Γιατί η ακτίνα του φωτός λυγίζει μακριά κανονικά ή προς το πότε περνάει από το ένα μέσο σε άλλο;
Η θεμελιώδης αρχή:ο νόμος του Snell
Η κάμψη του φωτός καθώς ταξιδεύει από το ένα μέσο σε άλλο, διέπεται από μια θεμελιώδη αρχή που ονομάζεται νόμος του Snell:
* n1 * sin (θ1) =n2 * sin (θ2)
Οπου:
* n1 και n2 είναι οι διαθλαστικοί δείκτες του πρώτου και του δεύτερου μέσου, αντίστοιχα. Ο δείκτης διάθλασης είναι ένα μέτρο του πόσο φως επιβραδύνεται σε ένα μέσο σε σύγκριση με ένα κενό.
* θ1 είναι η γωνία επίπτωσης (η γωνία που κάνει η ακτίνα φωτός με το φυσιολογικό στην επιφάνεια).
* θ2 είναι η γωνία διάθλασης (η γωνία που κάνει η ακτίνα φωτός με το φυσιολογικό μετά την είσοδο στο δεύτερο μέσο).
Η εξήγηση
1. ταχύτητα φωτός: Το φως ταξιδεύει σε διαφορετικές ταχύτητες σε διαφορετικά υλικά. Ταξιδεύει ταχύτερα σε κενό (περίπου 300.000 km/s). Όταν το φως εισέρχεται σε ένα πυκνότερο μέσο (όπως το νερό ή το γυαλί), επιβραδύνεται.
2. Wavefronts: Το φως μπορεί να απεικονιστεί ως μια σειρά από κύματα. Όταν ένα κύμα χτυπά το όριο μεταξύ δύο μέσων, ένα μέρος του κύματος εισέρχεται στο νέο μέσο πριν από το άλλο μέρος.
3. Αλλαγή κατεύθυνσης: Επειδή η ταχύτητα του φωτός αλλάζει, το τμήμα του κύματος που εισέρχεται στο νέο μέσο για πρώτη φορά επιβραδύνεται. Αυτό προκαλεί την κάμψη του κύματος.
κάμψη προς ή μακριά από το κανονικό
* από ένα λιγότερο πυκνό σε ένα πυκνότερο μέσο: Όταν το φως ταξιδεύει από ένα λιγότερο πυκνό μέσο (όπως ο αέρας) σε ένα πυκνότερο μέσο (όπως το νερό), επιβραδύνεται. Αυτό προκαλεί το φως να λυγίσει προς το κανονικό.
* από ένα πυκνότερο έως ένα λιγότερο πυκνό μέσο: Όταν το φως ταξιδεύει από ένα πυκνότερο μέσο (όπως το νερό) σε ένα λιγότερο πυκνό μέσο (όπως ο αέρας), επιταχύνεται. Αυτό προκαλεί το φως να λυγίσει μακριά από το κανονικό.
οπτικό παράδειγμα:
Φανταστείτε ένα αυτοκίνητο που οδηγεί σε έναν ομαλό δρόμο που ξαφνικά χτυπά ένα κομμάτι λάσπης. Οι τροχοί στη μία πλευρά του αυτοκινήτου εισέρχονται πρώτα στη λάσπη και επιβραδύνουν, προκαλώντας το αυτοκίνητο να γυρίσει ελαφρώς προς τη λάσπη. Ομοίως, το κύμα του φωτός στροφές όταν εισέρχεται σε διαφορετικό μέσο.
Key Takeaway
Η κάμψη του φωτός, γνωστή ως διάθλαση, είναι συνέπεια της ταχύτητας του φωτός που αλλάζει καθώς ταξιδεύει από το ένα μέσο σε άλλο. Αυτή η αλλαγή στην ταχύτητα προκαλεί την κάμψη του κύματος, είτε προς ή μακριά από το φυσιολογικό, ανάλογα με τις σχετικές πυκνότητες των μέσων ενημέρωσης.
