Преламање светлости је оптички феномен који се јавља када светлост прелази из једне средине у другу, мењајући своју брзину и смер. У овом процесу, путања светлости се мења због разлике у густини између средина. Овај феномен је регулисан добро дефинисаним физичким и математичким законима, као што је Снелов закон, који описује везу између углова упада и преламања светлости. Штавише, преламање светлости се може посматрати и проучавати кроз разне експерименте, као што су формирање дуга, преламање у призмама и преламање у сочивима. Ова тема је фундаментална за разумевање различитих оптичких феномена и њихове примене у технологијама као што су наочаре, микроскопи и телескопи.
Принципи преламања светлости: шта су и како њихови закони функционишу.
Преламање светлости је оптички феномен који се јавља када светлост прелази из једне средине у другу, мењајући свој смер. Овај процес се дешава због промене брзине светлости при преласку из једне средине у другу, што резултира променом угла простирања светлости.
Закони преламања светлости су фундаментални за разумевање овог феномена. Први закон преламања, познат као Снел-Декартов закон, каже да упадни зрак, преломљени зрак и нормала чине раван. Штавише, други закон преламања каже да је синус угла упада подељен синусом угла преламања једнак константи која се назива индекс преламања.
Ови закони су неопходни за разумевање преламања светлости и примењују се у разним оптичким експериментима. Класичан пример је експеримент са сломљеном оловком, у коме се оловка ставља у посуду са водом и изгледа као да је сломљена због преламања светлости.
Укратко, принципи преламања светлости су фундаментални за разумевање како се светлост понаша при преласку из једне средине у другу, а њени закони успостављају математичке односе између углова упада и преламања. Ови концепти су неопходни за оптику и имају примену у различитим областима науке и технологије.
Како посматрати преламање светлости у једноставном лабораторијском експерименту.
Да бисте посматрали преламање светлости у једноставном лабораторијском експерименту, биће вам потребно неколико основних материјала, као што су провидна посуда са водом, извор светлости, бели папир и лењир. Први корак је да напуните посуду водом и поставите извор светлости тако да светли на воду.
Затим, поставите бели папир на супротну страну од извора светлости, тако да светлост пролази кроз воду и пада на папир. Приметићете да се светлост савија док прелази из једне средине у другу, што је познато као рефракција . Да бисте измерили ово одступање, можете користити лењир и упоредити положај упадне светлости са преломљеном светлошћу.
Важно је запамтити да се преламање светлости дешава због промене брзине светлости при преласку из једне средине у другу, што узрокује промену правца. Ова појава прати законе преламања, који укључују Снелов закон и Фермаов закон.
Овим једноставним експериментом, моћи ћете практично да посматрате како се светлост понаша при проласку кроз различите средине и боље разумете принципе преламања светлости. Експериментишите са варијацијама у експерименту, као што је промена нагиба посуде или коришћење различитих врста материјала, да бисте посматрали како то утиче на преламање светлости.
Основни принципи који регулишу феномен рефлексије светлости.
Једна од најфасцинантнијих појава у физици је рефлексија светлости, која се јавља када зрак светлости падне на површину и рефлектује се назад под истим углом. Овај процес је регулисан фундаменталним принципима који су неопходни за разумевање оптике.
Један од најважнијих принципа је закон рефлексије, који каже да је угао упада једнак углу рефлексије. То значи да се светлост увек рефлектује симетрично у односу на површину на коју пада. Овај принцип је кључан за одређивање како се светлост понаша при интеракцији са различитим материјалима.
Још један фундаментални принцип је закон праволинијског простирања, који каже да се светлост шири праволинијски у хомогеној и транспарентној средини. То значи да се путања светлости не савија док пролази кроз средину, осим ако не дође до промене средине или феномена преламања.
Штавише, Закон независности светлосних зрака каже да су светлосни зраци који падају на површину независни један од другог, односно да се сваки светлосни зрак понаша индивидуално када се рефлектује од површине.
