Patirtis

Kiekvienas iš jūsų, tikriausiai atkreipė dėmesį į tai, kad stikle su vandeniu, prilipęs šaukštas ant sienos tarp vandens ir oro, atrodo, kad yra tam tikra skaldytų vaizdų. Tiksliai tą pačią nuotrauką, kurią stebime ežero ar upės krante, iš rezervuaro, kurio auga žolė yra matoma. Kai mes žiūrime į tai, mes susidarome įspūdį, kad šis ašmenys yra ant vandens ir oro sienos, tarsi deformacijos. Žinoma, mes visiškai suprantame, kad šie elementai išlieka tokie patys, kaip jie buvo prieš vandenį. Bet ką mes stebime ir iš to, koks toks vizualinis efektas atsiranda, tai yra šviesos refrakcija, kai jis plinta.

Iš užpildytos medžiagos, kurią jau ištyrėte ankstesnėse pamokose, turite prisiminti, kas šviesos spindulys nukryps, kai jis pereina per sieną, kuri dalijasi dvi aplinkomis, turime žinoti, kuri iš jų šviesos greitis yra mažesnis ir kas yra lengva Daugiau.

Siekiant didesnio aiškumo, mes praleisime šiek tiek patirties. Pavyzdžiui, paimkime optinį diską ir į savo centrą įdėkite stiklinę plokštelę. Dabar pabandykime išsiųsti šviesos spinduliuotę šioje plokštelėje. O ką matome su jumis? Ir mes matėme, kad toje vietoje, kur atsispindi oro siena su stiklu. Tačiau, be to, šviesa atsispindi, mes vis dar matome, kaip jis įsiskverbė į stiklą į vidų ir tuo pačiu metu taip pat pakeitė jo paskirstymo kryptį.

Ir dabar pažiūrėkite, kaip tai parodyta paveikslėlyje:

Ir dabar bandykime apibrėžti šį reiškinį.

Šviesos refrakcija vadinama tokiu reiškiniu, kuris keičia šviesos spindulio judėjimo kryptį pereinamojo laikotarpio metu nuo vienos aplinkos į kitą.

Grįžkime į mūsų piešinį. Apie tai matome, kad UAB, žymi kritimo spindulį, OS yra atspindėtas spindulys, o OE yra suklastoti spindulį. Kas atsitiktų, jei mes paėmėme ir išsiųsime spinduliuotę į EO? Ir tai atsitiko pagal "šviesos spindulių grįžtamumo įstatymą", šis spindulys būtų išėjęs iš stiklo OA kryptimi.

Iš to išplaukia, kad tos aplinkos, kurios yra pajėgi perduoti šviesą, linkę turėti skirtingą optinį tankį ir skirtingą šviesos greitį. Ir taip suprantate, kad šviesos greitis priklauso nuo tankio vertės. Tai yra, didesnis optinis tankis turi terpę, tuo daugiau šviesos greitis bus jame, ir tuo pačiu metu jis bus stipresnis už šviesą, kuri patenka iš išorės.

Kaip yra šviesos lūžis?

Pirmą kartą toks reiškinys kaip šviesos refrakcijos, XVII a. Pateikė paaiškinimą ant patater. Pasak jo pareiškimų, iš to išplaukia, kad kai juda šviesa iš vienos aplinkos į kitą, jos spindulys keičia savo kryptį, kuri gali būti lyginama su "kareivio priekio" judėjimu, kuris keičia savo kryptį konstrukcinio pėsčiomis metu. Įsivaizduokite pievą, pagal kurią eina kareivių stulpelis, ir tada ši pieva blokuoja ariamąją žemę, kurioje siena eina priešais kampu.

Kareiviai, kurie pasiekė Pashnya pradeda sulėtinti savo judėjimą, ir tie kariai, kurie dar nepasiekė šios sienos, tęsti savo kelią tuo pačiu greičiu. Ir tada yra kažkas, kad kareiviai, kurie persikėlė liniją ir eina į ariamąją žemę, pradeda atsilikti nuo šakelių, kurios vis dar eina per pievą ir todėl palaipsniui prasideda karių stulpelis. Siekiant šio proceso aiškumo, galite pažvelgti į toliau pateiktą piešinį.

Mes stebime lygiai tą patį procesą su šviesos spinduliu. Norint išsiaiškinti, kokiu būdu šviesos spindulys turi būti nukreiptas, tuo pereinant prie dviejų aplinkų sienų, būtina turėti idėją, kurioje iš jų šviesos greitis bus didesnis, ir kuriais kitaip mažiau.

Ir kadangi mes jau turime idėją, kad šviesa yra elektromagnetinės bangos, tada viskas, ką žinome apie elektromagnetinių bangų propagavimo greitį, taip pat taikoma šviesos greičiui.

Pažymėtina, kad vakuume šviesos greitis yra maksimalus:

Medžiagos, šviesos greitis, skirtingai nuo vakuumo, visada yra mažiau: V

Optinio tankio aplinka

Mediens optinis tankis yra nustatomas kaip šviesos spindulys yra platinamas terpėje. Optiškai tankesnis bus terpė, kuri turi mažesnį šviesos greitį.

Terpė, kurioje šviesos greitis yra mažesnis, vadinamas "optiškai tankesne";
Vidutinė terpė, kurioje šviesos greitis yra daugiau, vadinamas "optiškai mažiau tanku".

Jei norite palyginti optinį tankį, kad pasiektumėte orą, stiklą ir vandenį, tada lyginant orą ir stiklą, stiklas yra optiškai tankesnis. Taip pat lyginant stiklą ir vandenį, stiklas yra optiškai tankesnis.

Defrakcijos kampas

Iš šios patirties matome, kad kai pateksite į trečiadienį, kuris yra tankus, šviesos spindulys nukrypsta nuo krypties, kurią jis turėjo pradžioje ir keičia kryptį, kuri yra statmenai, kur yra dviejų žiniasklaidos skaidinio ribas . Ir po to, kai įvedėte laikmeną, kuris yra optiškai mažiau tankus, šiuo atveju šviesos spindulys yra nukreiptas priešinga kryptimi.

"Α" - tai kritimo kampas, "β" - refrakcijos kampas.

Šviesos refrakcija trikampio prizmėje

Su šviesos lūžio pagalba galima apskaičiuoti spindulių eigą ir stiklo trikampio prizmę.

87 paveiksle galite sekti šios prizmės spindulių pažangą:

Šviesos refrakcija akyje

Ar kada nors pastebėjote, kad vonioje įgijau vandenį, įspūdis buvo tai, kad yra mažiau nei iš tikrųjų. Kalbant apie upę, tvenkinį ir ežerą, ta pati nuotrauka vystosi, tačiau visų priežastis yra tik fenomenas kaip šviesos lūžimas.

Bet, kaip jūs suprantate, mūsų akys aktyviai dalyvauja visuose šiuose procesuose. Pavyzdžiui, pavyzdžiui, kad rezervuaro apačioje galėtume matyti tam tikrą tam tikrą tašką "S", pirmiausia būtina, kad šviesos spinduliai praėjo per šį tašką ir pateksite į asmens akis žiūri į ją.

Ir tada šviesos spindulys, praeinantis lūžio laikotarpį vandeniu su oru, bus suvokiama akis kaip šviesa, kuri ateina iš akivaizdaus vaizdo "S1", bet yra didesnis nei "S" taškas apačioje rezervuaras.

Imaginis rezervuaro "H" gylis yra maždaug jo tikras N. Toks fenomenas pirmą kartą aprašė euklidas.

Namų darbai

1. Perkelkite pavyzdžius apie šviesos lūžio, kurį susitiko kasdieniame gyvenime, lūžimo.

2. Raskite informaciją apie euklido pasaulio patirtį ir pabandykite šią patirtį pakartoti.

Procesai, susiję su šviesa, yra svarbi fizikos komponentas ir supa mus mūsų kasdieniame gyvenime visur. Svarbiausia šioje situacijoje yra šviesos atspindžio ir refrakcijos įstatymai, ant kurių pagrindiniai modernūs optika yra pagrįsti. Šviesos lūžimas yra svarbi šiuolaikinio mokslo dalies dalis.

