La fórmula de la llei de refracció de la llum: casos generals i particulars
La llei de refracció de la llum s'utilitza en diversos camps i permet determinar com es comportaran els raigs quan arribin d'un medi a un altre. És fàcil entendre les característiques d'aquest fenomen, els motius de la seva aparició i altres matisos importants. També val la pena entendre els tipus de refracció, ja que això és de gran importància en el càlcul i l'ús pràctic dels principis de la llei.
Quin és el fenomen de la refracció de la llum
Gairebé tothom està familiaritzat amb aquest fenomen, ja que es troba àmpliament a la vida quotidiana. Per exemple, si mireu el fons d'un embassament amb aigua clara, sempre sembla més a prop del que és realment. La distorsió es pot observar als aquaris, aquesta opció és familiar per a gairebé tothom.Però per entendre el problema, cal tenir en compte diversos aspectes importants.
Motius de la refracció
Aquí tenen una importància decisiva les característiques dels diferents mitjans pels quals passa el flux lumínic. La seva densitat sovint és diferent, de manera que la llum viatja a diferents velocitats. Això afecta directament les seves propietats.
Quan es mou d'un medi a un altre (en el punt de la seva connexió), la llum canvia de direcció a causa de les diferències de densitat i altres característiques. La desviació pot ser diferent, com més gran sigui la diferència en les característiques dels mitjans, més gran serà la distorsió al final.
A propòsit! Quan la llum es refracta, una part sempre es reflecteix.
Exemples de la vida real
Podeu trobar exemples del fenomen considerat gairebé a tot arreu, de manera que tothom pugui veure com la refracció afecta la percepció dels objectes. Les opcions més habituals són:
- Si col·loqueu una cullera o un tub en un got d'aigua, podreu veure com visualment l'objecte deixa de ser recte i es desvia, partint de la vora de dos ambients. Aquesta il·lusió òptica s'utilitza com a exemple més sovint.
- Quan fa calor, l'efecte bassal es produeix sovint a la vorera. Això es deu al fet que en el lloc d'una caiguda brusca de la temperatura (a prop de la mateixa terra), els raigs es refracten perquè els ulls vegin un lleuger reflex del cel.
- Els miratges també apareixen com a resultat de la refracció. Aquí tot és molt més complicat, però al mateix temps, aquest fenomen es produeix no només al desert, sinó també a les muntanyes i fins i tot al carril mitjà. Una altra opció és quan els objectes que es troben darrere de la línia de l'horitzó són visibles.
![La fórmula de la llei de refracció de la llum: casos generals i particulars]()
El miratge és una de les meravelles de la natura, que es produeix precisament per la refracció de la llum. - Els principis de la refracció també s'utilitzen en molts objectes que s'utilitzen a la vida quotidiana: ulleres, lupes, mirilla, projectors i màquines de presentació de diapositives, prismàtics i molt més.
- Molts tipus d'equips científics funcionen aplicant la llei en qüestió. Això inclou microscopis, telescopis i altres instruments òptics sofisticats.
Quin és l'angle de refracció
L'angle de refracció és l'angle que es forma a causa del fenomen de refracció a la interfície entre dos medis transparents amb diferents propietats de transmissió de la llum. Es determina a partir d'una línia perpendicular traçada al pla refractat.
Aquest fenomen es deu a dues lleis: conservació de l'energia i conservació del moment. Amb un canvi en les propietats del medi, la velocitat de l'ona canvia inevitablement, però la seva freqüència segueix sent la mateixa.
Què determina l'angle de refracció
L'indicador pot variar i depèn principalment de les característiques dels dos mitjans pels quals passa la llum. Com més gran sigui la diferència entre ells, més gran serà la desviació visual.
A més, l'angle depèn de la longitud de les ones emeses. A mesura que canvia aquest indicador, també canvia la desviació. En alguns mitjans, la freqüència de les ones electromagnètiques també té una gran influència, però aquesta opció no sempre es troba.
En materials òpticament anisòtrops, l'angle es veu afectat per la polarització de la llum i la seva direcció.
Tipus de refracció
El més habitual és la refracció habitual de la llum, quan per les diferents característiques dels mitjans es pot observar un efecte de distorsió en un grau o altre.Però hi ha altres varietats que apareixen en paral·lel o que es poden considerar com un fenomen separat.
Quan una ona polaritzada verticalment colpeja el límit de dos mitjans amb un angle determinat (anomenat angle de Brewster), podeu veure la refracció total. En aquest cas, no hi haurà cap ona reflectida.
La reflexió interna total només es pot observar quan la radiació passa d'un medi amb un índex de refracció més alt a un medi menys dens. En aquest cas, resulta que l'angle de refracció és més gran que l'angle d'incidència. És a dir, hi ha una relació inversa. A més, amb un augment de l'angle, en arribar a determinats valors del mateix, l'indicador esdevé igual a 90 graus.
Si augmenteu encara més el valor, el feix es reflectirà des del límit de dues substàncies sense passar a un altre medi. És aquest fenomen el que s'anomena reflex interna total.
