Kaip nustatyti absoliutų lūžio rodiklį. Lūžio rodiklio samprata

Laboratoriniai darbai

Šviesos refrakcija. Skysčio lūžio rodiklio matavimas

su refraktometru

Darbo tikslas: idėjų apie šviesos lūžio reiškinį gilinimas; skystų terpių lūžio rodiklio matavimo metodų tyrimas; refraktometro veikimo principo tyrimas.

Įranga: refraktometras, druskos tirpalai, pipetė, minkštas audinys optinėms prietaisų dalims valyti.

teorija

Šviesos atspindžio ir lūžio dėsniai. lūžio rodiklis.

Sąsajoje tarp terpių šviesa keičia savo sklidimo kryptį. Dalis šviesos energijos grįžta į pirmąją terpę, t.y. šviesa atsispindi. Jei antroji terpė yra skaidri, tai dalis šviesos tam tikromis sąlygomis praeina per sąsają tarp terpės, keisdama, kaip taisyklė, sklidimo kryptį. Šis reiškinys vadinamas šviesos lūžimu. (1 pav.).

Ryžiai. 1. Šviesos atspindys ir lūžis plokščioje dviejų terpių sąsajoje.

Atsispindėjusių ir lūžusių spindulių kryptis, kai šviesa praeina per plokščią dviejų skaidrių terpių sąsają, nustatoma pagal šviesos atspindžio ir lūžio dėsnius.

Šviesos atspindžio dėsnis. Atsispindėjęs spindulys yra toje pačioje plokštumoje kaip ir krintantis spindulys, o normalus kritimo taške atkuriamas į sąsajos plokštumą. Kritimo kampas lygus atspindžio kampui .

Šviesos lūžio dėsnis. Lūžęs spindulys yra toje pačioje plokštumoje kaip ir krintantis spindulys, o normalus atstatomas į sąsajos plokštumą kritimo taške. Kritimo kampo sinuso santykis α į lūžio kampo sinusą β yra pastovi šių dviejų terpių reikšmė, vadinama santykiniu antrosios terpės lūžio rodikliu pirmosios atžvilgiu:

Santykinis lūžio rodiklis dvi terpės yra lygios šviesos greičio pirmoje terpėje v 1 ir šviesos greičio antroje terpėje santykiui v 2:

Jei šviesa iš vakuumo pereina į terpę, tai terpės lūžio rodiklis vakuumo atžvilgiu vadinamas absoliučiu šios terpės lūžio rodikliu ir yra lygus šviesos greičio vakuume santykiui. Su iki šviesos greičio tam tikroje terpėje v:

Absoliutus lūžio rodiklis visada yra didesnis už vieną; už orą n imamas kaip vienetas.

Dviejų terpių santykinis lūžio rodiklis gali būti išreikštas jų absoliučiais rodikliais n 1 Ir n 2 :

Skysčio lūžio rodiklio nustatymas

Greitam ir patogiam skysčių lūžio rodiklio nustatymui yra specialūs optiniai instrumentai - refraktometrai, kurių pagrindinė dalis yra dvi prizmės (2 pav.): pagalbinė. ir kt. 1 ir matavimas Ex 2. Tiriamasis skystis pilamas į tarpą tarp prizmių.

Matuojant indikatorius, galima naudoti du metodus: graižančio pluošto metodą (skirti skaidriems skysčiams) ir viso vidinio atspindžio metodą (tamsiems, drumstiems ir spalvotiems tirpalams). Šiame darbe naudojamas pirmasis iš jų.

Taikant ganymo spindulio metodą, šviesa iš išorinio šaltinio praeina per veidą AB prizmės Ex 1, išsisklaido ant savo matinio paviršiaus AC o paskui per tiriamo skysčio sluoksnį prasiskverbia į prizmę Ex 2. Matinis paviršius tampa spindulių šaltiniu iš visų pusių, todėl jį galima stebėti per veidą EF prizmės Ex 2. Tačiau linija AC galima matyti kiaurai EF tik kampu, didesniu už kokį nors ribinį minimalų kampą i. Šio kampo vertė yra vienareikšmiškai susijusi su skysčio, esančio tarp prizmių, lūžio rodikliu, kuris bus pagrindinė refraktometro konstrukcijos idėja.

Apsvarstykite šviesos praėjimą per veidą EF apatinė matavimo prizmė Ex 2. Kaip matyti iš fig. 2, taikydami dvigubą šviesos lūžio dėsnį, galime gauti du ryšius:

Sprendžiant šią lygčių sistemą, nesunku prieiti prie išvados, kad skysčio lūžio rodiklis

priklauso nuo keturių kiekių: K, r, r 1 Ir i. Tačiau ne visi jie yra nepriklausomi. Pavyzdžiui,

r+ s= R , (4)

Kur R - prizmės lūžio kampas Ex 2. Be to, nustatant kampą K didžiausia vertė yra 90°, iš (1) lygties gauname:

Tačiau didžiausia kampo vertė r , kaip matyti iš pav. 2 ir santykiai (3) ir (4) atitinka minimalias kampų vertes i Ir r 1 , tie. i min Ir r min .

