Y ffenomen o blygiant golau - mae'n ... Mae'r gyfraith o blygiant golau

Y ffenomen o blygiant golau - yn ffenomen naturiol sy'n digwydd bob tro y don yn teithio o un deunydd i un arall, wherein ei gyflymder yn amrywio. Yn weledol, mae'n ymddangos bod newid cyfeiriad lluosogi.

Ffiseg: plygiant golau

Os bydd y trawst digwyddiad taro y rhyngwyneb rhwng y ddau gyfrwng ar ongl o 90 °, yna dim byd yn digwydd, mae'n parhau i symud i'r un cyfeiriad ar ongl sgwâr i'r rhyngwyneb. Os yw'r ongl drawiad yn wahanol i 90 °, ffenomen plygiannol yn digwydd. Mae'r enghraifft hon yn cynhyrchu effeithiau rhyfedd fel y gwrthrych torasgwrn ymddangosiadol trochi rhannol mewn dŵr neu ydoedd, ond rhith a welwyd yn y tywod anialwch poeth.

Hanes o ddarganfod

Yn y CC ganrif ar hugain. e. rhoi cynnig ar daearyddwr Groegaidd a seryddwr Ptolemy i egluro'r plygiant fathemategol, ond mae'r gyfraith arfaethedig ganddo yn ddiweddarach drodd allan i fod yn annibynadwy. Yn yr unfed ganrif XVII. Datblygwyd mathemategydd Iseldiroedd WILLEBRORD SNELLIUS y gyfraith, sy'n pennu faint yn ymwneud â'r gymhareb y digwyddiad ac onglau blygu, a enwyd y mynegai o ddeunydd plygiant yn ddiweddarach. Yn wir, po fwyaf y sylwedd yn gallu refract goleuni, po uchaf y gyfradd. Pensil yn y dŵr "torri" oherwydd bod y pelydrau yn dod ohono, newid eich ffordd yn y rhyngwyneb awyr-ddŵr cyn cyrraedd y llygad. I'r siom Snell, nid yw wedi llwyddo i ddod o hyd i achos yr effaith hon.

Yn 1678, gwyddonydd Iseldiroedd arall Christiaan Huygens datblygu perthynas fathemategol sy'n esbonio'r arsylwadau Snell ac awgrymodd y dylai'r ffenomen o blygiant golau - yn ganlyniad i amrywio pa mor gyflym y mae'r trawst mynd trwy'r ddau amgylchedd. benderfynol Huygens bod yn rhaid i'r onglau agwedd o olau pasio drwy ddwy ddeunyddiau gyda gwahanol mynegeion o plygiant yn hafal i gymhareb ei cyflymder ym mhob deunydd. Felly, mae'n cael ei postulated bod mewn cyfrwng sydd â mynegai blygiannol uwch, y golau yn symud yn arafach. Mewn geiriau eraill, mae'r cyflymder golau drwy'r deunydd yn cyfrannedd gwrthdro i'r mynegai plygiannol. Er bod y gyfraith cadarnhawyd trwy arbrawf yn dilyn hynny, i lawer o ymchwilwyr ar y pryd nad oedd yn amlwg, t. I. Dim dull dibynadwy o fesur cyflymder goleuni. Mae gwyddonwyr yn credu nad yw'n dibynnu ar gyflymder y deunydd. Dim ond 150 o flynyddoedd ar ôl cyflymder Huygens 'o farwolaeth ysgafn ei fesur yn ddigon cywir, gan brofi ef yn iawn.

mynegai absoliwt o blygiant

mynegai blygiannol Absolute n o'r deunydd tryloyw neu deunydd yn cael ei ddiffinio fel y cyflymder cymharol y mae golau yn pasio perthynas therethrough i'r cyflymder in vacuo: n = c / v, lle mae c - cyflymder golau yn gwactod, ac v - yn y deunydd.