Iškraipymo efektas

Šis straipsnis jums pasakys, koks yra šviesos refrakcijos reiškinys, ir taip pat atrodo, kad refrakcijos įstatymas atrodo ir kas teka iš jo.

Fizinio reiškinio pagrindai

Kai spindulys patenka ant paviršiaus, kuris yra atskirtas dviem skaidriomis medžiagomis, turinčiomis skirtingą optinį tankį (pvz., Skirtingi stiklai arba vanduo), dalis spindulių bus atspindėta ir dalis - prasiskverbti į antrąją struktūrą (pvz., Jis bus plinta vandenyje ar stiklu). Pereinant nuo vienos terpės į kitą už spindulio, jo krypties pasikeitimas yra apibūdinamas. Tai yra šviesos refrakcijos reiškinys.
Ypač geros šviesos atspindžio ir refrakcijos galima matyti vandenyje.

Vandens iškraipymo poveikis

Žvelgiant į daiktus į vandenį, jie atrodo iškraipyti. Tai ypač pastebima ant sienos tarp oro ir vandens. Vizualiai atrodo, kad povandeniniai objektai yra šiek tiek atmesti. Apibūdintoje fiziniame reiškinyje priežastis yra iškraipoma visuose objektuose. Kai spinduliai ant stiklo, šis poveikis yra mažiau pastebimas.
Šviesos refrakcija yra fizinis reiškinys, kuriam būdingas saulės spindulio judėjimo krypties pokytis pereinant nuo vienos terpės (struktūros) į kitą.
Siekiant pagerinti šio proceso supratimą, apsvarstykite, kad spindulio pavyzdys nuo oro iki vandens (panašus į stiklą). Atliekant statmeną palei skyriuje, galite išmatuoti lūžio kampą ir grąžinti šviesos spindulį. Šis indikatorius (lūžio kampas) bus pakeistas, kai srautas į vandens įsiskverbimą (stiklo viduje).
Pastaba! Pagal šį parametrą suprantama kaip kampas, kuris sudaro statmeną, atliktą dviejų medžiagų atskyrimui, kai spindulys įsiskverbia nuo pirmosios konstrukcijos į antrąją.

Lucia

Tas pats rodiklis yra būdingas kitoms aplinkoms. Nustatyta, kad šis rodiklis priklauso nuo medžiagos tankio. Jei spindulio rudenį atsiranda mažiau tanki į tankesnę struktūrą, iškraipymo kūrimo kampas bus didesnis. Ir jei priešingai - tada mažiau.
Tokiu atveju rudens polinkio pokytis taip pat paveiks šį rodiklį. Tačiau santykiai tarp jų nėra pastovūs. Tuo pačiu metu jų sinų santykis išliks pastovi vertė, kurią ši formulė atspindi: Sinα / Sinγ \u003d N, kur:

• n yra pastovi vertė, kuri yra aprašyta kiekvienai konkrečiai medžiagai (oro, stiklo, vandens ir kt.). Todėl, kokia bus ši vertė gali būti nustatoma pagal specialias lenteles;
• α - rudens kampas;
• γ - lūžio kampas.

Siekiant nustatyti šį fizinį reiškinį, buvo sukurtas refrakcijos įstatymas.

Fizinė įstatymai

Šviesos srautų lūžio įstatymas leidžia nustatyti skaidrių medžiagų savybes. Įstatymą sudaro dvi nuostatos:

• pirma dalis. Ray (kritimas, modifikuotas) ir statmena, kuris buvo atkurtas kritimo ant sienos, pavyzdžiui, oro ir vandens (stiklo ir tt), bus įsikūrusi toje pačioje plokštumoje;
• antroji dalis. Sin sinešto santykio kritimo kampo rodiklis su to paties kampo sinusu, sudarytu per sienos perėjimo metu, bus pastovaus dydžio.

Įstatymo aprašymas

Tuo pačiu metu, tuo metu, kai sijos iš antrosios struktūros pirmoje (pavyzdžiui, kai šviesos srautas iš oro, per stiklą ir atgal į orą), taip pat atsiras dėl iškraipymo efektas taip pat atsiras.

Svarbus parametras skirtingiems objektams

Pagrindinis rodiklis šioje situacijoje yra kritimo sinaro kampo santykis su panašiu parametru, tačiau iškraipymui. Kaip matyti iš pirmiau aprašyto įstatymo, šis rodiklis yra nuolatinė suma.
Tuo pačiu metu, kai kritimo polinkio vertė taip pat bus būdinga panašiam rodikliui. Šis parametras yra labai svarbus, nes tai yra neatskiriama skaidrių medžiagų charakteristika.

Skirtingų objektų rodikliai

Dėl šio parametro galima visiškai efektyviai atskirti akinių tipus, taip pat iš brangių akmenų. Taip pat svarbu nustatyti šviesos judėjimo greitį įvairiose aplinkose.

Pastaba! Didžiausias šviesos srauto greitis yra vakuume.

Kai perkeliate iš vienos medžiagos kitiems, jo greitis sumažės. Pavyzdžiui, deimantų, kuris turi didžiausią lūžio rodiklį, fotonų sklaidos greitis bus 2,42 karto didesnis nei oro. Vandenyje jie skleidžiami lėtesniu 1,33 karto. Dėl įvairių tipų akinių, šis parametras svyruoja nuo 1,4 iki 2.2.

Pastaba! Kai kurie akiniai turi lūžio indeksą 2.2, kuris yra labai arti deimantų (2.4). Todėl ne visada galima atskirti stiklą nuo realaus deimanto.

Medžiagų optinis tankis

Šviesa gali įsiskverbti į įvairias medžiagas, kurioms būdingi skirtingi optiniai tankiai. Kaip jau minėjome anksčiau, naudojant šį įstatymą, galite nustatyti terpės (struktūros) tankio charakteristiką. Kuo tankesnis jis bus, su mažesniu greičiu, šviesa bus plisti. Pavyzdžiui, stiklas ar vanduo bus optiškai tankus nei oras.
Be to, šis parametras yra pastovi vertė, ji taip pat atspindi šviesos greičio santykį dviejose medžiagose. Fizinė reikšmė gali būti rodoma pagal šią formulę:

Šis rodiklis sako, kaip fotonų propagavimo greitis pereinant nuo vienos medžiagos į kitą.

Kitas svarbus rodiklis

Perkeliant šviesos srautą per skaidrius objektus galima poliarizaciją. Jis pastebimas per šviesos srautą iš dielektrinės izotropinės laikmenos. Poliarizacija atsiranda, kai fotonai praeina per stiklą.

Poveikio poliarizacija

Dalinė poliarizacija stebima, kai šviesos srauto kampas ant dviejų dielektrijos sienos skirsis nuo nulio. Poliarizacijos laipsnis priklauso nuo to, kas buvo kritimo kampai (brewster).

Pilnas vidinis atspindys

Užbaigti mūsų mažą ekskursiją, vis dar būtina apsvarstyti tokį poveikį kaip visišką vidinį atspindį.

Pilni ekrano reiškinys

Norint pasirodyti šis efektas, būtina padidinti šviesos srauto kampą savo perėjimo nuo tankesne į mažiau tankesnę terpę tarp cheminių medžiagų sąsaja. Esant tokiai situacijai, kai šis parametras viršija tam tikrą ribinę vertę, tada fotonai, patenkantys į šio skirsnio sieną, bus visiškai atspindėta. Tiesą sakant, tai bus mūsų norimas reiškinys. Be to, neįmanoma padaryti pluošto optikos.

Išvada

Praktinis šviesos srauto elgesio savybių taikymas buvo suteiktas daug sukuriant įvairius techninius įrenginius, kad pagerintumėte savo gyvenimą. Tuo pačiu metu šviesa, atidaryta prieš žmoniją toli nuo visų jos galimybių ir jo praktinis potencialas vis dar nėra visiškai įgyvendintas.

Kaip padaryti popierinį lempą tai padaryti patys
Kaip patikrinti LED juostos našumą

Šviesos refrakcijos įstatymai.

Fizinė lūžio rodiklio reikšmė.Šviesa slopina dėl savo dauginimo greičio pokyčio, kai juda iš vienos aplinkos į kitą. Antrosios terpės lūžio rodiklis yra palyginti pirmą kartą lygus šviesos greičio santykiui pirmąją terpę į šviesos greitį antroje aplinkoje:

Taigi, lūžio rodiklis rodo, kiek kartų šviesos greitis terpėje, iš kurių spindulys išeina, daugiau (mažiau) šviesos greičiu aplinkoje, kurioje ji patenka.

