Refracția elementelor ușoare, legile și experimentul

refracție ușoară Este fenomenul optic care apare atunci când lumina cade oblic pe suprafața de separare a două medii cu indice de refracție diferit. Când se întâmplă acest lucru, lumina își schimbă direcția și viteza.

Refracția are loc, de exemplu, atunci când lumina trece din aer în apă, deoarece acesta are un indice de refracție mai mic. Este un fenomen care poate fi perfect apreciat în piscină, atunci când observăm modul în care formele corpului sub apă par să se abată de la direcția pe care ar trebui să o aibă.

Este un fenomen care afectează diferite tipuri de unde, deși cazul luminii este cel mai reprezentativ și cel cu cea mai mare prezență în viața noastră de zi cu zi..

Explicația refracției luminii a fost oferită de fizicianul olandez Willebrord Snell van Royen, care a stabilit o lege care să o explice care a devenit cunoscută sub numele de Legea lui Snell..

Un alt om de știință care a acordat o atenție specială refracției luminii a fost Isaac Newton. Pentru a o studia, a creat celebra prismă de sticlă. În prismă, lumina o pătrunde prin una dintre fețele sale, refractându-se și descompunându-se în diferite culori. În acest fel, prin fenomenul de refracție a luminii, el a dovedit că lumina albă este compusă din toate culorile curcubeului..

Indice articol

• 1 Elemente de refracție
  • 1.1 Indicele de refracție al luminii în diferite medii
• 2 Legile refracției
  • 2.1 Prima lege a refracției
  • 2.2 A doua lege a refracției
  • 2.3 Principiul lui Fermat
  • 2.4 Consecințele legii lui Snell
  • 2.5 Unghiul limită și reflexia internă totală
• 3 Experimente
  • 3.1 Cauze 
• 4 Refracția luminii în viața de zi cu zi
• 5 Referințe 

Elemente de refracție

Principalele elemente care trebuie luate în considerare în studiul refracției luminii sunt următoarele: -Raza incidentă, care este raza care lovește oblic pe suprafața de separare a celor două medii fizice. -Raza refractată, care este raza care trece prin mediu, modificându-i direcția și viteza. -Linea normală, care este linia imaginară perpendiculară pe suprafața de separare a celor două medii. -Unghiul de incidență (i), care este definit ca unghiul format de raza incidentă cu normalul. -Unghiul de refracție (r), care este definit ca unghiul format de normal cu raza refractată.

-În plus, trebuie luat în considerare și indicele de refracție (n) al unui mediu, care este coeficientul vitezei luminii în vid și a vitezei luminii în mediu..

n = c / v

În acest sens, trebuie amintit că viteza luminii în vid ia valoarea de 300.000.000 m / s.

Indicele de refracție al luminii în diferite medii

Indicii de refracție ai luminii în unele dintre cele mai frecvente medii sunt:

Legile refracției

Legea lui Snell este adesea menționată ca legea refracției, dar adevărul este că se poate spune că legile refracției sunt două.

Prima lege a refracției

Raza incidentă, raza refractată și normalul se află în același plan al spațiului. În această lege, dedusă și de Snell, se aplică și reflecția.

A doua lege a refracției

A doua, legea refracției sau legea lui Snell, este determinată de următoarea expresie:

n₁ sin i = n_Două sen r

Fiind n₁ indicele de refracție al mediului din care provine lumina; i unghiul de incidență; n_Două indicele de refracție al mediului în care lumina este refractată; r unghiul de refracție.

Principiul lui Fermat

Din principiul timpului minim sau principiul lui Fermat pot fi deduse atât legile reflecției, cât și legile refracției, pe care tocmai le-am văzut.

Acest principiu afirmă că adevărata cale urmată de o rază de lumină care se mișcă între două puncte din spațiu este cea care necesită cel mai puțin timp pentru a călători..

