Lichtbrekingselementen, wetten en experimenteren

De lichtbreking Het is het optische fenomeen dat optreedt wanneer het licht schuin beïnvloedt op het scheidingoppervlak van twee media met een andere brekingssnelheid. Wanneer dit gebeurt, verandert het licht van richting en snelheid.

De breking treedt bijvoorbeeld op wanneer het licht van de lucht naar het water gaat, omdat het een lagere brekingsindex heeft. Het is een fenomeen dat perfect in het zwembad kan worden gezien, waarbij wordt geacht hoe lichaamsvormen onder water lijken af ​​te wijken ten opzichte van de richting die ze zouden moeten hebben.

Atoma [CC tegen 2.5 (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/2.5)]

Het is een fenomeen dat verschillende soorten golven beïnvloedt, hoewel het geval van licht de meest representatieve is en het meest de meeste aanwezigheid in onze dagelijkse dag.

De verklaring voor de breking van het licht werd aangeboden door de Nederlandse fysicus Willebrord Snell van Royen, die een wet heeft opgericht om uit te leggen die bekend is geworden als Snell Law.

Een van de wetenschappers die speciale aandacht besteedden aan de breking van het licht was Isaac Newton. Om het te bestuderen, creëerde het beroemde glazen prisma. In het prisma dringt het licht het door een van zijn gezichten, brandend en ontbindend in de verschillende kleuren. Dus door het lichtbrekingsfenomeen bewees het dat wit licht bestaat uit alle kleuren van de regenboog.

[TOC]

Elementen van breking

De belangrijkste elementen die in de studie van lichtbreking moeten worden overwogen, zijn de volgende: -De invallende straal, de straal die schuin treft op het scheidingsoppervlak van de twee fysieke middelen. -De brekingsstraal, de straal die het medium kruist, waardoor de richting en de snelheid wijzigt. -De normale lijn, die de denkbeeldige lijn is die loodrecht op het scheidingsoppervlak van de twee media is. -De invalshoek (i), die wordt gedefinieerd als de hoek die de invallende balk met de normale vorm heeft. -De brekingshoek (R), die wordt gedefinieerd als de hoek die het normaal vormt met de brekingsstraal.

-Bovendien moet ook de brekingsindex (n) van een medium worden overwogen, wat de verhouding is van de lichtsnelheid in het vacuüm en de snelheid van het licht in het midden.

Het kan je van dienst zijn: lichtgevende lichamen: kenmerken en hoe ze hun eigen licht genereren

N = c/v

In dit opzicht moet worden herinnerd dat de snelheid van het licht in een vacuüm de waarde van 300 nodig heeft.000.000 m/s.

Lichtbrekingsindex in verschillende media

De lichtbrekingsindices in enkele van de meest voorkomende media zijn:

Brekingswetten

Er wordt vaak verwezen naar de wet van Snell als de wet van breking, maar de waarheid is dat kan worden gezegd dat de wetten van breking twee zijn.

Eerste wet van breking

De invallende straal, de brekings- en normale straal bevinden zich in hetzelfde vlak van de ruimte. In deze wet, ook afgetrokken door Snell, wordt reflectie ook toegepast.

Tweede wet van breking

De tweede de wet van breking of wet van Snell, wordt bepaald door de volgende uitdrukking:

N₁ sin i = n₂ Sin r

Zijn n₁ De brekingsindex van de omgeving waaruit het licht komt; en de invalshoek; N₂ De brekingsindex van het medium waarin het licht wordt gebroken; r de spierhoek.

Josel7 [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)]

Fermat -principe

Uit het principe van de minimale tijd of principe van fermat kunnen zowel de wetten van reflectie als de wetten van breking worden afgeleid, die we zojuist hebben gezien.

Dit principe stelt dat het echte traject dat volgt op een straal van het licht dat tussen twee punten van de ruimte beweegt, er een is die de kortste tijd vereist om te reizen.

Gevolgen van Snell's wet

Sommige van de directe gevolgen die zijn afgeleid uit de vorige uitdrukking zijn:

a) ja n₂ > n₁ ; Sin r < sen i o sea r < i

Kan u van dienst zijn: gratis lichaamsdiagram

Dus wanneer een bliksemlicht van een medium met een lagere brekingsindex naar een andere gaat met een hogere brekingsindex, nadert de brekingsstraal de normale.

