Η κρίσιμη γωνία για μια ορισμένη επιφάνεια υγρού αέρα είναι 21 μοίρες. Προσδιορίστε τον δείκτη υγρού διάθλασης και φωτός ταχύτητας σε υγρό.

Δείτε πώς μπορείτε να προσδιορίσετε τον δείκτη διάθλασης και ταχύτητας φωτός στο υγρό:

1. Κατανόηση της κρίσιμης γωνίας

Η κρίσιμη γωνία είναι η γωνία πρόσπτωσης σε ένα πυκνότερο μέσο (όπως το υγρό) στο οποίο η γωνία διάθλασης στο λιγότερο πυκνό μέσο (αέρα) είναι 90 μοίρες. Αυτό σημαίνει ότι η ακτίνα φωτός ταξιδεύει κατά μήκος του ορίου μεταξύ των δύο μέσων.

2. Ο νόμος του Snell

Ο νόμος του Snell σχετίζεται με τις γωνίες επίπτωσης (θ) και διάθλαση (θ) στους δείκτες διάθλασης (n) των δύο μέσων:

n₁ * sin (θ) =n₂ * sin (θ)

* n₁:Δείκτης διάθλασης του πρώτου μέσου (υγρό)

* n₂:Δείκτης διάθλασης του δεύτερου μέσου (αέρα, περίπου 1,00)

* θ:Γωνία επίπτωσης (κρίσιμη γωνία σε αυτή την περίπτωση)

* θ:Γωνία διάθλασης (90 μοίρες)

3. Υπολογισμός

* Γνωρίζουμε θ -=21 ° και θ. =90 °

* Γνωρίζουμε N₂ ≈ 1,00 (Δείκτης διάθλασης του αέρα)

* Πρέπει να βρούμε N₁ (δείκτης διάθλασης του υγρού)

Εφαρμογή του νόμου του Snell:

n₁ * sin (21 °) =1,00 * sin (90 °)

n₁ =αμαρτία (90 °) / αμαρτία (21 °)

n₁ ≈ 2,77

Επομένως, ο δείκτης διάθλασης του υγρού είναι περίπου 2,77.

4. Ταχύτητα φωτός στο υγρό

Η ταχύτητα του φωτός σε ένα μέσο σχετίζεται με την ταχύτητα του φωτός σε ένα κενό (c) και τον δείκτη διάθλασης (n) του μέσου:

v =c / n

* V:Ταχύτητα φωτός στο μέσο

* C:Ταχύτητα φωτός σε κενό (περίπου 3,00 x 10⁸ m/s)

* N:Δείκτης διάθλασης του μέσου

Αντικαθιστώντας τις τιμές:

V ≈ (3.00 x 10⁸ m / s) / 2.77

V ≈ 1,08 x 10⁸ m/s

Ως εκ τούτου, η ταχύτητα του φωτός στο υγρό είναι περίπου 1,08 x 10⁸ m/s.