Ови фундаментални принципи су неопходни за разумевање како се светлост понаша при интеракцији са различитим површинама и материјалима. Разумевањем ових закона можемо прецизно предвидети како ће се светлост рефлектовати у датој ситуацији и истражити разноврсне примене оптике у нашем свакодневном животу.
Други закон преламања: шта он каже о промени правца светлости.
Други закон преламања, познат и као Снелов закон, каже да када светлост прелази из једне средине у другу, њен смер простирања се мења. Ова промена правца настаје због разлике у брзини светлости у различитим срединама. Други закон преламања представљен је формулом n1 x sinθ1 = n2 x sinθ2, где су n1 и n2 индекси преламања средина, а θ1 и θ2 углови упада и преламања, респективно.
Овај закон је фундаменталан за разумевање како се светлост понаша при преласку из једне средине у другу, као што је, на пример, из ваздуха у воду. Омогућава нам да предвидимо смер у којем ће се светлост ширити након преласка преко границе између средина, што је неопходно за неколико практичних примена, као што је производња сочива и призми.
Међутим, важно је нагласити да се други закон преламања не примењује само на видљиву светлост, већ на све облике електромагнетног зрачења. Стога је то моћно средство не само за оптику већ и за друге области физике и инжењерства које се баве простирањем светлости и других електромагнетних таласа.
Преламање светлости: елементи, закони и експерименти
Преламање светлости је оптички феномен који се јавља када светлост косо падне на површину која раздваја две средине са различитим индексима преламања. Када се то деси, светлост мења смер и брзину.
Преламање се јавља, на пример, када светлост прелази из ваздуха у воду, јер она има нижи индекс преламања. То је феномен који се јасно може видети у базену, посматрајући како тело формирано под водом изгледа одступа од свог предвиђеног правца.
То је феномен који утиче на различите врсте таласа, иако је светлост најрепрезентативнија и најприсутнија у свакодневном животу.
Објашњење за преламање светлости понудио је холандски физичар Вилеброрд Снел ван Ројен, који је успоставио закон који објашњава оно што је постало познато као Снелов закон.
Још један научник који је посебну пажњу посветио преламању светлости био је Исак Њутн. Да би је проучавао, створио је чувену стаклену призму. У призми светлост улази кроз једну од њених страна, преламајући се и разлажући се у различите боје. Тако је, кроз феномен преламања светлости, доказао да је бела светлост састављена од свих боја дуге.
Елементи преламања
Главни елементи који се морају узети у обзир при проучавању преламања светлости су следећи: - Упадни сноп, који је сноп који косо утиче на површину раздвајања две физичке средине. - Преломљени зрак, који је зрак који пролази кроз средину, мењајући њен смер и брзину. - Нормална линија, која је замишљена линија нормална на површину раздвајања две средине. - Угао упада (i), који је дефинисан као угао који упадни сноп заклапа са нормалом. - Угао преламања (r), који је дефинисан као угао који нормала заклапа са преломљеним зраком.
-Поред тога, мора се узети у обзир и индекс преламања (n) средине, који је однос брзине светлости у вакууму и брзине светлости у средини.
н=ц/в
У том смислу, треба имати на уму да брзина светлости у вакууму износи 300.000.000 m/s.
Индекс преламања светлости у различитим медијумима
Индекси преламања светлости у неким од најчешћих медија су:
Закони преламања
Снелов закон се често назива законом преламања, али истина је да се може рећи да постоје два закона преламања.
Први закон преламања
Упадни зрак, преломљени зрак и нормални зрак леже у истој равни простора. Овај закон, који је такође извео Снел, важи и за рефлексију.
Други закон преламања
Други закон преламања или Снелов закон одређен је следећим изразом:
n1 sin i = n2 sin r
Где је n1 индекс преламања средине из које светлост долази; θ је угао упада; n2 је индекс преламања средине у којој се светлост прелама; и r је угао преламања.
