Plygiant o olau - hanes y cysyniad ffisegol

Myfyrio a plygiant golau yn cyfeirio at y nifer o ffenomenau ffisegol, ar agor o ganlyniad i arsylwi uniongyrchol, heb gynnal arbrofion labordy. Am y tro cyntaf rydym yn sôn am y peth yng Ngwlad Groeg hynafol, ond mae'r rhan fwyaf ffisegwyr yn tueddu i feddwl bod y ffaith hon yn hysbys o'r blaen. Dim ond y gwyddonydd cyntaf i geisio rhoi esboniad rhesymegol ar gyfer nifer o ffeithiau a sefydlwyd empirig daeth Cleomedes, a oedd yn byw yn yr wyf ganrif OC yn yr hyn sy'n awr yn Gwlad Groeg. Ger ei fron ef, a ddisgrifir Euclid ffenomen hon trwy arsylwi modrwy gorwedd ar waelod y ffiol, sydd ar ongl benodol nid oedd yn amlwg i'r sylwedydd, ond os byddwch yn dechrau arllwys dŵr i mewn piser, yna ar ôl peth amser heb newid y ongl o farn ar y sylwedydd yn gallu gweld gorwedd ar waelod y addurno. Ond fel esboniad manwl o'r profiad hwn Euclid yn dal oedd yn rhoi y gwyddonydd cyntaf i astudio yn fanwl y plygiant ystyried yn Cleomedes.

Destun ei astudiaeth oedd plygiant mewn dŵr - nodir fod os ffon hir drochi mewn dŵr fel bod rhan benodol aros ar yr wyneb, mae plygiant gweledol ar y rhyngwyneb o aer a dŵr. Ond mewn gwirionedd, mae'r ffon yn parhau i fod yn gyfan, a dyna pam y rheswm am effaith optegol hwn yn y twyll gweledol?

Ymchwilio ffenomen hon yn agosach, nododd Cleomedes pan y golau yn mynd i mewn o gyfrwng llai dwys i fwy dwys, gan gadw cyfeiriad letraws (hynny yw, cael ongl gymharu â'r ffin rhwng dau gyfrwng), cyfrwng cael dwysedd uwch, yn gwrthod i serth cyfeiriad.

Roedd yn plygiant tebyg esboniodd gallu gweld yr haul am beth amser ar ôl machlud haul.

Rhoddodd Cleomedes dim ond y nodwedd mwyaf cyffredinol y blygiant golau a ddisgrifir yn unig ar ffurf rhai arbrofion cyntefig, gan roi, fodd bynnag, darlun gweddol gyflawn o'r deddfau cyffredinol y broses hon. Yn ddiweddarach ysgolhaig Groeg arall, a oedd yn byw ganrif yn ddiweddarach Cleomedes, parhaodd ymchwil wyddonol, a ddechreuwyd gan ei ragflaenydd, a bron ddaeth yn agos at ddatod deddfau ffiseg, sy'n refracts y trawst golau.

Mae cael nifer ddigon mawr o arbrofion, Klavdiy Ptolemey gallu sefydlu yr ongl yn fras y mae'r golau yn cael ei blygu mewn amgylchedd penodol. Felly, ar gyfer plygiant digwydd ar y cyfnod pontio o'r dyfnder trawst yn y gwydr dŵr, yr ongl blygiant yw 0.88 yr ongl drawiad. Ar gyfer hylifau eraill, y gwerth hwn yn cael ei newid - ar gyfer aer a dŵr, mae'n yn hafal i 0.76, ac yn yr awyr a gwydr 0.67.

Ond mae'r sefydliad yn llawn o ddeddfau, sy'n rhedeg y plygiant golau, cymerodd ychydig mwy o ganrifoedd. Mae mwy nag un genhedlaeth o wyddonwyr sy'n ymwneud â gwella gwybodaeth bresennol, a'r fersiwn derfynol fformiwla plygiant cael ei briodoli i René Descartes, yr enwog Ffrengig ffisegydd-naturiaethwr.

Yn y fersiwn gwreiddiol fformiwla y gwyddonydd Iseldiroedd W. Snell ar gyfer cyfrifo ongl drawiad yn edrych fel a ganlyn:

n = sin (a) / bechod (b).

Mewn geiriau eraill, mae'r mynegai plygiannol y golau ar gyfer dau cyfryngau penodol yn natur cyson a digyfnewid ac yw cymhareb sin yr ongl drawiad ar y sin yr ongl blygiant.

gwblhau yn olaf yr astudiaeth a disgrifiad o'r plygiant y golau pan drawodd o un cyfrwng i un arall, fel y dywedwyd, Rene Dekart. Roedd yn cymharu ei syndod i'r dde nodweddu hanfod y broses phlygiant golau, ei gymharu gyda phêl yn hedfan yn yr awyr. Os yw'n yn ystod ei daith yn dod ar draws hances, yn eithaf ysgafn a thenau, mor hawdd i'w dorri ac yn parhau i symud, ef ddim ond yn colli rhai o'i gyflymder gwreiddiol, ac ychydig yn newid ongl y hedfan.