Yn amlwg, mae'r plygiant golau mewn gwactod, amddifad o unrhyw sylwedd yn absennol ac mae ffigur absoliwt 1. Ar gyfer deunyddiau tryloyw eraill y gwerth hwn yn fwy na 1. plygiant o olau yn yr awyr yn cael ei ddefnyddio i gyfrifo'r deunyddiau paramedrau anhysbys (1.0003).

cyfraith Snell

Rydym yn cyflwyno rhai diffiniadau:

• y trawst digwyddiad - drawst sy'n agos at y cyfrwng gwahanu;
• gollwng pwynt - y pwynt gwahanu lle mae'n disgyn;
• pelydr blygu adael y cyfryngau gwahanu;
• normal - llinell a dynnir berpendicwlar i'r gwahanu ar y pwynt achosion;
• ongl drawiad - yr ongl rhwng y normal a'r trawst digwyddiad;
• penderfynu y gall yr ongl plygiannol fel yr ongl rhwng y pelydryn blygu a'r normal.

Yn ôl y gyfraith blygiant:

1. Roedd y digwyddiad, mae'r pelydr blygu ac mae'r arferol yn yr un awyren.
2. Mae cymhareb y Sines o onglau o achosion a plygiant yw cymhareb y cyfernodau plygiant y cyfrwng cyntaf a'r ail: pechod i / bechod r = n r / n i.

Mae'r gyfraith o blygiant golau (Snell) yn disgrifio'r berthynas rhwng onglau y ddwy don a mynegeion o plygiant y ddau gyfrwng. Pan fydd ton yn pasio o lai cyfrwng plygiannol (ee aer) ar plygiannol (e.e. dŵr), ei gyflymder yn disgyn. I'r gwrthwyneb, pan fydd y golau yn pasio o'r dwr yn yr awyr, y cynnydd cyflymder. Bydd ongl drawiad i'r perthynas cyfrwng cyntaf i'r ongl arferol plygiant a'r ail yn amrywio yn gymesur â gwahaniaeth mewn indecs plygiant rhwng y ddau ddefnydd. Os ton yn pasio o canolig gyda cyfernod isel o ganolig gyda uwch, iddi wyro tuag at normal. Ac os i'r gwrthwyneb, bydd yn cael ei ddileu.

Mae'r mynegai blygiannol cymharol

cyfraith plygiant golau yn dangos bod y gymhareb o sin y digwyddiad ac onglau blygu cyfartal i gyson sy'n yw cymhareb y cyflymder goleuni yn y ddau gyfrwng.

_{pechod i / r r = n bechod} / n i = (c / v r) / (c / v i) = v ff / v r

Perthynas n _r / n _ff alw'n mynegai cymharol plygiant ar gyfer y sylweddau hyn.

Mae nifer o ffenomenau sydd yn deillio o blygiant a welir yn aml mewn bywyd bob dydd. Effaith "torri" pensil - un o'r rhai mwyaf cyffredin. Llygaid a'r ymennydd yn dilyn y pelydrau yn ôl i mewn i'r dŵr fel pe na baent yn cael eu plygu, ac yn dod o'r gwrthrych mewn llinell syth, gan greu delwedd rhithwir sy'n ymddangos ar ddyfnder llai.

gwasgariad

mesuriadau gofalus yn dangos bod y plygiant y donfedd golau allyriad neu liw yn cael dylanwad mawr. Mewn geiriau eraill, mae sylwedd wedi llawer indecs plygiant a all amrywio yn newid y lliw neu donfedd.

newid o'r fath yn digwydd ym mhob cyfrwng tryloyw ac fe'i gelwir gwasgariad. Mae rhywfaint o gwasgariad y deunydd penodol yn dibynnu ar sut y mae'r indecs plygiant yn amrywio gyda thonfedd. Gyda mwy o donfedd yn dod yn ffenomen llai amlwg o blygiant golau. Cadarnheir hyn gan y ffaith bod porffor refract mwy nag goch, gan fod ei donfedd yn fyrrach. Oherwydd gwasgariad yn y gwydr arferol yn digwydd golau hollti hysbys yn ei gydrannau.

ehangiad y golau

Ar ddiwedd y ganrif XVII, Syr Isaak Nyuton cynnal cyfres o arbrofion a arweiniodd at ei ddarganfod y sbectrwm gweladwy, ac wedi dangos bod golau gwyn yn cynnwys amrywiaeth archebu o liwiau yn amrywio o porffor drwy gorffen glas, gwyrdd, melyn, oren a choch. Gan weithio mewn ystafell dywyll, gosod Newton prism gwydr i mewn i cul treiddio trawst drwy dwll yn caeadau ffenestri. Wrth basio drwy brism yn ysgafn plygu - y gwydr i gyfleu ei ar sgrin mewn sbectrwm harchebu.

