Օպտիկայի խնդիրներ լուծելիս հաճախ պահանջվում է իմանալ ապակու, ջրի կամ այլ նյութի բեկման ինդեքսը: Ավելին, տարբեր իրավիճակներում կարող են ներգրավվել այս քանակի և՛ բացարձակ, և՛ հարաբերական արժեքները:

Երկու տեսակի բեկման ինդեքս

Նախ, որ այս թիվը ցույց է տալիս, թե ինչպես է լույսի տարածման ուղղությունը փոխում այս կամ այն ​​թափանցիկ միջավայրը: Ավելին, էլեկտրամագնիսական ալիքը կարող է առաջանալ վակուումից, և ապակու կամ այլ նյութի բեկման ինդեքսը կկոչվի բացարձակ։ Շատ դեպքերում դրա արժեքը տատանվում է 1-ից 2-ի սահմաններում: Միայն շատ հազվադեպ դեպքերում է, որ բեկման ինդեքսը երկուսից ավելի է ստացվում:

Եթե, այնուամենայնիվ, օբյեկտի դիմաց վակուումից միջին խտություն կա, ապա նրանք արդեն խոսում են հարաբերական արժեքի մասին։ Եվ դա հաշվարկվում է որպես երկու բացարձակ արժեքների հարաբերակցություն։ Օրինակ, ջրային ապակու հարաբերական բեկման ինդեքսը հավասար կլինի ապակու և ջրի բացարձակ արժեքների գործակցին:

Ամեն դեպքում, այն նշվում է լատիներեն «en» - n տառով: Այս արժեքը ստացվում է նույնանուն արժեքները միմյանց վրա բաժանելով, հետևաբար դա ընդամենը գործակից է, որը անուն չունի:

Ո՞րն է բեկման ինդեքսը հաշվարկելու բանաձևը:

Եթե ​​անկման անկյունը վերցնենք որպես «ալֆա» և բեկման անկյունը նշանակենք որպես «բետա», ապա բեկման ինդեքսի բացարձակ արժեքի բանաձևը հետևյալն է. n = sin α / sin β: Անգլալեզու գրականության մեջ դուք հաճախ կարող եք գտնել մեկ այլ նշում: Երբ անկման անկյունը i է, իսկ բեկումը r է:

Կա ևս մեկ բանաձև, թե ինչպես կարելի է հաշվարկել լույսի բեկման ինդեքսը ապակու և այլ թափանցիկ միջավայրերում: Դա կապված է լույսի արագության հետ վակուումում և դրանով, բայց արդեն քննարկվող նյութում։

Այնուհետև այն ունի հետևյալ տեսքը՝ n = c / νλ: Այստեղ c-ն լույսի արագությունն է վակուումում, ν-ը նրա արագությունն է թափանցիկ միջավայրում, λ-ն ալիքի երկարությունն է։

Ինչի՞ց է կախված բեկման ինդեքսը:

Այն որոշվում է այն արագությամբ, որով լույսը շարժվում է դիտարկվող միջավայրում: Օդն այս առումով շատ մոտ է վակուումին, ուստի լույսի ալիքները նրանում տարածվում են գործնականում չեն շեղվում իրենց սկզբնական ուղղությունից։ Հետևաբար, եթե որոշվում է ապակի-օդի կամ օդին սահմանակից որևէ այլ նյութի բեկման ինդեքսը, ապա վերջինս պայմանականորեն ընդունվում է որպես վակուում։

Յուրաքանչյուր այլ միջավայր ունի իր առանձնահատկությունները: Նրանք ունեն տարբեր խտություններ, ունեն իրենց ջերմաստիճանը, ինչպես նաև առաձգական լարումներ։ Այս ամենն ազդում է նյութի կողմից լույսի բեկման արդյունքի վրա։

Լույսի բնութագրերը կարևոր դեր են խաղում ալիքի տարածման ուղղությունը փոխելու հարցում։ Սպիտակ լույսը կազմված է բազմաթիվ գույներից՝ կարմիրից մինչև մանուշակագույն։ Սպեկտրի յուրաքանչյուր հատված բեկվում է յուրովի։ Ավելին, սպեկտրի կարմիր մասի ալիքի համար ցուցիչի արժեքը միշտ ավելի քիչ կլինի, քան մյուսներինը: Օրինակ, TF-1 ապակու բեկման ինդեքսը տատանվում է համապատասխանաբար 1,6421-ից մինչև 1,67298, սպեկտրի կարմիրից մինչև մանուշակագույն հատվածը:

Տարբեր նյութերի արժեքների օրինակներ

Ահա բացարձակ արժեքների արժեքները, այսինքն՝ բեկման ինդեքսը, երբ ճառագայթն անցնում է վակուումից (որը հավասարվում է օդին) մեկ այլ նյութի միջով։

Այս թվերը կպահանջվեն, եթե Ձեզ անհրաժեշտ է որոշել ապակու բեկման ինդեքսը այլ կրիչների համեմատ:

Ի՞նչ այլ քանակություններ են օգտագործվում խնդիրների լուծման համար:

Ամբողջական արտացոլում. Այն նկատվում է, երբ լույսը ավելի խիտ միջավայրից անցնում է ավելի քիչ խիտ միջավայրի։ Այստեղ, անկման անկյան որոշակի արժեքի դեպքում, բեկումը տեղի է ունենում ուղիղ անկյան տակ: Այսինքն, ճառագայթը սահում է երկու լրատվամիջոցների սահմանով:

Արտացոլման ընդհանուր սահմանը նվազագույն արժեքն է, որի դեպքում լույսը չի փախչում ավելի քիչ խիտ միջավայր: Դրանցից ավելի քիչ՝ տեղի է ունենում բեկում, և ավելի շատ՝ արտացոլումը նույն միջավայրի մեջ, որտեղից շարժվել է լույսը:

Խնդիր թիվ 1

Վիճակ. Ապակու բեկման ինդեքսն ունի 1,52 արժեք։ Անհրաժեշտ է որոշել սահմանափակող անկյունը, որով լույսն ամբողջությամբ արտացոլվում է մակերեսների միջերեսից՝ ապակի օդով, ջուր՝ օդով, ապակի՝ ջրով:

Դուք պետք է օգտագործեք աղյուսակում տրված ջրի բեկման ինդեքսի տվյալները: Օդի համար այն վերցված է մեկին հավասար։

Բոլոր երեք դեպքերում լուծումը հանգում է հաշվարկներին՝ օգտագործելով բանաձևը.

sin α 0 / sin β = n 1 / n 2, որտեղ n 2 վերաբերում է այն միջավայրին, որտեղից լույսը տարածվում է, և n 1, որտեղ այն թափանցում է:

α 0 տառը նշանակում է սահմանափակող անկյուն։ β արժեքը 90 աստիճան է: Այսինքն՝ նրա սինուսը կլինի մեկ։

Առաջին դեպքում՝ sin α 0 = 1 / n ապակի, ապա սահմանափակող անկյունը հավասար է 1/n ապակու աղեղին: 1 / 1,52 = 0,6579: Անկյունը 41,14 ° է:

Երկրորդ դեպքում, երբ որոշվում է արկսինը, անհրաժեշտ է փոխարինել ջրի բեկման ցուցիչի արժեքը: Ջրի 1/n մասնաբաժինը կունենա 1/1,33 = 0,7519 արժեքը:Սա 48,75º անկյան աղեղն է:

Երրորդ դեպքը նկարագրվում է n ջրի և n ապակու հարաբերակցությամբ։ Արկսինը պետք է հաշվարկվի կոտորակի համար՝ 1,33 / 1,52, այսինքն՝ 0,875 թիվը։ Սահմանափակող անկյան արժեքը գտնում ենք նրա արսինով՝ 61,05º:

Պատասխան՝ 41.14º, 48.75º, 61.05º:

Խնդիր թիվ 2

Վիճակ. Ապակե պրիզմա ընկղմվում է ջրով անոթի մեջ։ Նրա բեկման ինդեքսը 1,5 է։ Պրիզման հիմնված է ուղղանկյուն եռանկյունու վրա։ Ավելի մեծ ոտքը ներքևին ուղղահայաց է, իսկ երկրորդը զուգահեռ է դրան: Լույսի ճառագայթը սովորաբար ընկնում է պրիզմայի վերին երեսին: Որքա՞ն պետք է լինի հորիզոնական տեղակայված ոտքի և հիպոթենուսի միջև ամենափոքր անկյունը, որպեսզի լույսը հասնի անոթի հատակին ուղղահայաց և պրիզմայից դուրս:

Որպեսզի ճառագայթը նկարագրված ձևով դուրս գա պրիզմայից, այն պետք է սահմանափակող անկյան տակ ընկնի ներքին երեսի վրա (այն, որը պրիզմայի հատվածում եռանկյունու հիպոթենուսն է): Ըստ կառուցման՝ այս սահմանափակող անկյունը հավասար է ուղղանկյուն եռանկյունու ցանկալի անկյան հետ։ Լույսի բեկման օրենքից պարզվում է, որ 90 աստիճանի սինուսի վրա բաժանված սահմանափակող անկյան սինուսը հավասար է երկու բեկման ցուցիչների՝ ջուր-ապակու հարաբերությանը։

Հաշվարկները հանգեցնում են սահմանափակող անկյան հետևյալ արժեքին՝ 62º30´:

Լույսի բեկում.