Фермаов принцип
Из почетка минималног времена или Фермаовог принципа могу се извести закони рефлексије и закони преламања, које смо управо видели.
Овај принцип каже да је стварна путања којом се креће зрак светлости између две тачке у простору она која захтева најмање времена за путовање.
Последице Снеловог закона
Неке од директних последица које се изводе из претходног израза су:
а) Ако је n² > n1 ; sin r < sin 2, нека је r < i
Стога, када сноп светлости прелази из средине са нижим индексом преламања у средину са вишим индексом преламања, преломљени зрак се приближава нормали.
б) Ако је n² <n1 ; sin r> sin io sea r> i
Стога, када зрак светлости прелази из средине са вишим индексом преламања у средину са нижим индексом, преломљени зрак се удаљава од нормале.
ц) Ако је угао упада једнак нули, угао преламања зрака је такође једнак нули.
Гранични угао и тотална унутрашња рефлексија
Још једна важна последица Снеловог закона је оно што је познато као гранични угао. Ово се назива угао упада, који одговара углу преламања од 90°.
Када се то деси, преломљени зрак се креће близу површине која раздваја две средине. Овај угао се назива и критични угао.
За углове веће од граничне вредности, јавља се феномен који се назива тотална унутрашња рефлексија. Када се ово деси, не долази до преламања, јер се цео светлосни сноп рефлектује унутра. Тотална унутрашња рефлексија се јавља само при преласку из средине са вишим индексом преламања у средину са нижим индексом преламања.
Једна од примена тоталне унутрашње рефлексије је провођење светлости кроз оптичко влакно без губитка енергије. Захваљујући томе, можемо уживати у великим брзинама преноса података које нуде мреже оптичких влакана.
Искуства
Веома основни експеримент за посматрање феномена преламања јесте стављање оловке или хемијске оловке у чашу напуњену водом. Као резултат преламања светлости, потопљени део оловке или хемијске оловке делује благо савијено или одступљено од своје очекиване путање.
Такође можете покушати сличан експеримент са ласерским показивачем. Наравно, мораћете да додате неколико капи млека у чашу воде да бисте побољшали видљивост ласерске светлости. У овом случају, препоручује се да се експеримент изводи у условима слабог осветљења како би се боље разумела путања светлосног снопа.
У оба случаја, занимљиво је тестирати са различитим угловима упада и посматрати како се угао преламања мења како се они мењају.
Узроци
Узроке овог оптичког ефекта морају се тражити у преламању светлости које узрокује да се слика оловке (или ласерског зрака) скреће под водом у односу на слику коју видимо у ваздуху.
Преламање светлости у свакодневном животу
Преламање светлости може се посматрати у многим свакодневним ситуацијама. Већ смо поменули неке од њих, а о другима ћемо говорити у наставку.
Једна од последица рефракције је да базени изгледају плиће него што заправо јесу.
Још један ефекат преламања је дуга, која настаје када се светлост прелама док пролази кроз капљице воде у атмосфери. То је исти феномен који се јавља када сноп светлости пролази кроз призму.
Још једна последица преламања светлости је да посматрамо залазак сунца када прође неколико минута откако се то заправо догодило.
Референце
- Луз (н.д.). На Википедији. Преузето 14. марта 2019. са en.wikipedia.org.
- Берк, Џон Роберт (1999).Физика: природа ствари Мексико Сити: Интернатионал Томсон Едиторес.
- Тотална унутрашња рефлексија (н.д.). У Википедији. Преузето 12. марта 2019. са en.wikipedia.org.
- Луз (н.д.) На Википедији Преузето 13. марта 2019. са en.wikipedia.org.
- Лекнер, Џон (1987).Теорија рефлексије, електромагнетних таласа и честица Спрингер
- Рефракција(е). У Википедији. Преузето 14. марта 2019. са en.wikipedia.org.
- Крофорд млађи, Френк С. (1968).Таласи (Беркли курс физике, том 3) ), Мекгро-Хил.