Leichte Brechelemente, Gesetze und Experiment

Der leichte Brechung Es ist das optische Phänomen, das auftritt, wenn das Licht mit einer anderen Brechungsrate schräg auf der Trennfläche von zwei Medien beeinflusst. Wenn dies geschieht, ändert das Licht seine Richtung und seine Geschwindigkeit.

Die Brechung tritt beispielsweise auf, wenn das Licht von der Luft zum Wasser übergeht, da es einen niedrigeren Brechungsindex aufweist. Es ist ein Phänomen, das im Pool perfekt gesehen werden kann, um zu beobachten.

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Es ist ein Phänomen, das sich auf verschiedene Artenwellen auswirkt, obwohl der Lichtfall der repräsentativste und dasjenige ist, das in unserer täglichen Präsenz die größte Präsenz hat.

Die Erklärung zur Lichtbrechung wurde vom niederländischen Physiker Willebrord Snell Van Royen angeboten, der ein Gesetz errichtete, das als Snell Law bekannt geworden ist.

Ein weiterer Wissenschaftler, der die Brechung des Lichts besondere Aufmerksamkeit schenkte, war Isaac Newton. Um es zu studieren, schuf das berühmte Glasprisma. Im Prisma dringt das Licht es durch eines seiner Gesichter ein, bricht und zersetzt sich in den verschiedenen Farben. Somit wurde durch das Phänomen der Lichtrefraktion gezeigt, dass weißes Licht aus allen Farben des Regenbogens besteht.

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Brechungselemente

Die Hauptelemente, die bei der Untersuchung der Lichtrefraktion berücksichtigt werden sollten. -Der Brechungsstrahl, der Strahl ist, der das Medium überquert und seine Richtung und Geschwindigkeit modifiziert. -Die normale Linie, die die imaginäre Linie senkrecht zur Trennoberfläche der beiden Medien ist. -Der Inzidenzwinkel (i), der als der Winkel definiert ist, der den einfallenden Strahl mit dem Normalen bildet. -Der Brechungswinkel (R), der als der Winkel definiert ist, der den Normalen mit dem gebrochenen Strahl bildet.

-Darüber hinaus sollte auch der Brechungsindex (n) eines Mediums berücksichtigt werden, was das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und die Lichtgeschwindigkeit in der Mitte ist.

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N = c/v

In dieser Hinsicht sollte daran erinnert werden, dass die Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum den Wert von 300 nimmt.000.000 m/s.

Leichter Brechungsindex in verschiedenen Medien

Die leichten Brechungsindizes in einigen der häufigsten Medien sind:

Brechungsgesetze

Auf das Gesetz von Snell wird häufig als Gesetz der Brechung Bezug genommen, aber die Wahrheit ist, dass die Gesetzesgesetze zwei sind.

Erstes Gesetz der Brechung

Der einfallende Strahl, der Brechung und der normale Strahl befinden sich in derselben Ebene des Raums. In diesem Gesetz, das auch von Snell abgezogen wird, wird auch Reflexion angewendet.

Zweites Brechungsrückgang

Das zweite Gesetz der Brechung oder des Gesetzes von Snell wird durch den folgenden Ausdruck bestimmt:

N₁ Sünde i = n₂ Sünde r

N sein n₁ der Brechungsindex der Umgebung, aus dem das Licht stammt; und der Inzidenzwinkel; N₂ der Brechungsindex des Mediums, in dem das Licht gebrochen wird; r Der Brechungswinkel.

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Fermat -Prinzip

Aus dem Prinzip der Mindestzeit oder des Prinzips von Fermat können sowohl die Reflexionsgesetze als auch die Brechungsgesetze abgeleitet werden, die wir gerade gesehen haben.

Dieses Prinzip besagt, dass die wirkliche Flugbahn, die einem Lichtstrahl folgt, der sich zwischen zwei Punkten des Raums bewegt.