Taigi skysčio lūžio rodiklis „slystančių“ spindulių atveju yra susijęs tik su kampu i. Šiuo atveju yra minimali kampo vertė i, kai kraštas AC vis dar stebimas, t.y., regėjimo lauke, atrodo, kad jis yra veidrodinis baltas. Esant mažesniems žiūrėjimo kampams, krašto nesimato, o matymo lauke ši vieta atrodo juoda. Kadangi prietaiso teleskopas fiksuoja gana plačią kampinę zoną, matymo lauke vienu metu stebimi šviesūs ir juodi plotai, kurių riba atitinka minimalų stebėjimo kampą ir yra vienareikšmiškai susijusi su skysčio lūžio rodikliu. Naudojant galutinę skaičiavimo formulę:

(jos išvada praleista) ir daug skysčių, kurių lūžio rodikliai žinomi, galima kalibruoti įrenginį, t.y. nustatyti skysčių lūžio rodiklių ir kampų atitiktį vienas su vienu. i min . Visos aukščiau pateiktos formulės yra išvestos bet kurio bangos ilgio spinduliams.

Skirtingo bangos ilgio šviesa bus lūžta, atsižvelgiant į prizmės sklaidą. Taigi, kai prizmė apšviečiama balta šviesa, sąsaja dėl dispersijos bus neryški ir nuspalvinta skirtingomis spalvomis. Todėl kiekvienas refraktometras turi kompensatorių, leidžiantį pašalinti dispersijos rezultatą. Jį gali sudaryti viena arba dvi tiesioginio matymo prizmės – Amici prizmės. Kiekviena Amici prizmė susideda iš trijų stiklinių prizmių su skirtingais lūžio rodikliais ir skirtingomis dispersijomis, pavyzdžiui, išorinės prizmės pagamintos iš vainikinio stiklo, o vidurinė – iš titnaginio stiklo (karūninis stiklas ir titnaginis stiklas yra stiklo rūšys). Specialaus prietaiso pagalba pasukus kompensatoriaus prizmę, gaunamas ryškus bespalvis sąsajos vaizdas, kurio padėtis atitinka geltonos natrio linijos lūžio rodiklio reikšmę. λ \u003d 5893 Å (prizmės suprojektuotos taip, kad spinduliai, kurių bangos ilgis yra 5893 Å, nepatirtų jose nukrypimų).

Spinduliai, praėję per kompensatorių, patenka į teleskopo objektyvą, o tada pro reversinę prizmę pro teleskopo okuliarą patenka į stebėtojo akį. Scheminė spindulių eiga parodyta fig. 3.

Refraktometro skalė yra kalibruojama pagal lūžio rodiklį ir sacharozės tirpalo koncentraciją vandenyje ir yra okuliaro židinio plokštumoje.

eksperimentinė dalis

Užduotis 1. Refraktometro patikrinimas.

Nukreipkite šviesą veidrodžiu į pagalbinę refraktometro prizmę. Kai pagalbinė prizmė pakelta, pipete į matavimo prizmę įlašinkite kelis lašus distiliuoto vandens. Nuleisdami antrinę prizmę, pasiekite geriausią regėjimo lauko apšvietimą ir nustatykite okuliarą taip, kad būtų aiškiai matomas kryželis ir lūžio rodiklio skalė. Sukdami matavimo prizmės kamerą, matymo lauke gaukite šviesos ir šešėlio ribą. Sukdami kompensatoriaus galvutę, pašalinkite šviesos ir šešėlio ribos spalvą. Sulygiuokite šviesos ir šešėlio kraštą su kryžminiu tašku ir išmatuokite vandens lūžio rodiklį n ism . Jei refraktometras veikia, distiliuoto vandens vertė turėtų būti tokia n 0 = 1.333, jei rodmenys skiriasi nuo šios vertės, turite nustatyti pataisą Δn= n ism - 1.333, į kurį vėliau reikėtų atsižvelgti dirbant su refraktometru. Pataisykite 1 lentelę.

1 lentelė.

2 užduotis. Skysčio lūžio rodiklio nustatymas.

Atsižvelgdami į rastą pataisą, nustatykite žinomų koncentracijų tirpalų lūžio rodiklius.

2 lentelė.

Pagal gautus rezultatus nubraižykite natrio chlorido tirpalų lūžio rodiklio priklausomybę nuo koncentracijos. Padarykite išvadą apie n priklausomybę nuo C; padaryti išvadas apie matavimų tikslumą refraktometru.

Paimkite nežinomos koncentracijos druskos tirpalą SU x , nustatyti jo lūžio rodiklį ir iš grafiko rasti tirpalo koncentraciją.