Եթե ​​լույսի ճառագայթը ընկնում է տարբեր օպտիկական խտության երկու թափանցիկ միջավայրեր, օրինակ՝ օդը և ջուրը բաժանող մակերեսի վրա, ապա լույսի մի մասը արտացոլվում է այս մակերևույթից, իսկ մյուս մասը ներթափանցում է երկրորդ միջավայր։ Մի միջավայրից մյուսն անցնելիս լույսի ճառագայթը փոխում է ուղղությունը այս միջավայրերի սահմանին: Այս երեւույթը կոչվում է լույսի բեկում։

Եկեք ավելի սերտ նայենք լույսի բեկմանը: Նկար n-ում ներկայացված են՝ ընկնող ճառագայթ ԲԲԸ,բեկված ճառագայթ ՕՎև ուղղահայաց CD,վերականգնվել է հարվածի կետից Օդեպի մի մակերես, որը բաժանում է երկու տարբեր կրիչներ: Ներարկում ՀՕԿ- անկման անկյուն, անկյուն DOBբեկման անկյունն է։ Ճեղքման անկյուն DOBանկման ավելի քիչ անկյուն ՀՕԿ.

Լույսի շող ժամըօդից ջրի անցումը փոխում է իր ուղղությունը՝ մոտենալով ուղղահայացին CD.Ջուրը օպտիկապես ավելի խիտ է, քան օդը։ Եթե ​​ջուրը փոխարինվի այլ թափանցիկ միջավայրով, օպտիկապես ավելի խիտ, քան օդը, ապա բեկված ճառագայթը նույնպես կմոտենա ուղղահայացին: Հետևաբար, մենք կարող ենք ասել. Եթե լույսը օպտիկապես պակաս խիտ միջավայրից անցնում է ավելի խիտ միջավայրի, ապա բեկման անկյունը միշտ փոքր է անկման անկյունից:

Փորձերը ցույց են տալիս, որ նույն անկման անկյան դեպքում բեկման անկյունն այնքան փոքր է, այնքան օպտիկապես ավելի խիտ է այն միջավայրը, որի մեջ թափանցում է ճառագայթը:
Եթե ​​բեկված ճառագայթի ճանապարհին հայելին տեղադրվի ճառագայթին ուղղահայաց, ապա լույսը կարտացոլվի հայելուց և դուրս կգա ջրից դեպի օդ՝ ընկնող ճառագայթի ուղղությամբ: Հետևաբար, անկման և բեկված ճառագայթները շրջելի են այնպես, ինչպես անկման և անդրադարձված ճառագայթները շրջելի են:
Եթե ​​լույսը գալիս է ավելի օպտիկականորեն խիտ միջավայրից դեպի ավելի քիչ խիտ միջավայր, ապա ճառագայթի բեկման անկյունն ավելի մեծ է, քան անկման անկյունը:

Եկեք մի փոքր փորձ անենք տանը։ մ տանը փոքրիկ փորձ. am պետք է մատիտ դնել մի բաժակ ջրի մեջ, և այն կթվա կոտրված։ Եդա կարելի է բացատրել միայն այն փաստով, որ մատիտից եկող լույսի ճառագայթները ջրի մեջ տարբեր ուղղություն ունեն, քան օդում, այսինքն՝ լույսը բեկվում է օդի և ջրի սահմանին: Երբ լույսն անցնում է մի միջավայրից մյուսը, դրա վրա ընկած լույսի մի մասը արտացոլվում է միջերեսում: Մնացած լույսը մտնում է նոր միջավայր: Եթե ​​լույսը դիպչում է միջերեսի ուղիղ անկյունից տարբեր անկյան տակ, լույսի ճառագայթը փոխում է ուղղությունը միջերեսից:
Սա կոչվում է լույսի բեկման երեւույթ։ Լույսի բեկման ֆենոմենը դիտվում է երկու թափանցիկ միջավայրերի սահմանին և բացատրվում է տարբեր միջավայրերում լույսի տարածման տարբեր արագությամբ։ Վակուումում լույսի արագությունը մոտավորապես 300000 է կմ/վրկ,բոլոր մյուսներում

Հետ կարմիրով ավելի քիչ է:

Ստորև բերված նկարը ցույց է տալիս օդից ջուր անցնող ճառագայթը: Անկյունը կոչվում է ճառագայթի անկման անկյունը,ա - բեկման անկյուն.Ուշադրություն դարձրեք, թե ինչպես է ճառագայթը մոտենում նորմալին ջրի մեջ: Դա տեղի է ունենում, երբ ճառագայթը դիպչում է այն միջավայրին, որտեղ լույսի արագությունն ավելի դանդաղ է: Եթե ​​լույսը տարածվում է մի միջավայրից մյուսը, որտեղ լույսի արագությունն ավելի մեծ է, ապա այն շեղվում է նորմայից։

Ռեֆրակցիան առաջանում է մի շարք հայտնի օպտիկական պատրանքների պատճառով։ Օրինակ՝ ափին գտնվող դիտորդին թվում է, թե մինչև գոտկատեղը ջուրը մտած մարդն ավելի կարճ ոտքեր ունի։

Լույսի բեկման օրենքները.

Ասվածից եզրակացնում ենք.
1 . Տարբեր օպտիկական խտության երկու միջավայրերի միջերեսում լույսի ճառագայթը փոխում է իր ուղղությունը մի միջավայրից մյուսն անցնելիս:
2. Երբ լույսի ճառագայթն անցնում է ավելի մեծ ունեցող միջավայրի մեջբեկման օպտիկական խտության անկյունանկման ավելի քիչ անկյուն; երբ անցնում է լույսի ճառագայթօպտիկապես ավելի խիտ միջավայրից մինչև միջինը պակասբեկման խիտ անկյունն ավելի մեծ է, քան բարձիկի անկյունընիյա.
Լույսի բեկումը ուղեկցվում է անդրադարձմամբ, և անկման անկյան մեծացմամբ արտացոլված ճառագայթի պայծառությունն ավելանում է, իսկ բեկված ճառագայթինը՝ նվազում։ Սա կարելի է տեսնել փորձի միջոցով: ցույց է տրված նկարում: ՀԵՏՀետևաբար, որքան մեծ է անկման անկյունը, այնքան ավելի շատ լույսի էներգիա է տանում արտացոլված ճառագայթը:

Թող MN- սահմանը երկու թափանցիկ միջավայրերի միջև, օրինակ՝ օդի և ջրի, ԲԸ- միջադեպի ճառագայթ, ՕՎ- բեկված ճառագայթը, - անկման անկյունը, - բեկման անկյունը, - լույսի տարածման արագությունը առաջին միջավայրում, - լույսի տարածման արագությունը երկրորդ միջավայրում:

Բրակցման առաջին օրենքը հնչում է այսպես. անկման անկյան սինուսի և բեկման անկյան սինուսի հարաբերությունը հաստատուն արժեք է այս երկու միջավայրերի համար.

, որտեղ է հարաբերական բեկման ինդեքսը (երկրորդ միջավայրի բեկման ինդեքսը՝ առաջինի համեմատ)։

Լույսի բեկման երկրորդ օրենքը շատ նման է լույսի անդրադարձման երկրորդ օրենքին.

ընկնող ճառագայթը, բեկված ճառագայթը և ճառագայթի անկման կետին գծված ուղղահայացը գտնվում են նույն հարթության վրա:

Բացարձակ բեկման ինդեքս.

