O fenômeno da refração da luz – é … A lei da refração da luz

O fenómeno de refracção da luz – é um fenómeno natural que ocorre cada vez que a onda se desloca a partir de um material para outro, em que a sua velocidade varia. Visualmente, parece que muda a direção de propagação.

Física: refração da luz

Se o feixe incidente atinge a interface entre os dois meios de comunicação a um ângulo de 90 °, em seguida, nada acontece, ele continua a mover-se na mesma direcção em ângulo recto para a interface. Se o ângulo de incidência diferente de 90 °, fenómeno ocorre de refracção. Este exemplo produz efeitos estranhos, tais como o objecto fractura aparente parcialmente imerso em água ou um Mirage visto na areia quente deserto.

História da descoberta

No primeiro século antes de Cristo. e. geógrafo e astrônomo grego Ptolomeu tentou explicar matematicamente a refração, mas a lei proposta por ele mais tarde acabou por ser pouco fiável. No século XVII. matemático holandês WILLEBRORD SNELLIUS desenvolveu a lei, que determina a quantidade relacionada com a razão do incidente e ângulos refratada, que mais tarde foi nomeado o índice de material refração. Na verdade, quanto mais a substância é capaz de refratar a luz, maior a taxa. Lápis na água "quebrado" porque os raios que vêm dela, mudar o seu caminho na interface ar-água antes de chegar ao olho. Para a decepção de Snell, ele não conseguiu encontrar a causa deste efeito.

Em 1678, outro cientista holandês Christiaan Huygens desenvolveu uma relação matemática que explica as observações Snell e sugeriu que o fenômeno da refração da luz – é o resultado de variar a velocidade em que o feixe passa através dos dois ambientes. Huygens determinado que os ângulos de atitude de luz que passa através de dois materiais com diferentes índices de refracção deve ser igual à razão da sua velocidade em cada material. Deste modo, postula-se que num meio que tem um índice de refracção superior, a luz move-se mais lentamente. Em outras palavras, a velocidade da luz através do material é inversamente proporcional ao índice de refracção. Embora a lei foi posteriormente confirmada experimentalmente, para muitos pesquisadores na época não era óbvio, t. Para. Não há meio confiável de medir a velocidade da luz. Os cientistas pensavam que não depende da velocidade do material. Apenas 150 anos após velocidade da luz morte Huygens foi medido com precisão suficiente, provando que ele estava certo.

índice de refracção absoluto

índice de refracção absoluta n do material transparente ou de um material é definida como a velocidade relativa na qual a luz passa através do mesmo em relação à velocidade no vácuo: n = c / v, em que c – velocidade da luz no vácuo, e v – no material.

Obviamente, a refracção da luz no vácuo, desprovido de qualquer substância está ausente e existe um valor absoluto 1. Para outros materiais transparentes este valor é maior do que 1. refração da luz no ar pode ser usado para calcular os parâmetros desconhecidos materiais (1.0003).

A lei de Snell

Nós introduzimos algumas definições:

• o feixe incidente – um feixe que está próximo ao meio de separação;
• ponto de cair – o ponto de separação em que ele cai;
• o raio refratado deixando o meio de separação;
• Normal – uma linha traçada perpendicularmente à separação no ponto de incidência;
• ângulo de incidência – o ângulo entre o normal e o feixe incidente;
• determinar o ângulo de refracção pode ser como o ângulo entre o raio e a normal refractada.

De acordo com as leis da refração:

1. O incidente, o raio refratado e a normal estão no mesmo plano.
2. A razão entre os senos dos ângulos de incidência e de refracção é a razão entre os coeficientes de refracção do primeiro e segundo meio de: i sin / sen r = n r / n i.

A lei de refracção de luz (Snell) descreve a relação entre os ângulos das duas ondas e índices de refracção dos dois meios. Quando uma onda passa a partir de um meio de refracção inferior (por exemplo, ar) a uma refracção (e.g., água), a sua velocidade diminui. Inversamente, quando a luz passa da água no ar, a velocidade aumenta. O ângulo de incidência para o primeiro meio relativamente ao ângulo de refracção normais e o segundo variará proporcional à diferença no índice de refracção entre os dois materiais. Se uma onda passa de um meio com um baixo coeficiente de um meio com uma maior, se dobra no sentido normal. E se, ao contrário, ele será removido.

O índice de refracção relativamente

lei refração da luz mostra que a relação entre o seno do incidente e ângulos refratada iguais a uma constante que é a relação entre as velocidades de luz nos dois meios.

