Ποια είναι η ακτίνα φωτός όταν εισέρχεται ή εξέρχεται από έναν αέρα νερού υπό γωνία 15 μοίρες με φυσιολογικό;
Κατανόηση των εννοιών
* διάθλαση: Όταν το φως ταξιδεύει από το ένα μέσο σε άλλο (όπως το νερό στον αέρα), αλλάζει κατεύθυνση. Αυτή η κάμψη του φωτός ονομάζεται διάθλαση.
* Γωνία επίπτωσης: Η γωνία μεταξύ της εισερχόμενης ακτίνας φωτός και της κανονικής (μια γραμμή κάθετη προς την επιφάνεια) είναι η γωνία πρόσπτωσης.
* γωνία διάθλασης: Η γωνία μεταξύ της διαθλασμένης ακτίνας φωτός και της φυσιολογικής είναι η γωνία διάθλασης.
* Νόμος του Snell: Αυτός ο νόμος περιγράφει μαθηματικά τη σχέση μεταξύ της γωνίας επίπτωσης, της γωνίας διάθλασης και των δεικτών διάθλασης των δύο μέσων.
Το σενάριο:νερό στον αέρα
* Δείκτης διάθλασης του νερού (N1): Περίπου 1,33
* Δείκτης διάθλασης του αέρα (N2): Περίπου 1,00
Όταν το φως ταξιδεύει από ένα πυκνότερο μέσο (νερό, υψηλότερος δείκτης διάθλασης) σε ένα λιγότερο πυκνό μέσο (αέρα, χαμηλότερος δείκτης διάθλασης), κάμπτεται * μακριά * από το φυσιολογικό.
Υπολογισμός της γωνίας διάθλασης
Χρήση του νόμου του Snell:
n1 * sin (γωνία πρόσπτωσης) =n2 * sin (γωνία διάθλασης)
1.33 * SIN (15 °) =1.00 * SIN (γωνία διάθλασης)
Επίλυση για τη γωνία διάθλασης:
γωνία διάθλασης =arcsin (1,33 * sin (15 °) / 1,00) ≈ 20,2 °
Συνοπτικά
Όταν μια ακτίνα φωτός εισέρχεται στον αέρα από το νερό σε γωνία 15 μοιρών με το κανονικό:
* Θα λυγίσει μακριά από το κανονικό.
* Η γωνία διάθλασης θα είναι περίπου 20,2 °.
Σημαντική σημείωση: Αυτός ο υπολογισμός υποθέτει ότι το φως εισέρχεται στον αέρα από το νερό. Εάν το φως ταξιδεύει από αέρα σε νερό, η γωνία διάθλασης θα είναι μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης και το φως θα λυγίσει προς το κανονικό.