Օդում լույսի տարածման արագությունը գրեթե նույնն է, ինչ լույսի արագությունը վակուումում. s մ / վ.

Եթե ​​լույսը վակուումից մտնում է ինչ-որ միջավայր, ապա

որտեղ n-ը բեկման բացարձակ ինդեքսն էայս միջավայրը։ Երկու միջավայրերի հարաբերական բեկման ինդեքսը կապված է այս կրիչների բացարձակ բեկման ինդեքսների հետ, որտեղ և են համապատասխանաբար առաջին և երկրորդ միջավայրերի բացարձակ բեկման ինդեքսները:

Լույսի բացարձակ բեկման ինդեքսներ.

Նյութ

Ադամանդ 2.42. Քվարց 1.54. Օդ (նորմալ պայմաններում) 100029. Էթիլային սպիրտ 1.36. Ջուր 1.33. Սառույց 1.31. Turpentine 1.47. Հալված քվարց 1.46. CZK 1,52. Թեթև կայծքար 1.58. Նատրիումի քլորիդ (աղ) 1.53.

(Ինչպես հետագայում կտեսնենք, բեկման ինդեքսը n որոշ չափով տատանվում է կախված լույսի ալիքի երկարությունից. այն պահպանում է հաստատուն արժեքը միայն վակուումում: Հետևաբար, աղյուսակի տվյալները նախատեսված են ալիքի երկարությամբ դեղին լույսի համար):

Օրինակ, քանի որ ադամանդի համար լույսը ադամանդի մեջ տարածվում է արագությամբ

Միջավայրի օպտիկական խտությունը:

Եթե ​​առաջին միջավայրի բացարձակ բեկման ինդեքսը փոքր է երկրորդ միջավայրի բացարձակ բեկման ինդեքսից, ապա առաջին միջավայրն ունի ավելի ցածր օպտիկական խտություն, քան երկրորդը և>։ Միջավայրի օպտիկական խտությունը չպետք է շփոթել նյութի խտության հետ։

Լույսի փոխանցում հարթ-զուգահեռ թիթեղով և պրիզմայով.

Տարբեր ձևերի թափանցիկ մարմիններով լույսի փոխանցումը գործնական մեծ նշանակություն ունի։ Դիտարկենք ամենապարզ դեպքերը.
Եկեք լույսի ճառագայթն ուղղենք հաստ հարթության զուգահեռ թիթեղով (զուգահեռ եզրերով սահմանափակված թիթեղ): Անցնելով ափսեի միջով, լույսի ճառագայթը բեկվում է երկու անգամ՝ մեկ անգամ, երբ մտնում է թիթեղը, երկրորդ անգամ, երբ ափսեից դուրս է գալիս օդ։

Լույսի ճառագայթը, որն անցնում է ափսեի միջով, մնում է իր սկզբնական ուղղությանը զուգահեռ և միայն մի փոքր տեղաշարժված է: Այս տեղաշարժը որքան մեծ է, այնքան հաստ է թիթեղը և այնքան մեծ է անկման անկյունը: Տեղաշարժի չափը կախված է նաև նրանից, թե ինչ նյութից է պատրաստված թիթեղը։
Հարթության զուգահեռ ափսեի օրինակ է պատուհանի ապակին: Բայց առարկաներին ապակու միջով նայելիս մենք չենք նկատում դրանց դիրքի և ձևի փոփոխություններ, քանի որ ապակին բարակ է. անցնող լույսի ճառագայթներ պատուհանի ապակի՝ փոքր-ինչ տեղաշարժված։
Եթե ​​առարկային նայենք պրիզմայով, ապա առարկան կարծես տեղահանված է: Առարկայից բխող լույսի ճառագայթը մի կետում ընկնում է պրիզմայի վրա Ա,բեկում է և անցնում պրիզմայի ներս՝ ուղղությամբ AB Հասնելով պրիզմայի երկրորդ երեսին: լույսի ճառագայթը ևս մեկ անգամ բեկվում է՝ շեղվելով դեպի պրիզմայի հիմքը։ Հետեւաբար, թվում է, թե ճառագայթը գալիս է մի կետից: դիրքավորված BC ճառագայթի շարունակության վրա, այսինքն՝ առարկան կարծես տեղաշարժված է պրիզմայի բեկող երեսներով ձևավորված անկյան գագաթին:

Լույսի ամբողջական արտացոլում.

Գեղեցիկ տեսարան է շատրվանը, որում ներսից լուսավորված են արտանետվող շիթերը։ (Սա կարելի է պատկերել նորմալ պայմաններում՝ կատարելով հետևյալ փորձը # 1): Այս երևույթը կբացատրենք ստորև։

Երբ լույսը օպտիկապես ավելի խիտ միջավայրից անցնում է օպտիկապես ավելի քիչ խիտ միջավայրի, նկատվում է լույսի ամբողջական անդրադարձման երեւույթը։ Ճեղքման անկյունն այս դեպքում ավելի մեծ է, քան անկման անկյունը (նկ. 141): Աղբյուրից լույսի ճառագայթների անկման անկյան մեծացմամբ Սերկու մեդիա միջերեսի համար МNկգա մի պահ, երբ բեկված ճառագայթը կանցնի երկու մեդիա միջերեսի երկայնքով, այսինքն՝ = 90 °.

Անկման անկյունը, որը համապատասխանում է բեկման = 90 ° անկյունին, կոչվում է ընդհանուր արտացոլման սահմանային անկյուն։

Եթե ​​այս անկյունը գերազանցվի, ապա ճառագայթներն ընդհանրապես չեն հեռանա առաջին միջավայրից, կդիտարկվի միայն լույսի անդրադարձման ֆենոմենը երկու միջավայրերի միջերեսից։

Ճեղքման առաջին օրենքից.

Այդ ժամանակվանից.

Եթե ​​երկրորդ միջավայրը օդն է (վակուումը), ապա որտեղ n այն միջավայրի բացարձակ բեկման ինդեքսն է, որտեղից գալիս են ճառագայթները:

Երևույթի բացատրությունը, որը դուք դիտում եք ձեր փորձի մեջ, բավականին պարզ է. Լույսի ճառագայթը անցնում է ջրի հոսքի երկայնքով և հարվածում է կոր մակերեսին սահմանափակողից ավելի մեծ անկյան տակ, զգում է ընդհանուր ներքին արտացոլումը և այնուհետև նորից հարվածում է հոսքի հակառակ կողմին՝ կրկին սահմանափակողից մեծ անկյան տակ: Այսպիսով, ճառագայթը անցնում է հոսքի երկայնքով, կռանալով դրա հետ:

Բայց եթե լույսն ամբողջությամբ արտացոլվեր շիթերի ներսում, ապա այն դրսից տեսանելի չէր լինի։ Լույսի մի մասը ցրված է ջրով, օդային փուչիկներով և դրանում առկա տարբեր կեղտերով, ինչպես նաև շիթերի մակերեսի անկանոնությունների պատճառով, հետևաբար այն տեսանելի է դրսից:

Անկասկած, դուք գիտեք, թե ինչպես Ժյուլ Վեռնի «Խորհրդավոր կղզին» վեպի հերոսները, լքված անմարդաբնակ հողում, կրակ արձակեցին առանց լուցկի և կայծքար: Ռոբինզոնին օգնության հասավ կայծակը, վառելով ծառը, բայց Ժյուլի նոր Ռոբինզոնները. Վերնին օգնեց ոչ թե պատահաբար, այլ բանիմաց ինժեների հնարամտությունը և ֆիզիկայի օրենքների նրա հաստատակամ իմացությունը: Հիշեք, թե ինչպես զարմացավ միամիտ նավաստի Պենկրոֆը, երբ որսից վերադառնալուց հետո առջևում գտավ ինժեների և լրագրողի: բոցավառ կրակից:
-Բայց ո՞վ վառեց կրակը,-հարցրեց նավաստին:
«Արևը», - պատասխանեց Սփիլետը:
Լրագրողը կատակ չէր անում. Իսկապես, արևը հասցրեց կրակը, որով նավաստին այնքան հիացած էր։ Նա չէր հավատում իր աչքերին և այնքան ապշած էր, որ նույնիսկ չկարողացավ հարցաքննել ինժեներին։
-Այսինքն վառվող բաժակ ունեի՞ք: Հերբերտը հարցրեց ինժեներին.
-Ոչ, բայց ես հասցրի:
Եվ նա ցույց տվեց դա։ Դա ընդամենը երկու ակնոց էր, որը ինժեները հանեց իր ժամացույցից և Սփիլետից: Նա նրանց եզրերը կավով միացրեց՝ նախապես դրանք լցնելով ջրով, և այդպիսով նա ստացավ իսկական հրկիզող ոսպ, որի օգնությամբ, կենտրոնացնելով արևի ճառագայթները չոր մամուռի վրա, ինժեները կրակ արձակեց։
Ընթերցողը կցանկանա, կարծում եմ, իմանալ, թե ինչու է անհրաժեշտ ժամացույցի ապակիների միջև ընկած տարածությունը ջրով լցնել. մի՞թե երկինք ուռուցիկ ոսպը լցված է օդային խտանյութով:
Ոչ Դա չէ. Ժամացույցի ապակին սահմանափակված է երկու զուգահեռ (համակենտրոն) մակերեսով՝ արտաքին և ներքին; և ֆիզիկայից հայտնի է, որ, անցնելով նման մակերեսներով սահմանափակված միջավայրով, ճառագայթները գրեթե չեն փոխում իրենց ուղղությունը։ Հետո, անցնելով նույն տեսակի երկրորդ բաժակով, այստեղ էլ չեն շեղվում ու, հետևաբար, ուշադրության կենտրոնում չեն հավաքվում։ Ճառագայթները մի կետում կենտրոնացնելու համար անհրաժեշտ է ակնոցների միջև եղած տարածությունը լրացնել ինչ-որ թափանցիկ նյութով, որն ավելի շատ կբեկի ճառագայթները, քան օդը: Ժյուլ Վեռնի վեպում հենց այդպես է վարվել ինժեները։
Ջրի սովորական կարասը, եթե այն ունի գնդաձև ձև, կարող է ծառայել նաև որպես հրկիզող ոսպ։ Սա արդեն գիտեին հին մարդիկ, ովքեր նաև նկատել էին, որ ջուրն ինքնին սառը է մնում։ Պատահում էր նույնիսկ, որ բաց պատուհանի վրա կանգնած ջրի անոթը վառեց վարագույրները, սփռոցը և ածխեցրեց սեղանը։ Գունավոր ջրով այդ հսկայական գնդիկավոր շշերը, որոնք, հին սովորության համաձայն, զարդարում էին դեղատների պատուհանները, երբեմն կարող էին իսկական աղետների պատճառ դառնալ՝ մոտակայքում գտնվող դյուրավառ նյութերի բռնկման պատճառ դառնալ։
Ջրով լցված փոքրիկ կլոր կոլբայի միջոցով, նույնիսկ փոքր կոլբայի չափով, կարող եք ժամացույցի բաժակի վրա լցված ջուրը հասցնել եռման. դրա համար բավական է 12 սանտիմետր տրամագծով կոլբը: 15 սմ ֆոկուսում [Ֆոկուսը տեղադրված է լամպին շատ մոտ], ստացվում է 120 ° ջերմաստիճան: Ջրի կոլբով ծխախոտ վառելը նույնքան հեշտ է, որքան ապակե ոսպով, ինչի մասին Լոմոնոսովն իր «Ապակի օգտագործման մասին» բանաստեղծության մեջ գրել է.

Մենք այստեղ ենք ստանում արևային ապակու բոցը
Իսկ Պրոմեթեւսն այնքան հարմարավետ նմանակում է։
Երդվելով այս անհարմար ստերի ստորության վրա,
Մենք ծխախոտ ենք ծխում երկնային կրակով առանց մեղքի:

Հարկ է նշել, սակայն, որ ջրային ոսպնյակների հրահրող ազդեցությունը շատ ավելի թույլ է, քան ապակու: Դա պայմանավորված է, առաջին հերթին, նրանով, որ ջրի մեջ լույսի բեկումը շատ ավելի քիչ է, քան ապակու մեջ, և երկրորդ՝ ջուրը ուժեղ կլանում է ինֆրակարմիր ճառագայթները, որոնք կարևոր դեր են խաղում մարմինների տաքացման գործում։
Հետաքրքիր է, որ ապակե ոսպի հրկիզիչ ազդեցությունը հայտնի էր հին հույներին՝ ակնոցների և աստղադիտակների գյուտից ավելի քան մեկ հազարամյակ առաջ: Նրան Արիստոֆանեսը հիշատակում է «Ամպեր» հայտնի կատակերգության մեջ։ Սոկրատեսը Ստրեպտիասին առաջարկում է մի խնդիր.
«Եթե ինչ-որ մեկը ձեզ համար հինգ տաղանդով պարտավորություն գրեր, ինչպե՞ս կկործանեիք այն:
Ստրեպտիդներ. Ես գտա, թե ինչպես քանդել պարտավորությունը, բայց այնպես, որ դու ինքդ էլ դա խորամանկություն ընդունես։ Դուք, իհարկե, տեսե՞լ եք դեղատներում մի գեղեցիկ, թափանցիկ քար, որով վառվում են։
Սոկրատես. Հրդեհային ապակի?
Ստրեպտիդներ. Հենց ճիշտ.
Սոկրատես. Ի՞նչ է հաջորդը:
Ստրեպտիդներ. Մինչ նոտարը գրում է, ես, նրա հետևում կանգնած, Արևի ճառագայթները կուղղեմ դեպի պարտավորություն, բայց բառերը կհալեցնեն ամեն ինչ…»:
Պարզաբանման համար հիշեցնեմ, որ Արիստոֆանեսի ժամանակաշրջանի հույները գրում էին մոմապատ տախտակների վրա, որոնք հեշտությամբ հալվում էին շոգից.

Ինչպե՞ս կրակ վառել սառույցով:

Սառույցը կարող է նաև ծառայել որպես նյութ երկուռուցիկ ոսպնյակի և հետևաբար կրակ արձակելու համար, եթե այն բավականաչափ թափանցիկ է: Այս դեպքում սառույցը, բեկելով ճառագայթները, ինքնին չի տաքանում և չի հալվում։ Սառույցի բեկման ինդեքսը մի փոքր ավելի փոքր է, քան ջրինը, և եթե, ինչպես տեսանք, հնարավոր է ջրով լցված գնդիկի օգնությամբ կրակ վառել, ապա դա հնարավոր է անել ոսպի օգնությամբ։ սառույցից.
Սառցե ոսպը լավ ծառայեց Ժյուլ Վեռնի «Կապիտան Հատերասի ճանապարհորդությունը» ֆիլմում: Դոկտոր Կլոբոնին կրակը վառեց այս կերպ, երբ ճանապարհորդները կորցրին կայծքարը և հայտնվեցին առանց կրակի, սարսափելի 48 աստիճան սառնամանիքի մեջ:
«Սա դժբախտություն է», - ասաց Հաթերասը բժշկին:
-Այո,- պատասխանեց նա։
«Մենք նույնիսկ աստղադիտակ չունենք, որով ոսպը հանենք և կրակ բռնենք։
«Ես գիտեմ,- պատասխանեց բժիշկը,- և ցավալի է, որ ոչ. արևի ճառագայթները այնքան ուժեղ են, որ լույսը վառեն:
«Ի՞նչ անել, մենք պետք է մեր քաղցը հագեցնենք արջի հում մսով», - ասաց Հաթերասը:
— Այո՛,— ասաց բժիշկը մտախոհ,— որպես վերջին միջոց։ Բայց ինչու մենք չենք...
-Ի՞նչ ես անում: Հաթերասը հետաքրքրությամբ հարցրեց.
-Մտքովս մի միտք եկավ...
-Մտքե՞ր: - բացականչեց նավակավորը: - Եթե միտք ունեք, ուրեմն մենք փրկված ենք։
«Ես չգիտեմ, թե ինչպես դա հնարավոր կլինի», - վարանեց բժիշկը:
-Ի՞նչ եք մտածել: - հարցրեց Հաթերասը:
-Ոսպ չունենք, բայց կպատրաստենք։
-Ինչպե՞ս: - հարցրեց նավակապը:
- Սառույցի կտորից մանրացրեք:
«Ենթադրում եք...
- Ինչու ոչ? Ի վերջո, միայն անհրաժեշտ է, որ Արեգակի ճառագայթները հասցվեն մեկ կետի, և այդ նպատակով սառույցը կարող է փոխարինել մեզ համար լավագույն բյուրեղին։ Միայն ես կնախընտրեի քաղցրահամ սառույցի մի կտոր՝ այն ավելի ամուր է և թափանցիկ։
-Ահա, եթե չեմ սխալվում, այս սառույցի բլոկը,- ճամփորդներից հարյուր քայլ հեռավորության վրա ցույց տվեց նավակապը սառցաբեկորին,- դատելով նրա գույնից՝ հենց այն է, ինչ ձեզ հարկավոր է:
- Դու ճիշտ ես. Վերցրու քո կացինը։ Արի, իմ ընկերներ:
Երեքն էլ գնացին սառույցի նշված բլոկի մոտ: Իսկապես, սառույցը քաղցրահամ ջուր է:
Բժիշկը հրամայեց կտրել մեկ ոտնաչափ տրամագծով սառույցի կտորը և սկսեց կտրել այն կացնով: Հետո դանակով վերջացրեց, վերջապես ձեռքով աստիճանաբար ավազով հղկեց։ Ստացվում է թափանցիկ ոսպ, կարծես լավագույն բյուրեղից։ Արևը բավականին պայծառ էր։ Բժիշկը ոսպը բացեց իր ճառագայթների տակ և կենտրոնացրեց ոսպի վրա: Մի քանի վայրկյան անց բոցը բռնկվեց»։