Consecințele legii lui Snell

Unele dintre consecințele directe care sunt deduse din expresia anterioară sunt:

a) Dacă n_Două > n₁ ; sen r < sen i o sea r < i

Deci, atunci când o rază de lumină trece de la un mediu cu un indice de refracție mai mic la un alt cu un indice de refracție mai mare, raza refractată se apropie de normal.

b) Dacă n2 < n₁ ; sin r> sin i sau r> i

Deci, atunci când o rază de lumină trece de la un mediu cu un indice de refracție mai mare la altul cu un indice mai mic, raza refractată se îndepărtează de normal.

c) Dacă unghiul de incidență este zero, atunci și unghiul razei de refracție este zero.

Unghiul limită și reflexia internă totală

O altă consecință importantă a legii lui Snell este ceea ce este cunoscut sub numele de unghi limitativ. Acesta este numele dat unghiului de incidență care corespunde unui unghi de refracție de 90º.

Când se întâmplă acest lucru, raza refractată se deplasează la același nivel cu suprafața de separare a celor două medii. Acest unghi se mai numește și unghiul critic.

Pentru unghiurile mai mari decât unghiul limită, are loc fenomenul numit reflexie internă totală. Când se întâmplă acest lucru, nu are loc nici o refracție, deoarece întregul fascicul de lumină este reflectat intern. Reflecția internă totală are loc numai atunci când se trece de la un mediu cu un indice de refracție mai mare la un mediu cu un indice de refracție mai mic.

O aplicație a reflexiei interne totale este conducerea luminii prin fibra optică fără pierderi de energie. Datorită acestuia, ne putem bucura de viteza mare de transfer de date oferită de rețelele cu fibră optică.

Experimente

Un experiment foarte de bază pentru a putea observa fenomenul refracției constă în introducerea unui creion sau a unui stilou într-un pahar plin cu apă. Ca rezultat al refracției luminii, partea scufundată a creionului sau a stiloului este ușor ruptă sau deviată de la calea pe care cineva s-ar aștepta să o aibă..

De asemenea, puteți încerca un experiment similar cu un indicator laser. Desigur, este necesar să turnați câteva picături de lapte în paharul de apă pentru a îmbunătăți vizibilitatea luminii laser. În acest caz, se recomandă efectuarea experimentului în condiții de lumină slabă pentru a aprecia mai bine traseul fasciculului de lumină..

În ambele cazuri, este interesant să încercați diferite unghiuri de incidență și să observați cum variază unghiul de refracție pe măsură ce se schimbă..

Cauze 

Cauzele acestui efect optic trebuie să se regăsească în refracția luminii care face ca imaginea creionului (sau fasciculul de lumină de la laser) să apară deviat sub apă în raport cu imaginea pe care o vedem în aer.

Refracția luminii în viața de zi cu zi

Refracția luminii poate fi observată în multe situații ale zilei noastre. Unele le-am numit deja, altele le vom comenta mai jos.

O consecință a refracției este că bazinele par a fi mai puțin adânci decât sunt de fapt..

Un alt efect al refracției este curcubeul care apare deoarece lumina este refractată prin trecerea prin picăturile de apă prezente în atmosferă. Este același fenomen care apare atunci când un fascicul de lumină trece printr-o prismă.

O altă consecință a refracției luminii este că observăm apusul Soarelui când au trecut câteva minute de când sa întâmplat de fapt..

Referințe

1. Lumina (n.d.). În Wikipedia. Adus pe 14 martie 2019, de pe en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fizica: natura lucrurilor. Mexic DF: International Thomson Editores. 
3. Reflecție internă totală (n.d.). Pe Wikipedia. Adus pe 12 martie 2019, de pe en.wikipedia.org.
4. Lumina (n.d.). Pe Wikipedia. Adus pe 13 martie 2019, de pe en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teoria reflecției, a undelor electromagnetice și a particulelor. Springer.
6. Refracție (n.d.). Pe Wikipedia. Adus pe 14 martie 2019, de pe en.wikipedia.org.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Valuri (Curs de fizică Berkeley, vol. 3), McGraw-Hill.