Išvalykite darbo vietą, kruopščiai nuvalykite refraktometrų prizmes drėgna švaria šluoste.

Kontroliniai klausimai

Šviesos atspindys ir lūžis.

Absoliutieji ir santykiniai terpės lūžio rodikliai.

Refraktometro veikimo principas. Stumdomos sijos metodas.

Scheminė spindulių eiga prizmėje. Kam reikalingos kompensatoriaus prizmės?

Šviesos sklidimas, atspindys ir lūžis

Šviesos prigimtis yra elektromagnetinė. Vienas iš to įrodymų – elektromagnetinių bangų ir šviesos greičių vakuume sutapimas.

Vienalytėje terpėje šviesa sklinda tiesia linija. Šis teiginys vadinamas tiesinio šviesos sklidimo dėsniu. Eksperimentinis šio dėsnio įrodymas yra taškinių šviesos šaltinių suteikiami aštrūs šešėliai.

Geometrinė linija, nurodanti šviesos sklidimo kryptį, vadinama šviesos pluoštu. Izotropinėje terpėje šviesos spinduliai nukreipiami statmenai bangos frontui.

Toje pačioje fazėje svyruojančios terpės taškų lokusas vadinamas bangos paviršiumi, o taškų, į kuriuos svyravimas pasiekė tam tikrą laiko tašką, aibė vadinama bangos frontu. Priklausomai nuo bangos fronto tipo, išskiriamos plokštumos ir sferinės bangos.

Šviesos sklidimo procesui paaiškinti naudojamas olandų fiziko H. Huygenso pasiūlytas bendrasis bangų teorijos principas apie bangos fronto judėjimą erdvėje. Pagal Huygenso principą kiekvienas terpės taškas, kurį pasiekia šviesos sužadinimas, yra sferinių antrinių bangų, kurios taip pat sklinda šviesos greičiu, centras. Šių antrinių bangų frontų paviršiaus gaubtas suteikia faktiškai sklindančios bangos priekio padėtį tuo momentu.

Būtina atskirti šviesos pluoštus ir šviesos spindulius. Šviesos spindulys yra šviesos bangos dalis, kuri neša šviesos energiją tam tikra kryptimi. Keičiant šviesos spindulį jį apibūdinančiu šviesos pluoštu, pastarasis turi sutapti su gana siauro, bet baigtinio pločio (skerspjūvio matmenys daug didesni už bangos ilgį) šviesos pluošto ašimi.

Yra besiskiriantys, susiliejantys ir beveik lygiagrečiai šviesos pluoštai. Dažnai vartojami terminai šviesos spindulių pluoštas arba tiesiog šviesos spinduliai, reiškiantys šviesos spindulių rinkinį, apibūdinantį tikrą šviesos spindulį.

Šviesos greitis vakuume c = 3 108 m/s yra universali konstanta ir nepriklauso nuo dažnio. Pirmą kartą šviesos greitį eksperimentiškai astronominiu metodu nustatė danų mokslininkas O. Römeris. A. Michelsonas tiksliau išmatavo šviesos greitį.

Šviesos greitis medžiagoje yra mažesnis nei vakuume. Šviesos greičio vakuume ir jos greičio tam tikroje terpėje santykis vadinamas absoliučiu terpės lūžio rodikliu:

čia c – šviesos greitis vakuume, v – šviesos greitis tam tikroje terpėje. Visų medžiagų absoliutus lūžio rodiklis yra didesnis už vienetą.

Kai šviesa sklinda terpėje, ji sugeriama ir išsisklaido, o terpės sąsajoje atsispindi ir lūžta.

Šviesos atspindžio dėsnis: krintantis spindulys, atsispindėjęs spindulys ir statmenas dviejų terpių sąsajai, atkurtas spindulio kritimo taške, yra toje pačioje plokštumoje; atspindžio kampas g lygus kritimo kampui a (1 pav.). Šis dėsnis sutampa su bet kokio pobūdžio bangų atspindžio dėsniu ir gali būti gautas kaip Huygenso principo pasekmė.

Šviesos lūžio dėsnis: krintantis pluoštas, lūžęs spindulys ir statmenas dviejų terpių sąsajai, atkurtas spindulio kritimo taške, yra toje pačioje plokštumoje; kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykis tam tikram šviesos dažniui yra pastovi vertė, vadinama antrosios terpės santykiniu lūžio rodikliu, palyginti su pirmąja:

Eksperimentiškai nustatytas šviesos lūžio dėsnis paaiškinamas remiantis Huygenso principu. Remiantis bangų samprata, refrakcija yra bangos sklidimo greičio pasikeitimo pereinant iš vienos terpės į kitą pasekmė, o santykinio lūžio rodiklio fizinė reikšmė yra bangos sklidimo greičio pirmojoje terpėje v1 santykis su jų sklidimo antroje terpėje greitis