Kadangi elektromagnetinių bangų sklidimo greitis vakuume yra pastovus, patartina nustatyti įvairių laikmenų lūžio rodiklius, palyginti su vakuumu. Greičio santykis nuo. Šviesos plitimas vakuume yra vadinamas pasiskirstymo greičiu šioje aplinkoje absoliutus lūžio rodiklis ši medžiaga () ir yra pagrindinė optinių savybių charakteristika, \\ t

,

tie. Antrosios terpės lūžio rodiklis yra palyginti lygus šių aplinkų absoliutaus rodiklių santykiui.

Paprastai cheminės medžiagos optinės savybės pasižymi lūžio rodikliu. n. Dėl oro, kuris mažai skiriasi nuo absoliutaus lūžio rodiklio. Tuo pačiu metu, terpė, kurioje absoliutus rodiklis yra didesnis, vadinamas optiškai tankesne.

Refrakcijos kampas.Jei šviesa eina iš terpės su mažesniu lūžio rodikliu trečiadienį su dideliu lūžio rodikliu ( n 1< n 2 ), tada lūžio kampas yra mažesnis nei kritimo kampas

r.< i (3 pav.).

Fig. 3. Šviesos refrakcija perėjimo metu

optiškai mažiau tankios terpės trečiadienį

optiškai tankesnis.

Padidėjęs kampas i m \u003d. 90 ° (šviesos 3, Fig.2) šviesa antroje aplinkoje bus paskirstyta tik kampu r pr. vadinamas riboto refrakcijos kampo. Antrosios terpės regione kampu, papildomai iki ribojančio refrakcijos kampo (90 ° - i PR. ), šviesa nėra prasiskverbia (Fig.3, ši sritis yra tamsesnė).

Refraction kampas r pr.

Bet nuodėmė aš m \u003d 1, todėl.

Visiško vidinio atspindžio fenomenas.Kai šviesa eina iš terpės su dideliu lūžio rodikliu n 1\u003e N 2 (4 pav.), Tada lūžio kampas yra daugiau nei kritimo kampas. Šviesa yra sufraktuotos (patenka į antrąją terpę) tik rudens kampu i PR. kuris atitinka refrakcijos kampą r m \u003d. 90 °.

Fig. 4. Šviesos refrakcija, kai trečiadienį pereina nuo optiškai tankesnės terpės

optiškai mažiau tanki.

Šviesa, kuri patenka į didelį kampą, yra visiškai atsispindi iš žiniasklaidos ribų (4 pav. 3). Šis reiškinys vadinamas visišku vidiniu atspindžiu, o kritimo kampas i PR. - visiško vidinio atspindžio ribinis kampas.

Ekstremalus visiško vidinio atspindžio kampas i PR. Nustatoma pagal sąlygą:

, tada sin r m \u003d 1, todėl.

Jei šviesa eina nuo bet kurios aplinkos vakuume arba ore, tada

Dėl dviejų duomenų aplinkų atšaukimo, refrakcijos kampas per pereinamąjį laikotarpį nuo pirmosios terpės iki antrojo yra lygus viso vidinio atspindžio ribiniam kampui, kai spindulys yra perėjimas nuo antrosios terpės iki pirmojo .

Ekstremalus stiklo vidinio atspindžio kampas yra mažesnis nei 42 °. Todėl spinduliai, einantys į stiklą ir krenta ant jo paviršiaus 45 ° kampu yra visiškai atsispindi. Šis stiklo nuosavybė yra naudojama rotaciniu (5a pav.) Ir sukasi (4b pav.), Dažnai naudojami optiniuose įrenginiuose.

Fig. 5: A - pasukamas prizmė; B - Atnaujinanti prizmė.

Pluošto optika.Užbaigti vidinį atspindys yra naudojamas, kai lankstus lightovodov. Šviesa, nukrenta į skaidrią pluoštą, apsuptą medžiagos su mažesniu lūžio rodikliu, yra pakartotinai atsispindi ir plinta palei šį pluoštą (6 pav.).

6 pav. Šviesos praėjimas skaidriam pluoštui, apsuptas medžiagos

su mažesniu lūžio rodikliu.

Norėdami perkelti didelius šviesos srautus ir išsaugoti apšvietimo sistemos lankstumą, atskiri pluoštai renkami pakopose - svetovoda.. Optikos skyrius, kuriame jie mano, kad šviesos ir vaizdo žibintų perdavimas, vadinamas pluošto optika. Pluošto optikos detalės ir prietaisai vadinami tuo pačiu terminu. Medicinoje, šviesos kreiptuvai yra naudojami apšviesti su šalto apšvietimo vidaus ertmes ir vaizdo perdavimo.

Praktinė dalis

Įrenginiai, skirti nustatyti lūžio rodiklį medžiagų yra vadinamas refraktometrai(7 pav.).

7 pav. Optinė refraktometro schema.

1-veidrodis, 2 - matavimo galvutė, 3 - sistemos programa dispersijai pašalinti, 4 - objektyvas, 5 - rotacinė prizmė (ray ray 90 0), 6 - skalės (kai refraktometters

yra dvi svarstyklės: lūžio indeksų ir tirpalų koncentracijos masto mastas), \\ t

7 - okuliaras.

Pagrindinė refraktometro dalis yra matavimo galvutė, susidedanti iš dviejų prizmių: apšvietimo, kuris yra sulankstoma galvos dalis, ir matavimas.

Apšvietimo prizmės išvestį, jo matinis paviršius sukuria išsklaidytą šviesos spindulį, kuris eina per skystį pagal tyrimą (2-3 lašai) tarp prizmių. Ant matavimo prizmės paviršiaus spinduliai patenka į įvairius kampus, įskaitant 90 0 kampu. Matavimo prizme spinduliai renkami refrakcijos ribinio kampo regione, kuris paaiškina šviesos ribos formavimą - šešėlį prietaiso ekrane.

8 pav. Ray insultas matavimo galvoje:

1 - apšvietimo prizmė, 2 - skystas testas,

3 - prizmės matavimas, 4 ekranas.

Sprendimo procentinio dydžio nustatymas

Natūrali ir poliarizuota šviesa. Matoma šviesa - tai yra elektromagnetinės bangossu virpesių dažnio nuo 4 ∙ 10 14 iki 7,5 ∙ 10 14 Hz dažnį. Elektromagnetinės bangos yra skersinis: Elektrinių ir magnetinių laukų vektoriai E ir H yra tarpusavyje statmenai ir yra plokštumoje, statmenai bangų sklidimo greičio vektoriui.

Dėl to, kad tiek cheminė medžiaga ir šviesos biologinis poveikis, susijęs su elektromagnetinės bangos, vektoriaus elektros komponentu E. Šio lauko įtampa vadinama Šviesos vektorius Ir šio vektoriaus virpesių plokštuma - Šviesos bangų virpesių plokštuma.

Bet kokiame šviesos šaltinyje bangos išsiskiria daugybe atomų ir molekulių, šių bangų šviesos vektoriai yra įvairiuose lėktuvuose, o virpesiai atsiranda skirtinguose etapuose. Todėl susidarančios bangos šviesos vektoriaus virpesių plokštuma nuolat keičia savo padėtį erdvėje (1 pav.). Ši šviesa vadinama natural. arba. \\ T nepatvirtinta..

Fig. 1. Scheminis spindulių ir natūralios šviesos vaizdas.

Jei pasirinksite du abipusiai statmenai lėktuvus, einančius per natūralių šviesos ir patentuotus vektorių E ant plokštumos spindulio, tada vidutiniškai šie projekcijos bus tokios pačios. Taigi natūralios šviesos spindulys yra patogiai vaizduojamas kaip tiesioginis, kai tas pats skaičius tų ir kitų projekcijų yra lašų ir taškų forma:

Kai šviesa eina per kristalus, galima gauti šviesą, kurio bangų virpesių plokštuma užima pastovią vietą erdvėje. Ši šviesa vadinama butas- arba. \\ T linijinis poliarizuotas.. Dėl užsakytos atomų ir molekulių išdėstymo erdvėje tinklelyje, kristalas tik praleidžia šviesos vektoriaus virpesius, atsirandančius kai kuriems šiam grotelėms, plokštumoje.