Նկար 113. «Բժիշկը կենտրոնացրել է Արեգակի ճառագայթները թրթուրի վրա».
Ժյուլ Վեռնի պատմությունն ամբողջովին ֆանտաստիկ չէ. սառցե ոսպի օգնությամբ ծառի բռնկման փորձերը, որոնք առաջին անգամ հաջողությամբ իրականացվել են Անգլիայում 1763 թվականին շատ մեծ ոսպով, այն ժամանակվանից բազմիցս իրականացվել են լիակատար հաջողությամբ: Իհարկե, դժվար է պատրաստելթափանցիկսառցե ոսպը օգտագործելով այնպիսի գործիքներ, ինչպիսիք են կացինը, դանակը և «ընդամենը ձեռքը» (48 աստիճան սառնամանիքի դեպքում), բայց դուք կարող եք ավելի հեշտ դարձնել սառցե ոսպը. ջուրը լցնել ճիշտ ձևավորված գավաթի մեջ և սառեցնել, այնուհետև մի փոքր տաքացնելուց հետո: բաժակը, հանել իր պատրաստի ոսպից:

Բրինձ. 114. Սառցե ոսպ պատրաստելու բաժակ.
Նման փորձ անելիս մի մոռացեք, որ դա հաջողվում է միայն պարզ ցրտաշունչ օրը և բաց երկնքի տակ, բայց ոչ պատուհանի ապակու հետևում գտնվող սենյակում. ապակին կլանում է արևի ճառագայթների էներգիայի զգալի մասը և մնում անբավարար։ առաջացնել զգալի տաքացում.

Արևի ճառագայթներով

Փորձեք մեկ այլ փորձ, որը նույնպես հեշտությամբ կատարվում է ձմռանը: Արևի լույսով ողողված ձյան վրա դրեք երկու հավասար չափի կտոր՝ բաց և սև։ Մեկ-երկու ժամ հետո կտեսնեք, որ սև շերտը սուզվել է ձյան մեջ, իսկ բացը մնացել է նույն մակարդակի վրա։ Դժվար չէ պարզել այս տարբերության պատճառը. սև շերտի տակ ձյունն ավելի ուժեղ է հալչում, քանի որ մուգ գործվածքը կլանում է իր վրա թափվող արևի ճառագայթների մեծ մասը. լույսը, ընդհակառակը, ցրում է դրանց մեծ մասը և, հետևաբար, ավելի քիչ է տաքանում, քան սևը:
Այս ուսուցողական փորձն առաջին անգամ կատարել է ԱՄՆ-ի անկախության համար հայտնի մարտիկ Բենջամին Ֆրանկլինը, ով կայծակնային գավազանի գյուտով իրեն հավերժացրել է որպես ֆիզիկոս։ «Դերձակից վերցրեցի տարբեր գույների կտորի մի քանի քառակուսի կտոր,- գրում է նա:- Դրանց թվում էին` սև, մուգ կապույտ, բաց կապույտ, կանաչ, մանուշակագույն, կարմիր, սպիտակ և զանազան գույներ ու երանգներ: Մի պայծառ արևոտ առավոտ: Ես այս բոլոր կտորները դրեցի ձյան վրա: Մի քանի ժամ անց սև կտորը, որը մյուսներից ավելի տաքացավ, այնքան խորացավ, որ արևի ճառագայթներն այլևս չէին հասնում դրան; մուգ կապույտը սուզվեց գրեթե նույնքան, որքան սևը, բաց կապույտը: շատ ավելի քիչ, այլ գույները որքան բաց են, այնքան քիչ են իջնում: Սպիտակը մնաց մակերեսի վրա, այսինքն՝ այն ընդհանրապես չի իջել»:
«Ինչի՞ համար լավ կլիներ տեսությունը, եթե դրանից օգուտ չքաղվեր», քանի որ այն ավելի է տաքացնում մեր մարմինը արևի տակ, և եթե միևնույն ժամանակ մենք դեռ ինքներս մեզ տաքացնող շարժումներ անենք, ապա չափազանց. Տղամարդկանց և կանանց ամառային գլխարկները չպե՞տք է լինեն սպիտակ, որպեսզի վերացնի այդ շոգը, որը ոմանց մոտ առաջացնում է արևահար... Ավելին, սևացած պատերը չեն կարող ցերեկային ժամերին կլանել այնքան արևային ջերմություն, որ գիշերը մի փոքր տաք մնան և պաշտպանեն: մրգերը ցրտից, կարևորությու՞նը»:
Թե ինչ կարող են լինել այս եզրակացությունները և օգտակար կիրառությունները, ցույց է տրված 1903 թվականին «Գաուս» նավի վրա Գերմանիայի հարավային բևեռ արշավախմբի օրինակը: Նավը սառեց սառույցի մեջ, և ազատագրման բոլոր սովորական մեթոդները որևէ արդյունքի չհանգեցրին: Նրանք հեռացրին ընդամենը մի քանի հարյուր խորանարդ մետր սառույց և չազատեցին նավը, այնուհետև դիմեցին արևի ճառագայթների օգնությանը. նավից տանում էր դեպի սառույցի ամենամոտ լայն բացը: բևեռային ամառվա պարզ երկար օրերը, և արևի ճառագայթներն արեցին այն, ինչ չկարողացան անել դինամիտն ու սղոցը: Սառույցը հալվեց և ճեղքվեց սփռված շերտի երկայնքով, և նավը ազատվեց: սառույցից.

Հին ու նոր միրաժների մասին

Հավանաբար բոլորը գիտեն, թե որն է սովորական միրաժի ֆիզիկական պատճառը։ Ջերմությունից տաքացած անապատի ավազը հայելանման հատկություններ է ձեռք բերում, քանի որ հարակից տաքացած օդի շերտն ավելի ցածր խտություն ունի, քան վերին շերտերը։ Շատ հեռավոր առարկայից լույսի թեք ճառագայթը, հասնելով այս օդային շերտին, թեքում է իր ուղին դրա մեջ այնպես, որ իր հետագա հետևում կրկին հեռանում է գետնից և ընկնում դիտորդի աչքին, կարծես հայելու մեջ արտացոլված լինի: անկման շատ մեծ անկյուն: Իսկ դիտորդին թվում է, որ իր դիմաց անապատում ջրային մակերես է, որն արտացոլում է ափամերձ առարկաները (նկ. 115):

Բրինձ. 115. Ինչպես է միրաժը հայտնվում անապատում. Այս նկարը, որը սովորաբար վերարտադրվում է դասագրքերում, ներկայացնում է լույսի ճառագայթի ուղին, որը թեքված է դեպի գետնին չափազանց կտրուկ կերպով:
Ավելի ճիշտ կլինի, սակայն, ասել, որ տաք հողի մոտ գտնվող օդի տաքացած շերտը արտացոլում է ճառագայթները ոչ թե հայելու պես, այլ ջրի խորքից դիտվող ջրի մակերեսի նման։ Այստեղ ոչ թե պարզ արտացոլումն է, այլ այն, ինչ ֆիզիկայի լեզվով կոչվում է «ներքին արտացոլում», «փնջի անկման սահմանափակող անկյուն», և առանց դրա ներքին անդրադարձ չի ստացվում։
Եկեք ճանապարհին նշենք այս տեսության մի կետ, որը կարող է թյուրիմացության տեղիք տալ: Վերոհիշյալ բացատրությունը պահանջում է օդային շերտերի այնպիսի դասավորություն, որում ավելի խիտ շերտերը ավելի բարձր կլինեն, քան ավելի քիչ խիտը: Այնուամենայնիվ, մենք գիտենք, որ խիտ, ծանր օդը հակված է իջնելու և դրա տակ գտնվող գազի թեթև շերտը տեղափոխելու վերև: Ինչպե՞ս կարող է լինել խիտ և հազվագյուտ օդի շերտերի այն դասավորությունը, որն անհրաժեշտ է միրաժի առաջացման համար։