Terpės, kurių absoliutūs lūžio rodikliai n1 ir n2, antrosios terpės santykinis lūžio rodiklis, palyginti su pirmąja, yra lygus antrosios terpės absoliutaus lūžio rodiklio ir pirmosios terpės absoliutaus lūžio rodiklio santykiui:

Didesnį lūžio rodiklį turinti terpė vadinama optiškai tankesne, šviesos sklidimo greitis joje mažesnis. Jei šviesa pereina iš optiškai tankesnės terpės į optiškai mažiau tankią, tai esant tam tikram kritimo kampui a0 lūžio kampas turėtų tapti lygus p/2. Lūžusio pluošto intensyvumas šiuo atveju tampa lygus nuliui. Šviesa, patenkanti į sąsają tarp dviejų laikmenų, visiškai atsispindi nuo jos.

Kritimo kampas a0, kuriame atsiranda visiškas vidinis šviesos atspindys, vadinamas viso vidinio atspindžio ribiniu kampu. Visais kritimo kampais, lygus a0 arba didesnis, atsiranda visiškas šviesos atspindys.

Ribinio kampo reikšmė randama iš ryšio Jei n2 = 1 (vakuumas), tai

2 Medžiagos lūžio rodiklis yra reikšmė, lygi šviesos fazių greičių (elektromagnetinių bangų) santykiui vakuume ir tam tikroje terpėje. Jie taip pat kalba apie bet kokių kitų bangų, pavyzdžiui, garso, lūžio rodiklį

Lūžio rodiklis priklauso nuo medžiagos savybių ir spinduliuotės bangos ilgio, kai kurioms medžiagoms lūžio rodiklis gana stipriai pakinta, kai elektromagnetinių bangų dažnis keičiasi iš žemų dažnių į optines ir toliau, taip pat gali pasikeisti dar staigiau tam tikrose. dažnių skalės sritis. Numatytasis paprastai yra optinis diapazonas arba diapazonas, nustatytas pagal kontekstą.

Yra optiškai anizotropinių medžiagų, kurių lūžio rodiklis priklauso nuo šviesos krypties ir poliarizacijos. Tokios medžiagos yra gana dažnos, visų pirma, tai visi kristalai, kurių kristalinės gardelės simetrija yra pakankamai maža, taip pat medžiagos, kurios veikia mechaninę deformaciją.

Lūžio rodiklis gali būti išreikštas kaip terpės magnetinio ir laidumo sandaugos šaknis

(reikia atsižvelgti į tai, kad dominančio dažnių diapazono, pavyzdžiui, optinio, magnetinio pralaidumo ir absoliutaus pralaidumo indekso vertės gali labai skirtis nuo šių verčių statinės vertės).

Lūžio rodikliui matuoti naudojami rankiniai ir automatiniai refraktometrai. Naudojant refraktometrą cukraus koncentracijai vandeniniame tirpale nustatyti, prietaisas vadinamas sacharimetru.

Spindulio kritimo kampo () sinuso ir lūžio kampo sinuso () santykis pluoštui pereinant iš terpės A į terpę B vadinamas santykiniu šios terpių poros lūžio rodikliu.

Dydis n yra santykinis terpės B lūžio rodiklis terpės A atžvilgiu, an" = 1/n yra terpės A santykinis lūžio rodiklis terpės B atžvilgiu.

Ši vertė, ceteris paribus, paprastai yra mažesnė už vienetą, kai spindulys pereina iš tankesnės terpės į mažiau tankią terpę, ir daugiau nei vienetas, kai pluoštas pereina iš mažiau tankios terpės į tankesnę terpę (pavyzdžiui, iš dujų arba iš vakuumo į skystą arba kietą ). Yra šios taisyklės išimčių, todėl įprasta terpę optiškai vadinti daugiau ar mažiau tankia už kitą (nepainioti su optiniu tankiu, kaip terpės neskaidrumo matu).

Iš beorės erdvės į vienos terpės B paviršių krintantis spindulys lūžta stipriau nei krintant ant jo iš kitos terpės A; spindulio, patenkančio į terpę iš beorės erdvės, lūžio rodiklis vadinamas jo absoliučiu lūžio rodikliu arba tiesiog šios terpės lūžio rodikliu, tai yra lūžio rodiklis, kurio apibrėžimas pateiktas straipsnio pradžioje. Bet kokių dujų, įskaitant orą, lūžio rodiklis normaliomis sąlygomis yra daug mažesnis nei skysčių ar kietųjų medžiagų lūžio rodikliai, todėl apytiksliai (ir gana gerai) apie absoliutųjį lūžio rodiklį galima spręsti pagal lūžio rodiklį oro atžvilgiu.