Plokščioji poliarizuota šviesos banga yra patogiai atstovaujama taip:

Taip pat gali būti dalinis šviesos poliarizavimas. Tokiu atveju šviesos vektoriaus svyravimų amplitudė bet kurioje vienoje plokštumoje žymiai viršija likusių lėktuvų svyravimų amplitudes.

Iš dalies poliarizuota šviesa gali būti atpažinta taip :, ir tt Lašų ir taškų skaičiaus santykis tuo pačiu metu lemia šviesos poliarizacijos laipsnį.

Visais būdais, kaip keisti natūralią šviesą į poliarizuotą nuo natūralios šviesos, komponentai su visiškai apibrėžta poliarizacijos plokštumos orientacija yra visiškai arba iš dalies atrinkti.

Poliarizuotos šviesos gavimo būdai: a) šviesos atspindžio ir refrakcijos ant dviejų dielektrikų sienos; b) Šviesos perdavimas optiškai anizotropiniais vieninteliais kristalais; c) Šviesos perdavimas per laikmeną, kurio optinė anizotropija yra dirbtinai sukuriama elektros arba magnetinio lauko veikimu, taip pat dėl \u200b\u200bdeformacijos. Šie metodai yra pagrįsti reiškiniu anizotropija.

Anizotropija - Tai yra savybių (mechaninių, šilumos, elektrinių, optinių) priklausomybė nuo krypties. Kūnai, kurių savybės yra vienodos visomis kryptimis isotropic..

Poliarizacija taip pat stebima šviesos sklaidos metu. Poliarizacijos laipsnis yra didesnis nei mažesnis dalelių dydis, kuriuo įvyksta sklaida.

Prietaisai, skirti gauti poliarizuotą šviesą, yra vadinamos poliarizatoriai.

Šviesos poliarizacija atsispindi ir atsitrenkė į dviejų dielektrikų atskyrimo sieną.Atsižvelgiant į natūralios šviesos atspindį ir refrakcijos ant dviejų izotropinių dielektrinių, jo linijinės poliarizacijos ribų sienos. Su savavališku dažnio kampu, atspindėtos šviesos poliarizacija yra dalinis. Atsižvelgiant į atspindėtą spinduliuotę, svyravimai vyrauja, statmenai rudens plokštumui ir lūžio lygiagrečiai su juo (2 pav.).

Fig. 2. Dalinis natūralios šviesos poliarizavimas, kai atsispindi ir atsieta

Jei rudens kampas atitinka sąlygą TG I B \u003d N 21, tada atspindėta šviesa yra visiškai poliarizuota (brewsterio įstatymas), o lukštentinė šviesa nėra visiškai poliarizuota, bet maksimali (3 pav.). Šiuo atveju atspindėtos ir sufraktos spinduliai yra abipusiai statmenai.

- Santykinis lūžio rodiklis iš dviejų laikmenų, I B - alaus daryklos kampe.

Fig. 3. Visiškas atspindėtos spindulio poliarizavimas atsispindedamas ir sufraktas

ant dviejų izotropinių dielektrikų dalies sienos.

Dvigubas bemprane.Yra keletas kristalų (kalcito, kvarco ir panašių), kuriuose šviesos spindulys, refracted, yra padalintas į dvi sijas su skirtingomis savybėmis. Kaltė (Islandijos SPA) yra kristalas su šešiakampiu tinkleliu. Šešiakampio prizmės simetrijos ašis yra vadinama optine ašimi. Optinė ašis nėra linija, bet kristalo kryptis. Bet koks tiesioginis, lygiagretus šioje srityje taip pat yra optinė ašis.

Jei supjaustėte plokštelę nuo kalcito kristalo, kad jo veidai būtų statmenai optinei ašiai ir atsiųskite šviesos spindulį palei optinę ašį, tada nepasikeis. Jei siunčiate šviesą kampu į optinę ašį, ji bus įsilaužta į dvi sijas (4 pav.), Iš kurių vienas yra vadinamas įprastu, antrasis yra nepaprastas.

Fig. 4. Dvigubas Bemprane Kai šviesa eina per kalcito plokštelę.

Mn-optic ašis.

Paprastas spindulys yra rudens plokštumoje ir turi reguliarų šios medžiagos lūžio indeksą. Neeilinis spindulys yra plokštumoje, einančioje per incidento spindulį ir kristalų optinę ašį, praleista spindulio rudens taške. Ši plokštuma vadinama pagrindinė krištolo plokštuma. Paprasto ir neeilinio spinduliuotės lūžio rodikliai yra skirtingi.

Tiek paprasti, tiek ypatingi spinduliai yra poliarizuoti. Paprastųjų spindulių virpesių plokštuma statmenai pagrindinei plokštumui. Neįprastų spindulių virpesiai atsiranda pagrindinėje kristalo plokštumoje.

Dvigubo Bemprano reiškinys yra dėl kristalų anizotropijos. Išilgai optinės ašies, šviesos bangos greitis paprastų ir neeilinių spindulių yra tas pats. Kitais kryptimis, nepaprastosios bangos greitis skaičiu yra didesnis nei paprastas. Didžiausias skirtumas tarp abiejų bangų tarifų atsiranda statmenai optinei ašiai.

Pagal Giggenų principą, su dvigubu Bempraine kiekviename bangos paviršiaus taške, pasiekiant kristalinę ribą, kyla (ne vienas, kaip ir įprastinėje aplinkoje!), Dviem pagrindinėmis bangomis, kurios yra paskirstytos kristale.

Vienos bangos pasiskirstymo greitis visomis kryptimis yra tas pats, i.e. Banga turi sferinę formą ir pavadino įprastas. Kitos bangos sklidimo greitis kristalo optinės ašies kryptimi yra lygus įprastos bangos greičiui, o optinei ašies krypčiai skiriasi nuo jo. Banga turi elipsoidą ir yra vadinamas neįprastas(5 pav.).

Fig. 5. Paprastų (O) ir nepaprastųjų (e) bangų skleidimas kristaluose

su dvigule bempraine.

Prism Nicolas.Norint gauti poliarizuotą šviesą, naudojamas Nicolų poliarizacijos prizmė. Iš kalcito, jie pumpuoja tam tikros formos ir dydžių prizmę, tada jis supjaustyti išilgai įstrižainės plokštuma ir priklijuotas Kanados balzamas. Kai šviesos spindulys patenka į viršutinį veidą palei prizmės ašį (6 pav.), Neeilinį spinduliuotę lašai ant klijavimo plokštumos mažesniu kampu ir praeina, beveik nekeičiant kryptimis. Paprastas spindulys lašai yra didesnis nei visiško Kanados Balzamo atspindžio kampas, atsispindintis nuo klijavimo plokštumos ir absorbuojamas palaidotas prizminas. Nicolas Prizmė suteikia visiškai poliarizuotą šviesą, kurios virpesių plokštuma yra pagrindinėje prizmės plokštumoje.

Fig. 6. Nicolas prizmė. Įprastos eilės schema

ir neeiliniai spinduliai.

Dichroizmas.Yra kristalai, kurie yra skirtingai absorbuojami įprastais ir neįprastais spinduliais. Taigi, jei turmalinas kristalas yra siųsti natūralios šviesos krūva, statmenai optinės ašies krypties, tada su plokščių storis, tik keli milimetrai, paprasta šviesa visiškai tampa visiškai, ir tik neeilinis spindulys bus išleistas iš kristalas (7 pav.).

Fig. 7. Šviesos praėjimas per turmalino kristalą.

Skirtingas įprastų ir nepaprastųjų spindulių absorbcijos pobūdis yra vadinamas absorbcijos anizotropija,arba. \\ T dichroizmas. Taigi, turmalino kristalai taip pat gali būti naudojami kaip poliarizatoriai.