B) Ja N2 < n₁ ; sin r> sen i of r> i

Dus wanneer een bliksemlicht van een medium gaat met een hogere brekingsindex naar een andere met een kleine index, beweegt de gebroken straal weg van de normale.

c) Als de invalshoek nietig is, is de hoek van de brekingsstraal ook.

Beperk en totale interne reflectie

Een andere van de belangrijke gevolgen van de wet van Snell is wat bekend staat als een limiethoek. Dit wordt de invalshoek genoemd die overeenkomt met een refractiehoek van 90º.

Wanneer dit gebeurt, beweegt de gebroken straal gelijk met het scheidingoppervlak van de twee media. Deze hoek wordt ook een kritieke hoek genoemd.

Voor hoeken boven de limiethoek wordt het fenomeen genaamd totale interne reflectie geproduceerd. Wanneer dit gebeurt, is er geen breking, omdat de hele lichtstraal intern wordt gereflecteerd. Totale interne reflectie vindt alleen plaats als het van een medium gaat met een brekingsindex groter dan een medium met lagere brekingsindex.

Een toepassing van totale interne reflectie is de geleiding van het licht door optische vezels zonder te vinden dat energieverliezen plaatsvinden. Dankzij haar kunnen we genieten van de hoge gegevensoverdrachtssnelheden die worden aangeboden door glasvezelnetwerken.

Experimenten

Een zeer eenvoudig experiment om het fenomeen van breking te kunnen observeren, bestaat uit het introduceren van een potlood of een pen in een glas vol water. Als gevolg van de breking van het licht lijkt het deel van het ondergedompelde potlood of pen enigszins gebroken of afwijkend met betrekking tot het traject dat zou worden verwacht.

Velual [CC BY-SA 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/by-sa/4.0)]

U kunt ook proberen een soortgelijk experiment te doen met een laserpointer. Het is natuurlijk noodzakelijk om een ​​paar druppels melk in het glas water te gieten om de zichtbaarheid van laserlicht te verbeteren. In dit geval wordt aanbevolen dat het experiment wordt uitgevoerd onder weinig licht om het traject van de lichtstraal beter te waarderen.

Kan u van dienst zijn: Witgat: geschiedenis, theorie en hoe het wordt gevormd

In beide gevallen is het interessant om verschillende invalshoeken van incidentie te proberen en te observeren hoe de refractie van de breking varieert volgens deze.

Oorzaken 

De oorzaken van dit optische effect moeten worden gezocht bij de breking van het licht dat ervoor zorgt dat het beeld van het potlood (of de laserlichtstraal) onder water verschijnt, afgeweken met betrekking tot het beeld dat we in de lucht zien.

De breking van het licht op een dag -tot -dagbasis

De breking van het licht is te zien in veel situaties van onze dag tot dag. Sommigen hebben ze al genoemd, anderen worden hieronder verteld.

Een gevolg van de breking is dat de pools minder diep lijken te zijn dan ze eigenlijk zijn.

Een ander effect van breking is de regenboog die optreedt omdat het licht wordt gebroken bij het oversteken van de druppels water die aanwezig zijn in de atmosfeer. Het is hetzelfde fenomeen dat plaatsvindt wanneer een lichtstraal een prisma kruist.

Een ander gevolg van de breking van het licht is dat we de zonsondergang van de zon observeren wanneer er enkele minuten zijn verstreken, omdat het echt is gebeurd.

Referenties

1. Licht (n.D.)). In Wikipedia. Ontvangen op 14 maart 2019, van.Wikipedia.borg.
2. Burke, John Robert (1999). Natuurkunde: de aard van de dingen. Mexico City: International Thomson Editores. 
3. Totale interne reflectie (n.D.)). In Wikipedia. Ontvangen op 12 maart 2019, van.Wikipedia.borg.
4. Licht (n.D.)). In Wikipedia. Ontvangen op 13 maart 2019, van.Wikipedia.borg.
5. Lekner, John (1987). Reflectietheorie, van elektromagnetische en particele golven. Springer.
6. Breking (n.D.)). In Wikipedia. Ontvangen op 14 maart 2019, van.Wikipedia.borg.
7. Crawford JR., Frank S. (1968). Waves (Berkeley Physics Course, Vol. 3), McGraw-Hill.