Ryžiai. 3. Interferencinio refraktometro veikimo principas. Šviesos spindulys padalintas taip, kad dvi jo dalys praeina per l ilgio kiuvetes, užpildytas skirtingo lūžio rodiklio medžiagomis. Išėjus iš ląstelės spinduliai įgauna tam tikrą kelio skirtumą ir, sujungę, ekrane pateikia trukdžių maksimumų ir minimumų vaizdą su k eilėmis (schemiškai parodyta dešinėje). Lūžio rodiklių skirtumas Dn=n2 –n1 =kl/2, kur l – šviesos bangos ilgis.

Refraktometrai yra prietaisai, naudojami medžiagų lūžio rodikliui matuoti. Refraktometro veikimo principas pagrįstas visiško atspindžio reiškiniu. Jei išsklaidytas šviesos spindulys krinta ant dviejų terpių su lūžio rodikliais sąsajos ir iš optiškai tankesnės terpės, tai, pradedant nuo tam tikro kritimo kampo, spinduliai nepatenka į antrąją terpę, o visiškai atsispindi nuo sąsajos. pirmoji terpė. Šis kampas vadinamas ribiniu viso atspindžio kampu. 1 paveiksle parodytas spindulių elgesys, kai jie patenka į tam tikrą šio paviršiaus srovę. Spindulys eina ribojančiu kampu. Pagal lūžio dėsnį galite nustatyti:, (nes).

Ribinis kampas priklauso nuo dviejų terpių santykinio lūžio rodiklio. Jei nuo paviršiaus atsispindintys spinduliai nukreipiami į susiliejantį lęšį, tai lęšio židinio plokštumoje matoma šviesos ir pusiausvyros riba, o šios ribos padėtis priklauso nuo ribinio kampo reikšmės, taigi. , dėl lūžio rodiklio. Pakeitus vienos iš laikmenų lūžio rodiklį, pasikeičia sąsajos padėtis. Riba tarp šviesos ir šešėlio gali būti rodiklis nustatant lūžio rodiklį, kuris naudojamas refraktometruose. Šis lūžio rodiklio nustatymo metodas vadinamas visuminio atspindžio metodu.

Be viso atspindžio metodo, refraktometruose naudojamas ganymo pluošto metodas. Taikant šį metodą, išsklaidytas šviesos spindulys patenka į ribą iš mažiau optiškai tankios terpės visais įmanomais kampais (2 pav.). Slydimas išilgai paviršiaus (), atitinka - ribinį lūžio kampą (spindulys 2 pav.). Jei įdėsime lęšį į paviršių lūžusių spindulių () kelią, tai objektyvo židinio plokštumoje taip pat pamatysime ryškią ribą tarp šviesos ir šešėlio.

Kadangi sąlygos, lemiančios ribinio kampo reikšmę, abiejuose metoduose yra vienodos, sąsajos padėtis yra ta pati. Abu metodai yra lygiaverčiai, tačiau viso atspindžio metodas leidžia išmatuoti nepermatomų medžiagų lūžio rodiklį

Spindulių kelias trikampėje prizmėje

9 paveiksle pavaizduota stiklinės prizmės pjūvis su plokštuma, statmena jos šoniniams kraštams. Prizmėje esantis spindulys nukrypsta į pagrindą, lūždamas ant paviršių OA ir 0B. Kampas j tarp šių paviršių vadinamas prizmės lūžio kampu. Spindulio įlinkio kampas q priklauso nuo prizmės lūžio kampo j, prizmės medžiagos lūžio rodiklio n ir kritimo kampo a. Jį galima apskaičiuoti taikant lūžio dėsnį (1.4).

Refraktometras naudoja baltos šviesos šaltinį 3. Dėl dispersijos, kai šviesa praeina per prizmes 1 ir 2, riba tarp šviesos ir šešėlio pasirodo esanti spalvota. Kad to išvengtumėte, prieš teleskopo lęšį dedamas kompensatorius 4. Jis susideda iš dviejų vienodų prizmių, kurių kiekviena yra suklijuota iš trijų prizmių su skirtingu lūžio rodikliu. Prizmės parenkamos taip, kad būtų monochromatinis pluoštas, kurio bangos ilgis = 589,3 µm. (geltonos natrio linijos bangos ilgis) nebuvo išbandytas pravažiavus įlinkio kompensatorių. Kito bangos ilgio spinduliai prizmių nukreipiami įvairiomis kryptimis. Specialios rankenos pagalba judinant kompensatoriaus prizmes, riba tarp šviesos ir tamsos tampa kuo aiškesnė.

Šviesos spinduliai, praėję pro kompensatorių, patenka į teleskopo lęšį 6. Šviesos ir šešėlio sąsajos vaizdas matomas per teleskopo okuliarą 7. Tuo pačiu metu per okuliarą matoma skalė 8. Kadangi ribinis lūžio kampas ir ribinis viso atspindžio kampas priklauso nuo skysčio lūžio rodiklio, šio lūžio rodiklio reikšmės iš karto vaizduojamos ant refraktometro skalė.