Aquí necessiteu una explicació sobre el càlcul dels indicadors, ja que la fórmula és diferent de l'estàndard. En aquest cas, es veurà així:
pecat etc=n21
Aquest fenomen va donar lloc a la creació de la fibra òptica, un material que pot transmetre grans quantitats d'informació a una distància il·limitada a una velocitat inassolible per altres opcions. En contrast amb un mirall, en aquest cas la reflexió es produeix sense pèrdua d'energia fins i tot amb reflexos múltiples.
La fibra òptica té una estructura simple:
- El nucli transmissor de la llum està fet de plàstic o vidre. Com més gran sigui la seva secció transversal, més gran serà la quantitat d'informació que es pot transmetre.
- La closca és necessària per reflectir el flux de llum al nucli perquè només es propagui a través d'ell. És important que en el punt d'entrada a la fibra, el feix caigui en un angle superior al límit, llavors es reflectirà sense pèrdua d'energia.
- L'aïllament protector evita danys a la fibra i la protegeix dels efectes adversos. A causa d'aquesta part, el cable també es pot col·locar sota terra.
Com es va descobrir la llei de la refracció?
Aquest descobriment es va fer Willebrord Snellius, un matemàtic holandès, el 1621. Després d'una sèrie d'experiments, va poder formular els principals aspectes que s'han mantingut pràcticament inalterats fins als nostres dies. Va ser ell qui primer va notar la constància de la relació dels sinus dels angles d'incidència i de reflexió.
La primera publicació amb els materials del descobriment va ser feta per un científic francès René Descartes. Al mateix temps, els experts no estan d'acord, algú creu que va utilitzar els materials de Snell i algú està segur que el va redescobrir de manera independent.
Definició i fórmula de l'índex de refracció
Els raigs incident i refractat, així com la perpendicular que passa per la unió de dos mitjans, es troben dins del mateix pla. El sinus de l'angle d'incidència respecte al sinus de l'angle de refracció és un valor constant. Així és com sona la definició, que pot diferir en la presentació, però el significat sempre és el mateix. L'explicació gràfica i la fórmula es mostren a la imatge següent.
Cal tenir en compte que els indicadors Les refraccions no tenen unitats. Al mateix temps, quan s'estudien els fonaments físics del fenomen considerat, dos científics alhora: Christian Huygens d'Holanda i Pierre de Fermat de França van arribar a la mateixa conclusió. Segons ell, el sinus d'incidència i el sinus de refracció són iguals a la relació de les velocitats dels mitjans per on passen les ones. Si la llum viatja per un medi més ràpid que un altre, aleshores és òpticament menys densa.
A propòsit! La velocitat de la llum en el buit superior a qualsevol altra substància.
El significat físic de la "llei de Snell"
Quan la llum passa del buit a qualsevol altra substància, inevitablement interacciona amb les seves molècules. Com més gran és la densitat òptica del medi, més forta és la interacció de la llum amb els àtoms i menor és la velocitat de la seva propagació, mentre que amb l'augment de la densitat, l'índex de refracció també augmenta.
La refracció absoluta es denota amb la lletra n i permet entendre com canvia la velocitat de la llum en passar del buit a qualsevol mitjà.
Refracció relativa (n21) mostra els paràmetres del canvi en la velocitat de la llum quan es mou d'un medi a un altre.
El vídeo explica la llei de la física de 8è de manera molt senzilla amb l'ajuda de gràfics i animació.
Àmbit de la llei en tecnologia
Ha passat molt de temps des del descobriment del fenomen i de la investigació pràctica. Els resultats van ajudar a desenvolupar i implementar un gran nombre de dispositius utilitzats en diverses indústries, val la pena analitzar els exemples més comuns:
- Equips oftàlmics. Permet realitzar diversos estudis i identificar patologies.
- Aparell per a l'estudi de l'estómac i els òrgans interns. Podeu obtenir una imatge clara sense introduir una càmera, la qual cosa simplifica i accelera molt el procés.
- Els telescopis i altres equips astronòmics, a causa de la refracció, permeten obtenir imatges que no són visibles a simple vista.
![La fórmula de la llei de refracció de la llum: casos generals i particulars]()
La refracció de la llum a les lents dels telescopis permet recollir la llum en un focus, proporcionant una gran precisió de la investigació. - Els prismàtics i dispositius similars també funcionen sobre la base dels principis anteriors. Això també inclou els microscopis.
- Els equips fotogràfics i de vídeo, o millor dit la seva òptica, utilitzen la refracció de la llum.
- Línies de fibra òptica que transmeten grans quantitats d'informació a qualsevol distància.
Vídeo lliçó: Conclusió segons la llei de refracció de la llum.
La refracció de la llum és un fenomen que es deu a les característiques dels diferents mitjans. Es pot observar en el punt de la seva connexió, l'angle de desviació depèn de la diferència entre les substàncies. Aquesta característica s'utilitza àmpliament en la ciència i la tecnologia modernes.