Polaroids.Šiuo metu yra plačiai naudojamos poliarizatoriai polaroids.Dėl Polaroidų gamybai tarp dviejų plokštelių stiklo ar plexiglass, skaidrus plėvelė yra įstrigo, kuriame yra poliarizuojančios šviesos dichroinės medžiagos (pavyzdžiui, sulfato jodhinono) kristalai. Gaminant filmą procesą, kristalai yra orientuoti taip, kad jų optinės ašys yra lygiagrečios. Visa ši sistema yra fiksuota rėmelyje.

Polaroidų pigumo ir gamybos plokščių su dideliu plotu galimybė, jei jų plačiai naudoja praktiškai.

Poliarizuotos šviesos analizė.Naršyti šviesos poliarizacijos pobūdį ir laipsnį, naudojami prietaisai, vadinami analizatoriai.Kaip analizatoriai, tie patys prietaisai, kurie tarnauja, kad gautų linijinę poliarizuotą šviesą yra poliarizatoriai, bet pritaikyti pasukti aplink išilginę ašį. Analizatorius praleidžia tik svyravimus, kurie sutampa su pagrindine plokštuma. Priešingu atveju, tik osciliacijų komponentas eina per analizatorių, kuris sutampa su šia plokštuma.

Jei šviesos banga yra įtraukta į analizatorių, yra tiesiškai poliarizuotas, tada bangos intensyvumui išeina iš analizatoriaus, mugė malyus teisė:

,

kur I 0 yra gaunamos šviesos intensyvumas, φ yra tarp gaunamos šviesos ir šviesos plokštumos, kuri perduoda analizatorių.

Šviesos ištrauka per poliarizatoriaus sistemą - analizatorius rodomas schematiškai Fig. aštuoni.

Fig. 8. Šviesos schema per sistemos poliarizatoriaus analizatorių (P - poliarizatorius, \\ t

A - analizatorius, E - ekranas):

a) pagrindinės poliarizerio ir analizatoriaus planai sutampa;

b) pagrindinės poliarizerio ir analizatoriaus plokštumai yra tam tikru kampu;

c) pagrindinės poliarizerio ir analizatoriaus plokštumai yra tarpusavyje statmenai.

Jei pagrindinės poliarizerio ir analizatoriaus plokštumai sutampa, šviesa visiškai eina per analizatorių ir apšviečia ekraną (7a pav.). Jei jie yra tam tikru kampu, šviesa eina per analizatorių, tačiau jis susilpninamas (7b pav.). Ypač, kuo arčiau šis kampas iki 90 0. Jei šie lėktuvai yra tarpusavyje statmenai, šviesa yra visiškai kasti analizatoriaus (Fig.7V)

Poliarizuotos šviesos virpesių sukimas. Polarimetrija.Kai kurie kristalai, taip pat organinių medžiagų sprendimai, turi turtą pasukti virpesių, einančių per juos poliarizuota šviesa plokštumą. Šios medžiagos yra vadinamos optiškai Bet kivny.. Tai apima cukrus, rūgštis, alkaloidus ir kt.

Labiausiai optiškai veikliosios medžiagos, dviejų pakeitimų, kurie sukasi poliarizacijos plokštuma, yra atitinkamai, ir prieš laikrodžio rodyklę (stebėtojui link į sijos) yra aptikta. Pirmasis modifikavimas vadinamas atleidimas arba. \\ T teigiamas Antrasis - levery. arba neigiamas.

Natūrali optinė veikla ne kristalinėje būsenoje sukelia molekulių asimetrija. Kristalinėse medžiagose optinė veikla taip pat gali būti dėl to, kad molekulių vieta yra grotelės.

Kietose medžiagose poliarizacijos plokštumos kampas yra tiesiogiai proporcingas šviesos spindulio kelio ilgiui organizme:

kur α - sukimosi gebėjimas (specifinis sukimas), \\ t Priklausomai nuo medžiagos, temperatūros ir bangos ilgio. Dėl kairiųjų priėmimo modifikacijų, sukimosi gebėjimai yra vienodi.

Dėl poliarizacijos plokštumos sukimosi sprendimų kampo

,

kur α yra konkretus rotacija, c - optiškai veikliosios medžiagos koncentracija tirpale. Α vertė priklauso nuo optiškai veikliosios medžiagos ir tirpiklio, temperatūros ir bangos ilgio. Konkretus rotacija - tai 100 kartų sukimosi kampas, skirtas tirpalui, kurio storis yra 1 dm, esant 1 g koncentracijai 100 cm3 tirpalo, esant 20 0 s temperatūrai ir šviesos bangos ilgyje λ \u003d 589 nm . Labai jautrus koncentracijos nustatymo metodas, pagrįstas šiuo santykiu, yra vadinamas polarimetrija (sacharitimetrija).

Vadinamas poliarizacijos plokštumos sukimosi priklausomybė nuo šviesos bangos ilgio rotacinė dispersija.Pirmajame derinime vyksta bio teisė:

kur yra koeficientas, priklausomai nuo medžiagos ir temperatūros pobūdžio.

Klinikinių sąlygų metodu polarmetrija.jis naudojamas cukraus koncentracijai nustatyti šlapime. Naudojamas prietaisas vadinamas saharymeter.(9 pav.).

Fig. 9. Optinis sacharimetro schema:

Ir - natūralios šviesos šaltinis;

C - Šviesos filtras (monochromatorius), teikiant patvirtinimo įrenginio

su įstatymu bio;

L - objektyvo surinkimas, suteikiant lygiagrečią šviesos spindulį į išvestį;

P poliarizatorius;

K - vamzdelis su bandymo tirpalu;

A - analizatorius, sustiprintas su besisukančiu disko D su padaliniais.

Vykdydamas tyrimą, analizatorius pirmą kartą nustatomas maksimalus lauko apšvietimas be tyrimo tirpalo. Tada įdėkite į įrenginį vamzdį su tirpalu ir, besisukančiu analizatoriumi, vėl ieškoti. Mažiausias dviejų kampų, kuriuo būtina išjungti analizatorių, ir yra su sukimosi kampas medžiagai pagal tyrimą. Kampo mastas apskaičiuoja cukraus koncentraciją tirpale.

Siekiant supaprastinti skaičiavimus, vamzdis su tirpalu daro tokį ilgį taip, kad analizatoriaus sukimosi kampas (laipsniais) yra skaitmeninis lygus koncentracijai nuo. Sprendimas (100 cm 3 gramais). Šiuo atveju gliukozės vamzdžio ilgis yra 19 cm.

Poliarizacijos mikroskopija.Metodas yra pagrįstas anizotropija Kai kurie ląstelių ir audinių komponentai atsiranda, kai jie stebimi juos poliarizuota šviesa. Konstrukcijos, sudarytos iš lygiagrečiai, arba diskų, esančių krūvos pavidalu, su trečiadienį, su lūžio rodikliu skiriasi nuo lūžio indekso struktūros dalelių, aptinka gebėjimą "Double Beamplan".Tai reiškia, kad konstrukcija perduos poliarizuotą šviesą tik tada, kai poliarizacijos plokštuma yra lygiagreti ilgosioms dalelių ašims. Jis lieka galioti net tada, kai dalelės neturi savo dvigubos lemputės. OPTICAL. anizotropija.jis stebimas raumenų, jungiamojo audinio (kolageno) ir nervų pluoštų.

Skeleto raumenų pavadinimas " skersinis "susieta su atskirų raumenų pluošto optinių savybių skirtumu. Jį sudaro pakaitiniai tamsesni ir šviesesni audinio medžiagos skyriai. Tai suteikia pluošto skersinius asignavimus. Raumenų pluoštų tyrimas poliarizuotoje šviesoje atranda tamsias vietas anizotropic.turėti savybių dvigubas Bemprane.kadangi tamsesni sklypai yra isotropic.. Kolagenasaizotropiniai pluoštai, optinė ašis yra palei pluošto ašį. Įvairūs miceles. neurofibrillitaip pat anizotropiniai, tačiau optinės ašys yra radialinėse kryptimis. Šių struktūrų histologiniam tyrimui taikomas poliarizacijos mikroskopas.

Svarbiausia poliarizacijos mikroskopo dalis yra poliarizatorius, esantis tarp šviesos šaltinio ir kondensatoriaus. Be to, mikroskopas turi besisukančią stalą arba mėginio laikiklį, analizatorių, esantį tarp objektyvo ir okuliaro, kuris gali būti įdiegtas, kad jo ašis yra statmena poliarizerio ašiai ir kompensatoriui.