Refraktometro optinėje sistemoje taip pat yra sukamoji prizmė 5. Ji leidžia nustatyti teleskopo ašį statmenai prizmėms 1 ir 2, todėl stebėjimas yra patogesnis.

Šviesos refrakcija- reiškinys, kai šviesos spindulys, pereinantis iš vienos terpės į kitą, keičia kryptį ties šių terpių riba.

Šviesos lūžimas vyksta pagal šį dėsnį:
Kritantys ir lūžę spinduliai bei statmuo, nubrėžtas į sąsają tarp dviejų terpių pluošto kritimo taške, yra toje pačioje plokštumoje. Kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykis yra pastovi dviejų terpių vertė:
,
Kur α - kritimo kampas,
β - lūžio kampas
n - pastovi vertė, nepriklausoma nuo kritimo kampo.

Pasikeitus kritimo kampui, keičiasi ir lūžio kampas. Kuo didesnis kritimo kampas, tuo didesnis lūžio kampas.
Jei šviesa iš optiškai mažiau tankios terpės pereina į tankesnę, tada lūžio kampas visada yra mažesnis už kritimo kampą: β < α.
Šviesos spindulys, nukreiptas statmenai sąsajai tarp dviejų terpių, pereina iš vienos terpės į kitą nesulaužant.

absoliutus medžiagos lūžio rodiklis- reikšmė, lygi šviesos fazių greičių (elektromagnetinių bangų) santykiui vakuume ir tam tikroje terpėje n=c/v
Reikšmė n, įtraukta į lūžio dėsnį, vadinama santykiniu lūžio rodikliu terpių porai.

Reikšmė n yra santykinis terpės B lūžio rodiklis terpės A atžvilgiu, o n" = 1/n yra santykinis A terpės lūžio rodiklis terpės B atžvilgiu.
Ši vertė, ceteris paribus, yra didesnė už vienetą, kai spindulys pereina iš tankesnės terpės į mažiau tankią terpę, ir mažesnė už vienetą, kai pluoštas pereina iš mažiau tankios terpės į tankesnę terpę (pavyzdžiui, iš dujų arba iš vakuuminiu būdu į skystą arba kietą medžiagą). Yra šios taisyklės išimčių, todėl įprasta terpę optiškai vadinti daugiau ar mažiau tankia už kitą.
Iš beorės erdvės į vienos terpės B paviršių krintantis spindulys lūžta stipriau nei krintant ant jo iš kitos terpės A; Spindulio, patenkančio į terpę iš beorės erdvės, lūžio rodiklis vadinamas absoliučiu jo lūžio rodikliu.

(Absoliutus – vakuumo atžvilgiu.
Santykinis - palyginti su bet kokia kita medžiaga (pavyzdžiui, tuo pačiu oru).
Santykinis dviejų medžiagų indeksas yra jų absoliučių indeksų santykis.)

Visiškas vidinis atspindys- vidinis atspindys, jei kritimo kampas viršija tam tikrą kritinį kampą. Tokiu atveju krintanti banga visiškai atsispindi, o atspindžio koeficiento vertė viršija didžiausias poliruotų paviršių vertes. Visiško vidinio atspindžio atspindžio koeficientas nepriklauso nuo bangos ilgio.

Optikoje šis reiškinys stebimas plačiam elektromagnetinės spinduliuotės spektrui, įskaitant rentgeno spindulių diapazoną.

Geometrinėje optikoje reiškinys paaiškinamas Snelio dėsniu. Atsižvelgiant į tai, kad lūžio kampas negali viršyti 90°, gauname, kad esant kritimo kampui, kurio sinusas yra didesnis už mažesnio lūžio rodiklio ir didesnio rodiklio santykį, elektromagnetinė banga turi visiškai atsispindėti pirmoje terpėje.

Remiantis reiškinio bangų teorija, elektromagnetinė banga vis dėlto prasiskverbia į antrąją terpę - ten sklinda vadinamoji „nevienodoji banga“, kuri eksponentiškai nyksta ir kartu su savimi neišneša energijos. Būdingas nehomogeniškos bangos įsiskverbimo į antrąją terpę gylis yra bangos ilgio eilės.

Šviesos lūžio dėsniai.

Iš viso to, kas pasakyta, darome išvadas:
1 . Dviejų skirtingo optinio tankio terpių sąsajoje šviesos spindulys keičia kryptį, kai pereina iš vienos terpės į kitą.
2. Šviesos pluoštui pereinant į didesnio optinio tankio terpę, lūžio kampas yra mažesnis už kritimo kampą; kai šviesos spindulys pereina iš optiškai tankesnės terpės į mažiau tankią terpę, lūžio kampas yra didesnis už kritimo kampą.
Šviesos lūžimą lydi atspindys, o padidėjus kritimo kampui, atsispindėjusio pluošto ryškumas didėja, o lūžusio silpnėja. Tai galima pamatyti atlikus eksperimentą, parodytą paveikslėlyje. Vadinasi, atspindėtas spindulys neša su savimi kuo daugiau šviesos energijos, tuo didesnis kritimo kampas.