Բրինձ. 116. Միրաժ ասֆալտի վրա.
Բանալին կայանում է նրանում, որ օդային շերտերի պահանջվող դասավորությունը ոչ թե անշարժ օդում է, այլ օդի շարժման մեջ: Հողով տաքացվող օդի շերտը չի հենվում դրա վրա, այլ անընդհատ տեղաշարժվում է դեպի վեր և անմիջապես փոխարինվում տաքացվող օդի նոր շերտով։ Շարունակական փոփոխությունը հանգեցնում է նրան, որ հազվագյուտ օդի որոշակի շերտ միշտ հարում է տաք ավազին, թեև նույնը չէ, բայց դա արդեն անտարբեր է ճառագայթների ուղու համար:
Միրաժի տեսակը, որը մենք դիտարկում ենք, հայտնի է եղել հնուց։ Ժամանակակից օդերևութաբանության մեջ այն կոչվում է «ստորին» միրաժ (ի տարբերություն «վերին» միրաժի, որը առաջանում է մթնոլորտի վերին հատվածներում հազվագյուտ օդի շերտերով լույսի ճառագայթների անդրադարձումից)։ Մարդկանց մեծամասնությունը համոզված է, որ այս դասական միրաժը կարելի է տեսնել միայն հարավային անապատների մռայլ օդում և չի լինում ավելի հյուսիսային լայնություններում:
Մինչդեռ մեր տարածքում հաճախ է նկատվում ստորադաս միրաժը։ Նման երեւույթները հատկապես հաճախակի են լինում ամռանը ասֆալտապատ ու ասֆալտապատ ճանապարհներին, որոնք իրենց մուգ գույնի պատճառով շատ են տաքանում արևի տակ։ Այնուհետև ճանապարհի ձանձրալի մակերեսը հեռվից երևում է, կարծես ջրով լցված լինի և արտացոլում է հեռավոր առարկաները: Լույսի ճառագայթների ուղին այս միրաժի ժամանակ ներկայացված է Նկ. 116. Որոշ դիտարկմամբ՝ նման երևույթները հնարավոր չէ տեսնել այնքան հազվադեպ, որքան մարդիկ կարծում են:
Կա նաև միրաժի մի տեսակ՝ միրաժկողմը, որոնց գոյությանը սովորաբար չեն էլ կասկածում։ Սա արտացոլում է տաքացվող թափանցիկ պատից: Նման դեպք նկարագրել է ֆրանսիացի հեղինակը։ Մոտենալով բերդի բերդին՝ նա նկատեց, որ բերդի հարթ բետոնե պատը հանկարծ հայելու պես փայլեց՝ արտացոլելով շրջակա բնապատկերը, հողը, երկինքը։ Եվս մի քանի քայլ անելուց հետո նույն փոփոխությունը նկատեց բերդի մյուս պարսպի հետ կապված։ Թվում էր, թե մոխրագույն, անհարթ մակերեսը հանկարծ փոխարինվել է փայլեցվածով։ Տաք օր էր, և պատերը պետք է շատ շոգեին, ինչը նրանց սպեկուլյարության բանալին էր։ Նկ. 117-ը ցույց է տալիս բերդի պարիսպների գտնվելու վայրը (F և F ") և դիտորդի գտնվելու վայրը (A և A"): Պարզվեց, որ միրաժ է նկատվում, երբ պատը բավականաչափ տաքանում է արևի ճառագայթներից, նույնիսկ հնարավոր է եղել լուսանկարել այս երևույթը։
Նկ. 118-ում պատկերված է ամրոցի F (ձախ) պատը, սկզբում փայլատ, այնուհետև փայլուն (աջից), հայելու պես (վերցված է A կետից»): Ձախ լուսանկարում պատկերված է սովորական մոխրագույն բետոն, որում, իհարկե, մոտակայքում կանգնած են երկու ֆիգուրներ: պատը չի կարող արտացոլվել զինվոր Դեպի աջ. նույն պատը մեծ մասամբ ձեռք է բերել հայելային հատկություններ, և մոտակա զինվորի կերպարը դրան տալիս է իր սիմետրիկ պատկերը:

Բրինձ. 117. Բերդի հատակագիծը, որտեղ նկատվել է միրաժը. Պատ F-ը, կարծես, արտացոլված էր A կետից, պատը F «- A կետից»:

Բրինձ. 118. Մոխրագույն անհարթ պատը (ձախ) հանկարծ հայտնվում է փայլեցված, արտացոլող (աջ):
Ամառվա շոգ օրերին պետք է ուշադրություն դարձնել մեծ շենքերի ջեռուցվող պատերին ու փնտրել միրաժային երեւույթներ։ Անկասկած, որոշակի ուշադրությամբ պետք է նկատելիորեն ավելանան միրաժի նկատված դեպքերը։

«Կանաչ ճառագայթ»

«Դուք երբևէ նկատե՞լ եք, որ Արևը մայր է մտնում ծովի հորիզոնից ներքև: Այո, անկասկած: Դուք հետևե՞լ եք դրան, մինչև սկավառակի վերին եզրը դիպչի հորիզոնի գծին և ապա անհետանա: Հավանաբար, այո: Բայց դուք նկատե՞լ եք այդ երևույթը, ինչ է տեղի ունենում ժամը այն պահը, երբ շողացող լուսատուը արձակում է իր վերջին ճառագայթը, եթե երկինքը զերծ է ամպերից և ամբողջովին թափանցիկ, գույն, որը ոչ մի նկարիչ չի կարող ստանալ իր ներկապնակում, և որ բնությունն ինքը չի վերարտադրում ո՛չ բուսականության տարբեր երանգներով, ո՛չ էլ ամենաթափանցիկ ծովի գույնը»։
Անգլիական թերթերից մեկում նման հոդվածը հիացրեց Ժյուլ Վեռնի «Կանաչ ճառագայթը» վեպի երիտասարդ հերոսուհուն և դրդեց նրան մի շարք ճամփորդություններ ձեռնարկել՝ նպատակ ունենալով տեսնել կանաչ ճառագայթը սեփական աչքերով: Բայց այն դեռ կա: Կանաչը: ռեյը լեգենդ չէ, թեև դրա հետ շատ առասպելական բաներ են ասոցացվում: Դա մի երևույթ է, որով կարող է հիանալ յուրաքանչյուր բնասեր, եթե այն փնտրի պատշաճ համբերությամբ:

Ինչու կա կանաչ ճառագայթ:

Երևույթի պատճառը կհասկանաք, եթե հիշեք, թե ինչպես են մեզ հայտնվում առարկաները, երբ մենք դրանց նայում ենք ապակե պրիզմայով։ Փորձեք այս փորձը. պրիզման պահել ձեր աչքի երկայնքով հորիզոնական, լայն կողմը ներքև և նայեք պատին ամրացված թղթի միջով: Կնկատեք, որ տերևը, նախ, զգալիորեն բարձրացել է իր իրական դիրքից, և երկրորդը, վերևում ունի մանուշակագույն-կապույտ եզրագիծ, իսկ ներքևում՝ դեղին-կարմիր եզրագիծ: Բարձրացումը կախված է լույսի բեկումից, գունավոր եզրերը՝ կախվածշեղումապակի, այսինքն՝ ապակու հատկություններանհավասարաչափբեկումային ճառագայթներ տարբերգույները.Մանուշակագույն և կապույտ ճառագայթները ավելի ուժեղ են բեկվում, քան մյուսները, ուստի մենք տեսնում ենք մանուշակագույն-կապույտ եզրագիծ վերևում; կարմիրները բոլորից ամենաքիչն են բեկվում, և, հետևաբար, մեր թղթի թերթիկի ստորին եզրն ունի կարմիր եզրագիծ:
Հետևյալի ավելի լավ հասկանալու համար անհրաժեշտ է կանգ առնել այս գունավոր եզրագծերի ծագման վրա։ Պրիզման քայքայում է թղթից բխող սպիտակ լույսը սպեկտրի բոլոր գույների՝ տալով թղթի թերթի բազմաթիվ գունավոր պատկերներ՝ դասավորված, մասամբ իրար վրա ընկած՝ բեկման կարգով: Սրանց վերադրվածների միաժամանակյա գործողություններից։ Աչքի գունավոր պատկերները միմյանց վրա ստանում են սպիտակի զգացում (սպեկտրալ գույների ավելացում), բայց վերևում և ներքևում դուրս են ցցվում չխառնվող գույների եզրերը։ Հայտնի բանաստեղծ Գյոթեն, ով կատարեց այս փորձը և չհասկացավ դրա իմաստը, պատկերացրեց, որ այդպիսով բացահայտել է ծաղիկների մասին Նյուտոնի տեսության կեղծ լինելը, այնուհետև գրել է իր սեփական «Ծաղիկների գիտությունը», որը գրեթե ամբողջությամբ հիմնված է սխալ պատկերացումների վրա։ մեծ բանաստեղծի մոլորությունները և չի ակնկալի, որ պրիզման նրա համար կվերագունավորի բոլոր առարկաները: Երկրի մթնոլորտը մեր աչքերի համար նման է հսկայական օդային պրիզմայի, որի հիմքը դեպի ներքև է: Նայելով Արևին հորիզոնում, մենք նայում ենք նրան գազի պրիզմա: Արեգակի սկավառակը վերևում ստանում է կապույտ և կանաչ գույնի եզրագիծ, ներքևում՝ կարմիր-դեղին: Մինչ Արևը գտնվում է հորիզոնից վերև, սկավառակի լույսն ընդհատվում է իր պայծառությամբ, շատ ավելի քիչ պայծառ: գունավոր շերտեր, և մենք դրանք ընդհանրապես չենք նկատում, բայց արևածագի և մայրամուտի պահերին, երբ նրա գրեթե ամբողջ սկավառակը թաքնված է հորիզոնի տակ, մենք կարող ենք տեսնել վերին եզրի կապույտ եզրագիծը: որի. Երբ հորիզոնի մոտ օդը լիովին մաքուր և թափանցիկ է, մենք տեսնում ենք կապույտ սահման՝ «կապույտ ճառագայթ»: Բայց ավելի հաճախ կապույտ ճառագայթները ցրվում են մթնոլորտով և մնում է միայն մեկ կանաչ սահման՝ «կանաչ ճառագայթի» երևույթը: . Վերջապես, շատ դեպքերում կապույտ և կանաչ ճառագայթները նույնպես ցրվում են պղտոր մթնոլորտով, այդ դեպքում ոչ մի եզր չի նկատվում. արևը գլորվում է բոսորագույն գնդակի մեջ:
Պուլկովոյի աստղագետ Գ.Ա.Տիխովը, ով հատուկ ուսումնասիրություն է նվիրել «կանաչ ճառագայթին», հայտնում է այս երևույթի տեսանելիության որոշ նշաններ»: Պատճառը պարզ է՝ արևային սկավառակի կարմիր գույնը ցույց է տալիս մթնոլորտի կողմից կապույտ և կանաչ ճառագայթների ուժեղ ցրումը, այսինքն՝ սկավառակի ամբողջ վերին եզրը։ «Ընդհակառակը, - շարունակում է աստղագետը, - եթե Արևը քիչ է փոխվել իր սովորական սպիտակադեղնավուն գույնից և շատ պայծառ է մայրանում (այսինքն, եթե մթնոլորտի կողմից լույսի կլանումը փոքր է: -Յա.Պ.), հավանաբար կանաչ ճառագայթ է սպասվում։ Բայց այստեղ պարզապես կարևոր է, որ հորիզոնը ներկայացնում է կտրուկ գիծ, ​​առանց որևէ անկանոնության, մոտակա անտառներ, շենքեր և այլն: Այս պայմանները լավագույնս կատարվում են ծովում. Ահա թե ինչու կանաչ ճառագայթը այնքան լավ հայտնի է նավաստիներին »:
Այսպիսով, «կանաչ ճառագայթը» տեսնելու համար անհրաժեշտ է դիտել Արևը մայրամուտի կամ արևածագի պահին շատ պարզ երկնքով: Հարավային երկրներում հորիզոնին մոտ երկինքը ավելի թափանցիկ է, քան մերը, ուստի երևույթը « կանաչ ճառագայթ» այնտեղ ավելի հաճախ է նկատվում։ Բայց մեզ մոտ դա այնքան էլ հազվադեպ չէ, ինչպես կարծում են շատերը, հավանաբար Ժյուլ Վեռնի վեպի ազդեցության տակ։ «Կանաչ ճառագայթի» համառ որոնումը վաղ թե ուշ հաջողությամբ է պարգևվում: Պատահել է այս գեղեցիկ երևույթը որսալ նույնիսկ աստղադիտակով: Երկու ալզասցի աստղագետներ այս դիտարկումը նկարագրում են հետևյալ կերպ.
«...Մայրամուտին նախորդող վերջին րոպեին, երբ, հետևաբար, դրա նկատելի մասը դեռ տեսանելի է, սկավառակը, որն ունի ալիքաձև, շարժվող, բայց կտրուկ ուրվագծված եզրագիծ, շրջապատված է կանաչ եզրով: Մինչև Արևը. ամբողջովին ընկել է, այս եզրն անզեն աչքով տեսանելի չէ: Այն տեսանելի է դառնում միայն հորիզոնի հետևում Արեգակի ամբողջական անհետացման պահին: Եթե դիտեք աստղադիտակով բավականաչափ ուժեղ խոշորացմամբ (մոտ 100 անգամ), կարող եք. Մանրամասն հետևեք բոլոր երևույթներին. կանաչ եզրագիծը նկատելի է դառնում ամենաուշը մայրամուտից 10 րոպե առաջ, այն սահմանափակում է սկավառակի վերին հատվածը, իսկ ներքևից կարմիր եզրագիծ է: Եզրագծի լայնությունը սկզբում շատ փոքր է (միայն մի աղեղի մի քանի վայրկյան), մեծանում է արևի մայր մտնելու հետ, երբեմն հասնում է մինչև կես րոպեի աղեղի, կարծես սահում են նրա եզրով մինչև ամենաբարձր կետը, երբեմն նրանք դուրս են գալիս եզրից և առանձին-առանձին փայլում են մի քանի վայրկյան, մինչև նրանք դուրս գան» (նկ. 119):

Բրինձ. 119. «Կանաչ փնջի» երկարատև դիտարկում՝ դիտորդը 5 րոպե տեսել է «կանաչ ճառագայթը» լեռնաշղթայի վրայով։ Աջ վերևում` աստղադիտակով երևացող «կանաչ ճառագայթ»: Արևի սկավառակն ունի անկանոն եզրագծեր: 1-ին դիրքում արևային սկավառակի փայլը կուրացնում է աչքը և թույլ չի տալիս աչքերին տեսնել կանաչ եզրագիծը: 2-րդ դիրքում, երբ Արեգակի սկավառակը գրեթե անհետանում է, «կանաչ ճառագայթը» հասանելի է դառնում պարզ աչքին։
Սովորաբար երեւույթը տեւում է մեկ-երկու վայրկյան։ Բայց բացառիկ դեպքերում դրա տևողությունը նկատելիորեն երկարացվում է։ Նշվեց դեպք, երբ «կանաչ ճառագայթը» դիտվեց ավելի քան 5 րոպե: Արևը մայր էր մտնում հեռավոր լեռան հետևում, և արագընթաց դիտորդը տեսավ արևի սկավառակի կանաչ եզրագիծը, կարծես սահում էր լեռան լանջով (նկ. 119):
Շատ ուսանելի են «կանաչ ճառագայթը» դիտարկելու դեպքերը, երբարևածագԱրևը, երբ աստղի վերին եզրը սկսում է երևալ հորիզոնի տակից։ Սա հերքում է հաճախ հնչեցվող ենթադրությունը, թե «կանաչ ճառագայթը» օպտիկական պատրանք է, որին ենթարկվում է հենց մայր մտնող արևի փայլից հոգնած աչքը։
Արևը միակ լուսատուը չէ, որն ուղարկում է «կանաչ ճառագայթ»: Պատահական է եղել տեսնել այս երևույթը, որն առաջացել է մայր մտնող Վեներայի կողմից [Միրաժների և կանաչ ճառագայթների մասին կարող եք իմանալ Մ. Մինարտի «Լույսն ու գույնը բնության մեջ» հիանալի գրքից: Ֆիզմատգիզ, 1958Մոտ. խմբ.].