Kai poliarizatorius ir analizatorius yra kerta, o objektas nėra arba yra isotropic.laukas atrodo vienodai tamsus. Jei yra objektas su dviguba beamplan, ir jis yra taip, kad jo ašis yra kampu į poliarizacijos plokštumą, skiriasi nuo 0 0 arba nuo 90 0, jis bus atskirti poliarizuotą šviesą į du komponentus - lygiagrečiai ir statmenai lyginant su analizatoriaus plokštuma. Todėl dalis šviesos praeis per analizatorių, todėl ryškus objekto vaizdas pasirodo tamsioje fone. Pasukamas objektas, jo vaizdo ryškumas bus pakeistas, pasiekiamas ne daugiau kaip 45 0 kampas, palyginti su poliarizatoriumi arba analizatoriumi.

Poliarizacijos mikroskopija yra naudojama studijuojant molekulių orientaciją biologinėse struktūrose (pavyzdžiui, raumenų ląstelių), taip pat struktūrų stebėjimo metu nematomas naudojant kitus metodus (pvz., Mitotines SPIO ląstelių dalijimosi metu), nustatant spiralinę struktūrą.

Poliarizuota šviesa naudojama modeliavimo sąlygomis įvertinti mechaninius įtempius, kylančius kaulų audiniuose. Šis metodas yra pagrįstas fomomeniniu fenomenu, kuris susideda iš optinės anizotropijos atsiradimo pradinėse izotropinėse kietose medžiagose pagal mechaninių krovinių veikimą.

Šviesos bangos ilgio nustatymas naudojant difrakcijos groteles

Šviesos trukdžiai.Šviesos trukdymas vadinamas reiškiniu, kuris atsiranda, kai sutampa su šviesos bangomis ir kartu su jų amplifikacija ar silpnėja. Pastovus trukdžių modelis atsiranda, kai taikomos nuoseklios bangos. Nuoseklios bangos vadinamos bangomis su lygiomis dažniais ir identiškais etapais arba turi nuolatinį fazės poslinkį. Šviesos bangų stiprinimas trukdžių (maksimali būklė) įvyksta tuo atveju, Δ yra sukrauta net pusiau kirtimo ilgio:

kur k. - maksimalaus, k \u003d 0, ± 1, ± 2, ±, ... ± N;

λ - šviesos bangos ilgis.

Lengvųjų bangų susilpnėjimas trukdo (minimali sąlyga) yra stebima, jei nelyginis pusiau kirtimo ilgio skaičius yra sukrauti optinio skirtumo Δ:

kur k. - minimumo tvarka.

Optinis skirtumas dviem spinduliais yra atstumų nuo šaltinių skirtumas iki trikdžių stebėjimo taško.

Trukdžių plonais plėvele.Gali būti stebimi muilo burbuliukų kištukais, žibalo dėmėje ant vandens paviršiaus, kai apšviesta jų saulės šviesa.

Tarkime, kad plonos plėvelės paviršius lašai 1 (žr. 2 pav.). Spindulys, kuris mylėjo ant oro sienos - filmas eina per filmą, atsispindi iš jos vidinis paviršius, Tinka plėvelės išoriniam paviršiui, yra refrakted ant plėvelės krašto - oras ir spindulys išeina. Į spindulio išleidimo tašką, mes vadovaujame 2 spinduliui 2, kuris eina lygiagrečiai į šviesą.

Kai plėvelė šviečia polichromatine šviesa, mes gauname vaivorykštės vaizdą. Tai paaiškinama tuo, kad filmas yra nevienalytė storio. Todėl kurso metu yra įvairių skirtumo, kuris atitinka skirtingus bangos ilgius (dažyto muilo plėvelės, kai kurių ratlankių ir paukščių, aliejaus arba aliejaus sparnų spalvos ir kt. .).).

Šviesos trukdžiai naudojami prietaisuose - interferometrai. Interferometrai yra optiniai įrenginiai, su kuriais galite erdviai padalinti dvi sijas ir sukurti tam tikrą judėjimo skirtumą tarp jų. Interferometrai naudojami norint nustatyti bangos ilgius su dideliu mažų atstumų tikslumu, lūžio rodikliais ir optinių paviršių kokybe nustatymas.

Sanitariniais ir higieniniais tikslais interferometras naudojamas kenksmingų dujų kiekiui nustatyti.

Tarpferometro ir mikroskopo (trikdžių mikroskopo) derinys naudojamas biologijoje, kad būtų galima išmatuoti lūžio indeksą, sausosios medžiagos koncentraciją ir skaidrių mikro paskaitos storio.

"Guysgens" principas - fresnel.Pasak gadenų, kiekvienas terpės taškas, į kurį pirminė banga pasiekia šiuo klausimu, yra antrinių bangų šaltinis. Frenelis išaiškino šią guigens poziciją, pridėdama, kad antrinės bangos yra nuoseklios, t.y. Kai taikoma, jie suteiks stabilų trukdžių vaizdą.

Šviesos difrakcija.Šviesos difrakcija yra šviesos nuokrypio nuo tiesinio paskirstymo reiškiniai.

Difrakcija lygiagrečiai nuo vienos spragos.Leiskite pločio tikslui į Yra lygiagrečios monochromatinės šviesos krūva (žr. 3 pav.):

Lenza įdiegta kelyje L. , židinio plokštumoje, kurios yra ekranas E. . Dauguma spindulių nesiskiria, i.e. nekeiskite savo krypties, ir jie sutelkia dėmesį į objektyvą L. Ekrano centre, sudarant centrinę maksimalią arba maksimalią nulinę tvarką. Spinduliai difrakcija vienodo difrakcijos kampais φ bus ekrane, kad sudarytumėte maksimalų 1,2,3, ... n. - Užsakymai.

Taigi, difrakcijos modelis, gautas iš vienos lizdo lygiagrečių spindulių, kai apšviesta monochromatinė šviesa, yra šviesos juosta su maksimaliu apšvietimu ekrano centre, tada vyksta tamsioji juosta (mažiausiai pirmosios eilės), tada a Šviesos juosta (ne daugiau kaip 1. Užsakymas), tamsiai juosta (mažiausiai 2-oji eilutė), ne daugiau kaip antroji tvarka ir kt. Difrakcijos modelis yra simetriškas apie centrinį maksimalų. Kai plyšio apšvietimas yra šviesa ekrane, spalvų juostos sistema yra suformuota ekrane, tik centrinis maksimalus sutaupys incidento šviesos spalva.

Sąlygos max. ir. \\ T min. difrakcija. Jei optiniame skirtumui Δ Nelyginis segmentų skaičius lygus, tada yra šviesos intensyvumo padidėjimas ( max. difrakcija):

kur k. - maksimalios tvarkos tvarka; k. \u003d ± 1, ± 2, ± ..., ± n;

λ - bangos ilgis.

Jei optiniame skirtumui Δ Lygus segmentų skaičius yra sukrauti, tada stabdomas šviesos intensyvumas ( min. difrakcija):

kur k. - minimumo tvarka.

Difrakcijos grotelės.Difrakcijos grotelės yra kintančios neskaidančios juostelės su skaidriomis juostelėmis (plyšiais) šviesai.

Pagrindinė difrakcijos grotelės būdinga yra jo laikotarpis d. . Difrakcijos grotelės laikotarpis vadinamas bendrą skaidrios ir nepermatomos juostos plotį:

Difrakcijos grotelės yra naudojamos optiniuose prietaisuose, siekiant pagerinti prietaiso sprendimą. Difrakcijos grotelės skiriamoji geba priklauso nuo spektro k. ir nuo smūgių skaičiaus N. :

kur R. - Rezoliucija.

Difrakcijos grotelės formulės produkcija.Siųsti du lygiagrečią pluoštą į difrakcijos groteles: 1 ir 2, kad atstumas tarp jų būtų lygus grotelės laikotarpiui d. .

Taškuose. \\ T Bet ir. \\ T Į 1 ir 2 skirtingi spinduliai, nukrypsta nuo tiesios linijos iki kampo φ - difrakcijos kampas.