Leisti MN- sąsaja tarp dviejų skaidrių terpių, pavyzdžiui, oro ir vandens, UAB- krintanti sija OV- lūžęs pluoštas, - kritimo kampas, - lūžio kampas, - šviesos sklidimo greitis pirmoje terpėje, - šviesos sklidimo greitis antroje terpėje.

Optika yra viena iš seniausių fizikos šakų. Nuo senovės Graikijos daugelis filosofų domėjosi šviesos judėjimo ir sklidimo įvairiose skaidriose medžiagose, tokiose kaip vanduo, stiklas, deimantas ir oras, dėsniais. Šiame straipsnyje nagrinėjamas šviesos lūžio reiškinys, dėmesys sutelkiamas į oro lūžio rodiklį.

Šviesos pluošto lūžio efektas

Kiekvienas savo gyvenime šimtus kartų yra susidūręs su šiuo efektu, kai pažvelgė į rezervuaro dugną arba į stiklinę vandens su kokiu nors daiktu. Tuo pačiu metu rezervuaras neatrodė toks gilus, koks buvo iš tikrųjų, o vandens stiklinėje esantys objektai atrodė deformuoti arba sulūžę.

Refrakcijos reiškinys susideda iš tiesios trajektorijos lūžio, kai ji kerta dviejų skaidrių medžiagų sąsają. Apibendrinęs daugybę eksperimentinių duomenų, XVII amžiaus pradžioje olandas Willebrord Snell gavo matematinę išraišką, kuri tiksliai apibūdino šį reiškinį. Ši išraiška parašyta tokia forma:

n 1 *sin(θ 1) = n 2 *sin(θ 2) = konst.

Čia n 1 , n 2 yra absoliutūs šviesos lūžio rodikliai atitinkamoje medžiagoje, θ 1 ir θ 2 yra kampai tarp krintančio ir lūžusio pluošto ir statmenos sąsajos plokštumai, kuri nubrėžta per pluošto susikirtimo tašką. ir šis lėktuvas.

Ši formulė vadinama Snell arba Snell-Descartes dėsniu (būtent prancūzas ją užrašė pateikta forma, olandas naudojo ne sinusus, o ilgio vienetus).

Be šios formulės, lūžio reiškinys apibūdinamas dar vienu dėsniu, kuris yra geometrinio pobūdžio. Tai slypi tame, kad pažymėtas statmenas plokštumai ir du spinduliai (lūžę ir krintantys) yra toje pačioje plokštumoje.

Absoliutus lūžio rodiklis

Ši reikšmė įtraukta į Snell formulę ir jos reikšmė vaidina svarbų vaidmenį. Matematiškai lūžio rodiklis n atitinka formulę:

Simbolis c yra elektromagnetinių bangų greitis vakuume. Jis yra maždaug 3*10 8 m/s. Reikšmė v yra šviesos greitis terpėje. Taigi lūžio rodiklis atspindi šviesos lėtėjimo terpėje kiekį beorės erdvės atžvilgiu.

Iš aukščiau pateiktos formulės daromos dvi svarbios išvados:

• n reikšmė visada didesnė už 1 (vakuumui ji lygi vienetui);
• tai bematis dydis.

Pavyzdžiui, oro lūžio rodiklis yra 1,00029, o vandens - 1,33.

Lūžio rodiklis nėra pastovi tam tikros terpės vertė. Tai priklauso nuo temperatūros. Be to, kiekvienam elektromagnetinės bangos dažniui jis turi savo reikšmę. Taigi aukščiau pateikti skaičiai atitinka 20 o C temperatūrą ir geltonąją matomo spektro dalį (bangos ilgis – apie 580-590 nm).

n reikšmės priklausomybė nuo šviesos dažnio pasireiškia baltos šviesos skaidymu prizme į daugybę spalvų, taip pat vaivorykštės susidarymu danguje smarkaus lietaus metu.

Šviesos lūžio rodiklis ore

Jo vertė (1,00029) jau buvo pateikta aukščiau. Kadangi oro lūžio rodiklis nuo nulio skiriasi tik ketvirta po kablelio, tai sprendžiant praktinius uždavinius jis gali būti laikomas lygiu vienetui. Nedidelis oro n skirtumas nuo vienybės rodo, kad šviesos praktiškai nesulėtėja oro molekulės, o tai siejama su santykinai mažu tankiu. Taigi vidutinis oro tankis yra 1,225 kg/m 3, tai yra daugiau nei 800 kartų lengvesnis už gėlą vandenį.

Oras yra optiškai plona terpė. Pats šviesos greičio lėtėjimo medžiagoje procesas yra kvantinio pobūdžio ir yra susijęs su medžiagos atomų fotonų absorbcijos ir emisijos aktais.