Նախորդ պարբերություններում ուսումնասիրեցինք լույսի անդրադարձման ֆենոմենը։ Այժմ ծանոթանանք երկրորդ երեւույթին, երբ ճառագայթները փոխում են իրենց տարածման ուղղությունը։ Այս երեւույթը - լույսի բեկում երկու միջավայրերի միջերեսում:Նայեք ճառագայթներին և ակվարիումի գծագրերին § 14-բ-ում: Լազերային ճառագայթը ուղիղ էր, բայց երբ հասավ ակվարիումի ապակե պատին, ճառագայթը փոխեց ուղղությունը. բեկված.

Լույսի բեկումկոչվում է ճառագայթի ուղղության փոփոխություն երկու միջավայրերի միջակայքում, որտեղ լույսն անցնում է երկրորդ միջավայր(համեմատեք արտացոլման հետ): Օրինակ, նկարում մենք պատկերել ենք օդի և ջրի, օդի և ապակու, ջրի և ապակու սահմաններում լույսի ճառագայթի բեկման օրինակներ:

Ձախակողմյան գծագրերի համեմատությունից հետևում է, որ զույգ «օդ-ապակյա» միջավայրը ավելի ուժեղ է բեկում լույսը, քան «օդ-ջուր» զույգ միջավայրը: Աջ կողմի գծագրերի համեմատությունից երևում է, որ օդից ապակի անցնելիս լույսն ավելի ուժեղ է բեկվում, քան ջրից բաժակ անցնելիս։ Այն է, Օպտիկական ճառագայթման նկատմամբ թափանցիկ միջավայրի գոլորշիներն ունեն տարբեր բեկման ուժ, որը բնութագրվում է հարաբերական բեկման ինդեքս. Այն հաշվարկվում է հաջորդ էջի բանաձևով, ուստի այն կարող է չափվել փորձարարական եղանակով: Եթե ​​վակուումն ընտրված է որպես առաջին միջավայր, ապա ստացվում են հետևյալ արժեքները.

Այս արժեքները չափվում են 20 ° C-ում դեղին լույսի համար: Տարբեր ջերմաստիճանի կամ լույսի այլ գույնի դեպքում ցուցիչները տարբեր կլինեն (տես § 14-h): Աղյուսակի որակական ուսումնասիրությամբ մենք նշում ենք. որքան բեկման ինդեքսը տարբերվում է միասնությունից, այնքան մեծ է այն անկյունը, որով ճառագայթը շեղվում է՝ անցնելով վակուումից միջին:Քանի որ օդի բեկման ինդեքսը գրեթե չի տարբերվում միասնությունից, օդի ազդեցությունը լույսի տարածման վրա գրեթե աննկատ է։

Լույսի բեկման օրենքը.Այս օրենքը դիտարկելու համար մենք ներկայացնում ենք սահմանումներ. Ճառագայթի ճկման կետում գտնվող երկու միջավայրերի միջերեսին ուղղահայաց անկյունը ընկնող ճառագայթի միջև կկոչվի. անկման անկյունը(ա). Նմանապես, բեկված ճառագայթի և ճառագայթի ճկման կետում երկու միջավայրերի միջերեսի միջերեսին ուղղահայաց անկյունը կոչվելու է. բեկման անկյուն(է):

Երբ լույսը բեկվում է, օրենքները, որոնք կազմում են լույսի բեկման օրենքը. 1. Ընկնող ճառագայթը, բեկված ճառագայթը և միջերեսի միջերեսին ուղղահայացը ճառագայթի թեքության կետում գտնվում են նույն հարթության վրա: 2. Անկման անկյան սինուսի և բեկման անկյան սինուսի հարաբերությունը հաստատուն է՝ անկախ անկյուններից.

Կիրառվում է նաև լույսի բեկման օրենքի որակական մեկնաբանություն. երբ լույսը անցնում է օպտիկականորեն ավելի խիտ միջավայր, ճառագայթը շեղվում է դեպի մեդիա միջերեսին ուղղահայաց:Եվ հակառակը։

Լույսի ճառագայթների հետադարձելիության սկզբունքը.Երբ լույսը արտացոլվում կամ բեկվում է, պատահական և անդրադարձած ճառագայթները միշտ կարող են հետ շրջվել: Դա նշանակում է որ ճառագայթների ուղին չի փոխվի, եթե փոխեք դրանց ուղղությունները հակառակ ուղղությամբ:Բազմաթիվ փորձեր հաստատում են՝ այս դեպքում ճառագայթների ճանապարհի «հետագիծը» չի փոխվում (տե՛ս նկարը)։

Լույսի բեկումը ճառագայթի ուղղության փոփոխությունն է տարբեր խտության երկու միջավայրերի սահմանին։

Բացատրություն. լույսի ճառագայթը, ընկնելով ջրի մեջ, փոխում է իր ուղղությունը երկու միջավայրերի սահմանին (այսինքն՝ ջրի մակերեսին): Ճառագայթը բառացիորեն բեկված է: Այս երեւույթը կոչվում է լույսի բեկում։ Դա առաջանում է այն պատճառով, որ ջուրն ու օդը տարբեր խտություններ ունեն։ Ջուրն ավելի խիտ է, քան օդը, և նրա մակերեսին ընկնող լույսի արագությունը դանդաղում է։ Այսպիսով, ջուրը օպտիկապես ավելի խիտ միջավայր է:

Միջավայրի օպտիկական խտությունը բնութագրվում է լույսի տարածման տարբեր արագությամբ։

Ճեղքման անկյուն (ϒ) այն անկյունն է, որը ձևավորվում է բեկված ճառագայթով և ուղղահայաց է ճառագայթի անկման կետին երկու միջավայրերի միջերեսում:

Բացատրություն:

Ճառագայթը որոշակի կետում ընկել է ջրի մակերեսին և բեկվել։ Եկեք այս կետից ուղղահայաց գծենք նույն ուղղությամբ, ինչ «ձախ» բեկված ճառագայթը. մեր դեպքում ուղղահայացն ուղղված է դեպի ջրամբարի հատակը: Այս ուղղահայաց և բեկված ճառագայթով ձևավորված անկյունը կոչվում է բեկման անկյուն։

Եթե ​​լույսը օպտիկապես պակաս խիտ միջավայրից գալիս է օպտիկապես ավելի խիտ միջավայր, ապա բեկման անկյունը միշտ փոքր է անկման անկյունից:

Օրինակ՝ ջրի մեջ ընկնող լույսի անկման անկյունն ավելի մեծ է, քան բեկման անկյունը։ Պատճառն այն է, որ ջուրը օդից ավելի խիտ միջավայր է։

Տարբեր օպտիկական խտությամբ ցանկացած երկու կրիչի համար բանաձևը ճիշտ է.

մեղք α
--- = n
մեղքϒ

որտեղ n Կայուն արժեք է, որը կախված չէ անկման անկյունից:

Բացատրություն:

Վերցրեք երեք ճառագայթներ, որոնք ընկնում են ջրի մեջ:

Նրանց անկման անկյունները 30 °, 45 ° և 60 ° են:

Այս ճառագայթների բեկման անկյունները կկազմեն համապատասխանաբար 23 °, 33 ° և 42 °:

Եթե ​​կազմենք անկման և բեկման անկյունների հարաբերությունը, ապա կստանանք նույն թիվը.

մեղք 30 ° մեղք 45 ° մեղք 60 °
--- = --- = --- ≅ 1,3
մեղք 23 ° մեղք 33 ° մեղք 42 °

Այսպիսով, եթե ճառագայթի անկման անկյունը բաժանենք ջրի և նրա բեկման անկյան վրա, կստանանք 1,3։ Սա հաստատուն է ( n ), որը հայտնաբերվել է վերը նշված բանաձևով:

Ընկնող ճառագայթը, բեկված ճառագայթը և ճառագայթի անկման կետից գծված ուղղահայացը գտնվում են նույն հարթության վրա։