RAYS. ir. \\ T sutelkti dėmesį į objektyvą L. Ekranas yra objektyvo židinio plokštumoje (5 pav.). Kiekvienas tinklelio plyšys gali būti laikomas antrinių bangų šaltiniu (GuyGens - Fresnel principas). Ekrane d taške, mes stebime maksimalų trukdžių modelį.

Nuo taško. \\ T Bet Šviesos metu omit statmena ir gauti tašką C. Apsvarstykite trikampį Abc. : Trikampio statusas, Įrankis \u003d ðφ. Kaip kampai su abipusiai statmenomis pusėmis. Apie Δ ABC:

kur AB \u003d D. (ant statybos),

Sv \u003d δ. - optinis smūgio skirtumas.

Nuo d taško, mes stebime maksimalų trukdžių, tada

kur k. - maksimalios tvarkos tvarka, \\ t

λ - šviesos bangos ilgis.

Mes pakeisime vertes AB \u003d D, Formulėje sinφ. :

Iš čia mes gauname:

Bendrojoje formulėje difrakcijos formulė grotelės turi formą:

Ženklai ± rodo, kad ekrano trukdžių paveikslėlis yra simetriškas, atsižvelgiant į centrinį maksimalų.

Fizinės hologijos pagrindai.Holografija yra bangos lauko įrašymo ir atkūrimo metodas, pagrįstas difrakcijos reiškiniais ir bangų trukdžiais. Jei tik iš objekto atsispindi iš objekto intensyvumas yra įrašomas į įprastą nuotrauką, bangos etapai papildomai įrašomi hologramoje, kuri suteikia papildomos informacijos apie temą ir leidžia gauti tūrio temos įvaizdį .

Apsvarstykite, kaip spindulio kryptis keičiasi perkeliant jį iš oro į vandenį. Vanduo šviesos greitis yra mažesnis nei ore. Vidutinė terpė, kurioje šviesos plitimo greitis yra mažesnis yra optiškai tankesnė laikmena.

Šiuo būdu, optinis vidutinio tankis pasižymi skirtingais šviesos spindulių greičiu.

Tai reiškia, kad šviesos sklidimo greitis yra daugiau optiškai mažiau tankios terpės. Pavyzdžiui, vakuume šviesos greitis yra 300 000 km / s, o stikle - 200 000 km / s. Kai šviesos spindulys patenka ant paviršiaus, atskiriant dvi skaidrias laikmenas su skirtingu optiniu tankiu, pvz., Oru ir vandeniu, tada dalis šviesos atsispindi iš šio paviršiaus, o kita dalis įsiskverbia į antrą aplinką. Pereinant nuo vienos terpės į kitą šviesos spinduliuotę, žiniasklaidos pokyčių ribos kryptis (144 pav.). Šis reiškinys vadinamas Šviesos refrakcija.

Fig. 144. Šviesos refrakcija perkeliant spindulį nuo oro iki vandens

Apsvarstykite šviesos refrakciją Skaityti daugiau. 145 pav. Parodos: fallion. UAB, lūžio sija OV ir statmena dviejų aplinkų dalis, vykdoma rudenį O. AOS kampu. rudens kampas (α), CORNER DOB - lūžio kampas (γ).

Fig. 145. Šviesos spindulio defraktacijos schema, kai juda nuo oro iki vandens

Šviesos spindulys, judantis iš oro į vandenį, keičia savo kryptį, artėja prie statmenos kompaktinio disko.

Vanduo - trečiadienis yra optiškai tankus nei oras. Jei vanduo pakeičiamas bet kuria kita skaidri terpė, optiškai tankesnė už orą, tada sufraktas spinduliuotė taip pat bus artėja statmenai. Todėl galime pasakyti, kad jei šviesa ateina iš terpės yra optiškai mažiau tankus į tankesnę terpę, lūžio kampas visada yra mažesnis už rudens kampą (žr. 145 pav.):

Šviesos spindulys, nukreiptas statmenai dviejų žiniasklaidos dalies sienui, eina iš vienos aplinkos į kitą be refrakcijos.

Kai pasireiškė dažnis keičia refrakcijos kampą. Kuo didesnis rudens kampas, tuo didesnis lūžio kampas (146 pav.). Tuo pačiu metu nėra išsaugoti ryšys tarp kampų. Jei parengiate rudens kampų ir refrakcijos kampų sinuso santykį, tada jis išlieka pastovus.

Fig. 146. Lūžio indekso priklausomybė nuo kritimo kampo

Bet kuriai medžiagoms, turinčioms skirtingą optinį tankį, galite rašyti:

kur n yra pastovi vertė, kuri nepriklauso nuo kritimo kampo. Tai vadinama lūžio rodiklis Dviem aplinkoms. Kuo didesnis lūžio rodiklis, tuo stipresnis spindulys yra refraktas, kai juda iš vienos terpės į kitą.

Taigi šviesos lūžimas atsiranda pagal tokį įstatymą: spinduliai, susilpnėję ir statmenai, atliekami į dviejų aplinkų skirsnio sieną, esant sijos kilimo vietoje, guli toje pačioje plokštumoje.

Sinuso kampo kritimo į lūžio kampo sinuso santykis yra vertė pastovi dviem aplinkai:

Žemės atmosferoje įvyksta šviesos lūžimas, todėl matome žvaigždes ir saulę virš jų tikrosios vietos danguje.

Klausimai

1. Kaip šviesos pokyčių spindulio kryptis (žr. 144 pav.) Po to, kai vanduo pilamas į indą?
2. Kokios išvados gaunamos iš šviesos refrakcijos (žr. 144, 145 pav.)?
3. Kokios nuostatos atliekamos lūžio lūžio metu?

47 m. Pratimai.

EGE kodiklio temos: šviesos refrakcijos įstatymas, pilnas vidinis atspindys.

Dviejų skaidrių laikmenų skyriaus pasienyje, kartu su šviesos atspindžiu, jis yra stebimas refrakcija. \\ T - Šviesa, perėjimas į kitą trečiadienį, keičia jos paskirstymo kryptį.

Šviesos spindulio lūpas atsiranda, kai jis yra įstrižai Kritimas ant skyriaus paviršiaus (nors ne visada - perskaitykite apie visą vidinį atspindį). Jei spinduliai lašai statmenai į paviršių, tada refrakcija nebus - antroje laikmenoje, spindulys išlaikys savo kryptį ir eiti statmenai paviršiui.

Refraction įstatymas (ypatingas atvejis).

Pradėsime nuo privataus atvejo, kai viena iš žiniasklaidos yra oras. Būtent ši situacija yra didžioji dauguma užduočių. Aptarsime atitinkamą privatų lūžio įstatymo atvejį, o tada mes suteiksime dažniausiai pasitaikančią formuluotę.

Tarkime, kad šviesos spindulys, einantis į orą, šlaitai patenka į stiklo, vandens ar bet kurios kitos skaidrios terpės paviršiaus. Perjungiant į trečiadienį, spindulys yra susigrąžintas, o jo tolesnis jo posūkis rodomas Fig. vienas.

Rudens taške buvo laikoma statmena (arba, kaip jie sako, normalus) Į terpės paviršių. Spindulys, kaip ir anksčiau, vadinamas kritimo sijair kampas tarp kritimo sijos ir normalaus - rudens kampas. Ray yra lūžio sija; Kampas tarp sufraktoled sijos ir normalaus į paviršių yra vadinamas refrakcijos kampas.

Bet kokia skaidri aplinka pasižymi vadinama verte lūžio rodiklis šios aplinkos. Įvairių aplinkų lūžio rodiklius galima rasti lentelėse. Pavyzdžiui, stiklui ir vandeniui. Apskritai, bet kurioje aplinkoje; Lūžio indeksas yra lygus tik vakuume. Todėl ore, todėl oro su pakankamai tikslumu, jis gali būti prisiimtas užduotis (oras nėra labai skiriasi nuo vakuumo optikos).

Refraction įstatymas (perėjimas "Air Aplinka") .

1) Kritimo spindulys, lemputė ir normalus iki paviršiaus, praleistas rudens taške, guli toje pačioje plokštumoje.
2) Sine kampas kritimo į lūžio kampas santykis yra lygus lūžio rodiklio aplinkai:

. (1)

Kadangi santykis (1) Iš to išplaukia, kad tai yra, lūžio kampas yra mažesnis už rudens kampas. Prisiminti: atvyksta iš oro iki trečiadienio, spindulys po refrakcijos yra arčiau iki normalaus.