Newton i'r casgliad bod golau gwyn yn gymysgedd o liwiau gwahanol, a bod y prism "gwasgaru" y golau gwyn, plygu pob lliw o ongl wahanol. Ni allai Newton rhannu lliwiau drwy eu pasio drwy ail brism. Ond pan efe a osododd yr ail prism yn agos iawn at y cyntaf, fel bod yr holl liwiau gwasgaredig a aeth i mewn i'r ail prism, yr ymchwilwyr fod y lliwiau yn cael eu recombined eto i ffurfio golau gwyn. Mae'r darganfyddiad Profodd argyhoeddiadol cyfansoddiad spectral o olau y gellir eu rhannu ac yn gysylltiedig yn hawdd.

gwasgariad ffenomen yn chwarae rhan allweddol mewn nifer fawr o wahanol ffenomenau. Rainbow yn ganlyniad y blygiant golau yn diferyn o law, gan wneud yn olygfa drawiadol o'r dadelfennu spectral, yn debyg i'r hyn sy'n digwydd yn y prism.

Mae'r ongl gritigol ac yn adlewyrchiad mewnol

Wrth basio drwy gyfrwng â mynegai uwch o plygiant mewn cyfrwng gyda llwybr symudiad isaf y tonnau a ddiffinnir gan y ongl drawiad mewn cysylltiad â gwahanu o'r ddau ddefnydd. Os yw'r ongl drawiad yn fwy na gwerth penodol (yn dibynnu ar y mynegai o blygiant y ddau ddefnydd), bydd yn cyrraedd pwynt lle nad yw golau yn cael ei blygu yn y tymor canolig â mynegai is.

Critigol (neu'r cyfyngiad) ongl ddiffinio fel y ongl drawiad, gan arwain at yr ongl blygiant o 90 °. Mewn geiriau eraill, wrth i'r ongl drawiad llai na'r plygiant critigol yn digwydd, a phan fydd yn hafal iddo, mae'r trawst blygu yn pasio ar hyd y gofod gwahanu'r ddau ddefnydd. Os yw'r ongl drawiad yn fwy na'r critigol, y golau yn cael ei adlewyrchu yn ôl. Mae'r ffenomenon a elwir yn adlewyrchiad mewnol. Enghreifftiau o ei ddefnydd - diemwntau a ffibrau optegol. Mae'r diemwnt torri yn hyrwyddo adlewyrchiad mewnol. Mae'r rhan fwyaf o'r pelydrau dod i mewn drwy dop y diemwnt, yn cael eu hadlewyrchu nes iddynt gyrraedd y wyneb uchaf. Mae hyn yn beth sy'n rhoi eu glitter diamonds. Mae'r ffibr optegol yn gwydr "gwallt", mor denau pan fydd golau mynd i mewn i'r un pen, ni all ddianc. A dim ond pan fydd y trawst yn cyrraedd y pen arall, bydd yn gallu gadael y ffibr.

Deall a rheoli

Gall dyfeisiau optegol, yn amrywio o microsgopau a thelesgopau i camerâu, taflunyddion fideo, a hyd yn oed y llygad dynol yn dibynnu ar y ffaith y gall golau ganolbwyntio, plygu ac adlewyrchu.

Plygiant yn cynhyrchu ystod eang o ffenomenau, gan gynnwys mirages, enfys, rhithiau optegol. Oherwydd y plygiant o wydr trwchus-waliau o gwrw yn ymddangos i fod yn fwy cyflawn, a'r haul yn mynd i lawr am ychydig funudau yn ddiweddarach nag ydyw mewn gwirionedd. Mae miliynau o bobl yn defnyddio pŵer plygiannol i gywiro diffygion golwg gyda chymorth sbectol neu lensys cyffwrdd. Drwy ddeall adeiladau hyn o olau a rheoli, gallwn weld y manylion anweledig i'r llygad noeth, heb ystyried a ydynt ar sleid microsgop neu mewn galaeth bell.