek olan elmasta fotonun yayılma hızı havanınkinden 2,42 kat daha fazla olacaktır. Suda 1,33 kat daha yavaş yayılırlar. Farklı cam türleri için bu parametre 1,4 ile 2,2 arasında değişmektedir.

Dikkat etmek! Bazı camların kırılma indisi 2,2 olup elmasa (2,4) çok yakındır. Bu nedenle bir cam parçasını gerçek bir elmastan ayırmak her zaman mümkün olmuyor.

Maddelerin optik yoğunluğu

Işık, farklı optik yoğunluklarla karakterize edilen farklı maddelerden geçebilir. Daha önce de söylediğimiz gibi bu yasayı kullanarak ortamın (yapının) yoğunluk özelliğini belirleyebilirsiniz. Ne kadar yoğun olursa ışığın onun içinde yayılma hızı da o kadar yavaş olur. Örneğin cam veya su optik olarak havadan daha yoğun olacaktır.
Bu parametre sabit bir değer olmasının yanı sıra ışık hızının iki maddedeki oranını da yansıtır. Fiziksel anlam aşağıdaki formülle görüntülenebilir:

Bu gösterge, bir maddeden diğerine geçerken fotonların yayılma hızının nasıl değiştiğini anlatır.

Bir diğer önemli gösterge

Bir ışık akısı şeffaf nesnelerin içinden geçtiğinde polarizasyonu mümkündür. Dielektrik izotropik ortamdan ışık akısının geçişi sırasında gözlenir. Fotonlar camdan geçtiğinde polarizasyon meydana gelir.

Polarizasyon etkisi

İki dielektrik sınırındaki ışık akısının geliş açısı sıfırdan farklı olduğunda kısmi polarizasyon gözlenir.

Polarizasyon derecesi, geliş açılarının ne olduğuna bağlıdır (Brewster yasası).

Tam iç yansıma

Kısa gezimizi sonlandırırken, böyle bir etkiyi tam bir iç yansıma olarak düşünmek hala gerekli.

Tam ekran olgusu Bu etkinin ortaya çıkması için, maddeler arasındaki arayüzde daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama geçiş anında ışık akısının geliş açısının arttırılması gerekir. Bu parametrenin belirli bir sınır değeri aşması durumunda bu bölümün sınırına gelen fotonlar tamamen yansıtılacaktır. Aslında bu bizim istediğimiz olgu olacaktır.

Onsuz fiber optik yapmak imkansızdı.

Çözüm

Işık akısı davranışının pratik uygulaması, hayatımızı iyileştirecek çeşitli teknik cihazlar yaratarak çok şey kazandırdı. Aynı zamanda ışık henüz tüm olanaklarını insanlığa açıklamadı ve pratik potansiyeli henüz tam olarak gerçekleşmedi.
Kendi elinizle bir kağıt lamba nasıl yapılır