Refrakcijos indeksas yra tiesiogiai susijęs su šviesos dauginimo greičiu šioje aplinkoje. Šis greitis visada yra mažesnis už šviesos greitį vakuume :. Ir dabar tai paaiškėja

. (2)

Kodėl paaiškėja, mes suprantame, kai studijuojame bangų optiką. Tuo tarpu sujungia formules. (1) ir (2):

. (3)

Kadangi oro lūžio rodiklis yra labai arti vieno, galime manyti, kad šviesos greitis ore yra maždaug lygus šviesos greičiui vakuume. Atsižvelgęs į jį ir ieškodamas formulės. (3), mes baigiame: Šviesos su lūžio rodiklio sinu sinu santykis yra lygus šviesos greičio ir šviesos greičio ir terpės greičio santykiui.

Kontaktiniai šviesos spinduliai.

Dabar apsvarstykite atvirkštinį spindulio smūgį: jo refrakcija per pereinamąjį laikotarpį nuo terpės iki oro. Čia mes padėsime kitą naudingą principą.

Šviesos spindulių grįžtamumo principas. Šviesos trajektorija nepriklauso nuo to, ar spindulys yra platinamas į priekį arba atvirkštine kryptimi. Judėjimas priešinga kryptimi, spindulys bus tiksliai palei tą patį kelią, kaip ir tiesiogine kryptimi.

Remiantis grįžtamumo principu, pereinant nuo terpės iki oro, spindulys bus toje pačioje trajektorijoje, kaip ir su atitinkamu perėjimu nuo oro iki trečiadienio (2 pav.) Vienintelis Fig. 2 nuo Fig. 1 yra tai, kad spindulio kryptis pasikeitė į priešingą.

Kai geometrinis vaizdas nepasikeitė, formulė (1) išlieka tokia pati: sine kampo ir sinuso santykis vis dar yra lygus lūžio rodikliui terpėje. Tiesa, dabar kampai pasikeitė vaidmenys: kampas buvo rudens kampas, o kampas yra refrakcijos kampas.

Bet kuriuo atveju, nesvarbu, kaip spindulys - nuo oro trečiadienio ar iš terpės ore, kitą paprasta taisyklė veikia. Mes paimame du kampus - kritimo ir lūžio kampas; Didesnio kampo sinuso ir mažesnio kampo sinuso santykis yra lygus lūžio rodikliui.

Dabar mes esame visiškai pasirengę, kad bendrame atvejis aptarsime refrakcijos įstatymą.

Lūžio įstatymas (bendras atvejis).

Leiskite šviesai eina nuo trečiadienio 1 su lūžio rodikliu trečiadienį 2 su lūžio rodikliu. Trečiadienis su dideliu lūžio rodikliu vadinamas optiškai tankesnė; Atitinkamai, aplinka su mažesniu lūžio rodikliu yra vadinamas optiškai mažiau tanki.

Optiškai mažiau tankios terpės pasukimas į optiškai tankesnį, šviesos spinduliuotė po refrakcijos yra arčiau iki normalaus (3 pav.). Šiuo atveju mažesnio lūžio kampo kampas :.

Fig. 3.

Priešingai, juda iš optiškai tankesnės terpės į optiškai mažiau tankų, spindulys nukrypsta toliau nuo normalaus (4 pav.). Čia rudens kampas yra mažesnis už refrakcijos kampą:

Fig. keturi.

Pasirodo, kad abi šie atvejai yra padengti viena formulė - bendroji refrakcijos teisė, teisinga bet kuriai dvi skaidrioms aplinkoms.

Refrakcijos įstatymas.
1) kritimo spindulys, atskurta pluoštas ir normalus prie žiniasklaidos skyriaus paviršiaus, atliekamas rudens taške toje pačioje plokštumoje.
2) kritimo į lūžio kampo sindžio sine santykis yra lygus antrosios aplinkos lūžio rodiklio santykiui su pirmosios terpės lūžio rodikliu:

. (4)

Sunku matyti, kad anksčiau suformuluotas lūžio įstatymas, susijęs su oro aplinkos perėjimu, yra ypatingas šio įstatymo atvejis. Tiesą sakant, tikėdamasis formulė (4), mes atvyksime į formulę (1).

Prisiminkite, kad lūžio rodiklis yra šviesos greičio santykis vakuume į šviesos greitį šioje aplinkoje :. Pakeitus jį (4), mes gauname:

. (5)

Formulė (5) natūraliai apibendrina (3) formulę. Šio lūžio kampo sinuso sinuso santykis yra lygus šviesos greičio santykiui pirmojoje terpėje iki šviesos greičio antroje aplinkoje.

Užbaigti vidinį atspindį.

Kai juda šviesos spinduliai iš optiškai tankesnės terpės iki optiškai mažiau tankus, pastebimas įdomus reiškinys - pilnas vidinis atspindys. Susipažinkime su tuo, kas tai yra.

Mes tikimės, kad šviesa išeina iš vandens į orą. Tarkime, kad rezervuaro gelmėse yra taškas šviesos šaltinis, spinduliuojančių spindulių visomis kryptimis. Mes pažvelgsime į kai kuriuos iš šių spindulių (5 pav.).

Ray nukrenta ant vandens paviršiaus po mažiausiu kampu. Ši sija yra iš dalies susprogdinta (sija) ir iš dalies atspindi atgal į vandenį (spindulys). Taigi dalis incidento spindulio energijos yra perduodama į lukštentinę šviesą, o likusi energijos dalis yra pratęsimo spindulys.

Ray lašas yra didesnis. Ši sija taip pat yra suskirstyta į dvi sijas - refraktas ir atsispindi. Tačiau paleidimo spindulio energija skirstoma tarp jų skirtingai: suvyniojama šviesa bus dimta nei šviesa (tai bus, ji gaus mažesnę energijos dalį), o atspindėtas spindulys - yra ryškesnis už šviesą (jis gaus didelė energijos dalis).

Didėjant kampui, tas pats modelis yra atsekamas: didesnė incidento spindulio dalis gaunama atspindėta spinduliu ir vis lūžio spinduliu. Refracted Seam tampa nuobodu ir tamsiai, o tam tikru momentu išnyksta!

Šis išnykimas atsiranda, kai pasiekiamas kampas, kuris atitinka lūžio kampą. Esant tokiai situacijai, lukštentinė šviesa turėtų eiti lygiagrečiai vandens paviršiui, tačiau nebuvo nieko, kas vyksta - visa kritimo sijos energija buvo visiškai atskleista atspindėtoje šviesoje.

Su tolesniu padidėjimu kritimo slopinto spindulio ir nebus nebus.

Apibūdintas reiškinys ir yra visiškas vidinis atspindys. Vanduo negamina ant spindulių, kurių kampo kampai yra lygūs arba viršijantys tam tikrą reikšmę, yra visiškai - visi tokie spinduliai yra visiškai atspindėtos atgal į vandenį. Kampas vadinamas apriboti visiško atspindžio kampas.

Dydis yra lengva rasti iš refrakcijos įstatymo. Mes turime:

Bet todėl. \\ T

Taigi, vandeniui, kraštutinis visiško atspindžio kampas yra:

Visiško vidinio atspindžio reiškinys, kurį galite lengvai stebėti namuose. Supilkite vandenį į stiklą, pakelkite jį ir žiūrėkite į vandens paviršių šiek tiek žemiau stiklo sienos. Jūs pamatysite sidabro paviršiaus blizgesį - dėl visiško vidinio atspindžio, jis elgiasi kaip veidrodis.

Svarbiausias techninis visiško vidinio atspindžio naudojimas yra fiber Optics.. Šviesos sijos, veikiančios pluošto optinio kabelio viduje ( svetovodod) Beveik lygiagrečiai su savo ašimi, krenta ant paviršiaus dideliais kampais ir visuma, neprarandant energijos, atspindinčios kabelio viduje. Pakartotinai atspindi, spinduliai eina toliau ir toliau, vežanti energiją dideliam atstumu. Pluošto optinis ryšys naudojamas, pavyzdžiui, kabelinės televizijos ir didelės spartos interneto prieigos tinkluose.