Folgen des Snell -Gesetzes

Einige der direkten Konsequenzen, die aus dem vorherigen Ausdruck abgeleitet werden, sind:

a) Ja n₂ > n₁ ; Sünde r < sen i o sea r < i

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Wenn also ein Blitzlicht von einem Medium mit einem niedrigeren Brechungsindex zu einem anderen mit einem höheren Brechungsindex übergeht, nähert sich der Brechungsstrahl dem Normalen.

b) Ja N2 < n₁ ; Sin r> sen i oder r> ich

Wenn also ein Blitzlicht von einem Medium mit einem höheren Brechungsindex zu einem anderen mit geringfügigem Index übergeht, bewegt sich der gebrochene Strahl von der Normalen weg.

c) Wenn der Inzidenzwinkel ungültig ist, ist auch der Winkel des Brechungsstrahls.

Grenze und Gesamtin interne Reflexion

Ein weiterer der wichtigsten Konsequenzen des Snell -Gesetzes ist der sogenannte Grenzwinkel. Dies wird als Inzidenzwinkel bezeichnet, der einem Refraktionswinkel von 90 ° entspricht.

In diesem Fall bewegt der gebrochene Strahl mit der Trennfläche der beiden Medien bündig. Dieser Winkel wird auch als kritischer Winkel bezeichnet.

Für Winkel über dem Grenzwinkel wird das Phänomen, das als total interne Reflexion bezeichnet wird, erzeugt. In diesem Fall gibt es keine Brechung, da der gesamte Lichtstrahl intern reflektiert wird. Die gesamte interne Reflexion erfolgt nur, wenn es von einem Medium mit einem Brechungsindex größer als einem Medium mit niedrigerem Brechungsindex kommt.

Eine Anwendung der gesamten internen Reflexion ist die Leitung von Licht durch optische Ballaststoffe ohne Energieverluste. Dank ihr können wir die hohen Datenübertragungsgeschwindigkeiten von Glasfasernetzwerken genießen.

Experimente

Ein sehr grundlegendes Experiment, um das Phänomen der Brechung beobachten zu können. Infolge der Brechung des Lichts erscheint der Teil des untergetauchten Bleistifts oder Stift.

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Sie können auch versuchen, ein ähnliches Experiment mit einem Laserzeiger durchzuführen. Natürlich ist es notwendig, ein paar Tropfen Milch in das Glas Wasser zu gießen, um die Sichtbarkeit von Laserlicht zu verbessern. In diesem Fall wird empfohlen, das Experiment bei schlechten Lichtverhältnissen durchzuführen, um die Flugbahn des Lichtstrahls besser zu schätzen.

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In beiden Fällen ist es interessant, verschiedene Inzidenzwinkel auszuprobieren und zu beobachten, wie der Brechungswinkel je nach diesen variiert.

Ursachen 

Die Ursachen dieser optischen Wirkung müssen in der Brechung des Lichts gesucht werden, das das Bild des Bleistifts (oder des Laserlichtstrahls) unter Wasser erscheint, das in Bezug auf das Bild, das wir in der Luft sehen, abweichen.

Die Brechung des Lichts am Tag bis zu -Tagesbasis

Die Brechung des Lichts ist in vielen Situationen unseres Tages zu sehen. Einige haben sie bereits benannt, andere werden unten erzählt.

Eine Folge der Brechung ist, dass die Pools weniger tief zu sein scheinen als sie tatsächlich sind.

Ein weiterer Effekt der Brechung ist der Regenbogen, der auftritt, weil das Licht beim Überqueren der Wassertropfen in der Atmosphäre gebrochen wird. Es ist das gleiche Phänomen, das stattfindet, wenn ein Lichtstrahl einen Prisma kreuzt.

Eine weitere Folge der Brechung des Lichts ist, dass wir den Sonnenuntergang der Sonne beobachten, wenn einige Minuten vergangen sind, seit es wirklich passiert ist.

Verweise

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