_{sin i / sen r r = N} / n = i (c / v r) / (c / v i) = v i / v r

Relação n _r / n _i é chamado um índice relativo de refração para estas substâncias.

Uma série de fenômenos que são o resultado de refração muitas vezes visto na vida cotidiana. O efeito do lápis "quebrado" – um dos mais comum. Olhos e cérebro siga os raios de volta para a água como se não fossem refratada, e vindo do objeto em uma linha reta, criando uma imagem virtual que aparece em uma profundidade menor.

dispersão

medidas cuidadosas mostram que a refração do comprimento de onda da luz de emissão ou de cor têm uma grande influência. Em outras palavras, a substância tem muitos índice refractivo que pode variar com a mudança de cor ou o comprimento de onda.

Tal mudança ocorre em todos os meios transparentes e é chamado de dispersão. O grau de dispersão do material em particular depende de como o índice de refracção varia com o comprimento de onda. Com o aumento do comprimento de onda se torna fenômeno menos pronunciada da refração da luz. Isto é confirmado pelo fato de que o roxo refratam mais de vermelho, porque o seu comprimento de onda é mais curto. Devido à dispersão no vidro habitual ocorre luz divisão conhecida nos seus componentes.

expansão da luz

No final do século XVII, Sir Isaak Nyuton conduzida uma série de experiências que conduziram à descoberta do espectro visível, e demonstrou que a luz branca é composto por uma matriz ordenada de cores que vão desde roxo através acabamento azul, verde, amarela, laranja e vermelha. Trabalhando numa sala escura, Newton colocado um prisma de vidro em um estreito feixe penetra através de um furo no persianas. Ao passar através de um prisma é luz refratada – o vidro para projetá-la em uma tela em um espectro de ordenado.

Newton concluiu que a luz branca é uma mistura de cores diferentes, e que o prisma "dispersa" a luz branca, refratando cada cor a partir de um ângulo diferente. Newton não podia compartilhar cores, passando-os por um segundo prisma. Mas quando ele colocou o segundo prisma é muito perto do primeiro, de modo que todas as cores dispersas e entrou no segundo prisma, os pesquisadores descobriram que as cores são recombinados novamente para formar luz branca. Esta descoberta forma convincente a composição espectral da luz que pode ser facilmente dividido e ligado.

fenômeno da dispersão desempenha um papel fundamental em um grande número de fenômenos diferentes. Arco-íris é o resultado da refração da luz nas gotas de chuva, fazendo uma vista impressionante da decomposição espectral, similar ao que ocorre no prisma.

O ângulo crítico e reflexão interna total

Ao passar através de um meio com um maior índice de refracção num meio com um percurso de movimento menor de ondas definidas pelo ângulo de incidência em relação à separação dos dois materiais. Se o ângulo de incidência for superior a um certo valor (dependendo do índice de refracção dos dois materiais), ele chega a um ponto em que a luz não é refractada na forma de um índice mais baixo.

Crítico (ou limite) o ângulo definido como o ângulo de incidência, resultando no ângulo de refracção de 90 °. Em outras palavras, a partir do ângulo de incidência menor que a refracção crítica ocorre, e quando ele é igual a isso, o feixe refractada passa ao longo do espaço que separa os dois materiais. Se o ângulo de incidência excede o crítico, a luz é reflectida de volta. Este fenómeno é conhecido como reflexão total interna. Exemplos da sua utilização – diamantes e fibras ópticas. O diamante de corte promove a reflexão interna total. A maior parte dos raios que entram através do topo do diamante, será reflectida, até que eles atinjam a superfície superior. Isto é o que dá diamantes sua glitter. A fibra óptica é uma "cabelo" de vidro, são tão fina que, quando a luz entra a uma extremidade, que não pode escapar. E só quando o feixe atinge a outra extremidade, ele será capaz de deixar a fibra.

Entender e gerenciar

dispositivos ópticos, que vão desde microscópios e telescópios para câmeras, projetores de vídeo, e até mesmo o olho humano pode confiar no fato de que a luz pode ser focada, refratada e refletida.

Refração produz uma vasta gama de fenômenos, incluindo miragens, arco-íris, ilusões ópticas. Devido à refração de um vidro de paredes espessas de cerveja parece ser mais completo, e o sol se põe por alguns minutos mais tarde do que realmente é. Milhões de pessoas usam o poder de refração para corrigir defeitos de visão com a ajuda de óculos ou lentes de contato. Ao compreender essas propriedades de luz e de gestão, podemos ver detalhes invisíveis a olho nu, não importando se eles estão em uma lâmina de microscópio ou em uma galáxia distante.