Oro sudėties pokyčiai (pavyzdžiui, vandens garų kiekio padidėjimas jame) ir temperatūros pokyčiai lemia reikšmingus lūžio rodiklio pokyčius. Ryškus pavyzdys yra miražo poveikis dykumoje, atsirandantis dėl skirtingos temperatūros oro sluoksnių lūžio rodiklių skirtumo.

stiklo ir oro sąsaja

Stiklas yra daug tankesnė terpė nei oras. Jo absoliutus lūžio rodiklis svyruoja nuo 1,5 iki 1,66, priklausomai nuo stiklo tipo. Jei imsime vidutinę vertę 1,55, tada spindulio lūžį oro ir stiklo sąsajoje galima apskaičiuoti naudojant formulę:

nuodėmė (θ 1) / nuodėmė (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1,55.

Reikšmė n 21 vadinama santykiniu oro – stiklo lūžio rodikliu. Jei spindulys išeina iš stiklo į orą, reikia naudoti šią formulę:

nuodėmė (θ 1) / nuodėmė (θ 2) \u003d n 2 / n 1 \u003d n 21 \u003d 1 / 1,55 \u003d 0,645.

Jeigu pastaruoju atveju lūžusio pluošto kampas lygus 90 o , tai atitinkamas vadinamas kritiniu. Stiklo ir oro ribai ji yra lygi:

θ 1 \u003d arcsin (0,645) \u003d 40,17 o.

Jei spindulys patenka į stiklo ir oro ribą didesniais nei 40,17 o kampais, tada jis visiškai atsispindės atgal į stiklą. Šis reiškinys vadinamas „visišku vidiniu atspindžiu“.

Kritinis kampas egzistuoja tik tada, kai spindulys juda iš tankios terpės (iš stiklo į orą, bet ne atvirkščiai).

Su šviesa susiję procesai yra svarbi fizikos sudedamoji dalis ir supa mus visur kasdieniame gyvenime. Svarbiausi šioje situacijoje yra šviesos atspindžio ir lūžio dėsniai, kuriais remiasi šiuolaikinė optika. Šviesos lūžimas yra svarbi šiuolaikinio mokslo dalis.

Iškraipymo efektas

Šis straipsnis jums pasakys, kas yra šviesos lūžio reiškinys, taip pat kaip atrodo lūžio dėsnis ir kas iš jo išplaukia.

Fizinio reiškinio pagrindai

Kai spindulys nukrenta ant paviršiaus, kurį skiria dvi skaidrios medžiagos, turinčios skirtingą optinį tankį (pavyzdžiui, skirtingi stiklai arba vandenyje), dalis spindulių atsispindės, o dalis prasiskverbs į antrąją struktūrą (pvz. plis vandenyje arba stikle). Pereinant iš vienos terpės į kitą, pluoštui būdingas jo krypties pasikeitimas. Tai yra šviesos lūžio reiškinys.
Vandenyje ypač gerai matosi šviesos atspindys ir lūžimas.

vandens iškraipymo efektas

Žiūrint į daiktus vandenyje, jie atrodo iškreipti. Tai ypač pastebima ties oro ir vandens riba. Vizualiai atrodo, kad povandeniniai objektai yra šiek tiek nukreipti. Aprašytas fizinis reiškinys kaip tik ir yra priežastis, kodėl visi objektai vandenyje atrodo iškreipti. Kai spinduliai atsitrenkia į stiklą, šis efektas yra mažiau pastebimas.
Šviesos lūžimas yra fizikinis reiškinys, kuriam būdingas saulės spindulio krypties pasikeitimas judėjimo iš vienos terpės (struktūros) į kitą momentu.
Norėdami geriau suprasti šį procesą, apsvarstykite pavyzdį, kai iš oro į vandenį nukrenta sija (panašiai ir stiklui). Nubrėžus statmeną išilgai sąsajos, galima išmatuoti šviesos pluošto lūžio ir grįžimo kampą. Šis indikatorius (lūžio kampas) pasikeis, kai srautas prasiskverbs į vandenį (stiklo vidų).
Pastaba! Šis parametras suprantamas kaip kampas, kuris sudaro statmeną, nubrėžtą dviejų medžiagų atskyrimui, kai sija prasiskverbia iš pirmosios konstrukcijos į antrą.

Spindulio praėjimas

Tas pats rodiklis būdingas ir kitoms aplinkoms. Nustatyta, kad šis rodiklis priklauso nuo medžiagos tankio. Jei spindulys krinta iš mažiau tankios į tankesnę struktūrą, tada sukuriamas iškraipymo kampas bus didesnis. O jei atvirkščiai, tai mažiau.
Tuo pačiu metu kritimo nuolydžio pasikeitimas taip pat turės įtakos šiam rodikliui. Tačiau santykiai tarp jų nelieka pastovūs. Tuo pačiu metu jų sinusų santykis išliks pastovus, o tai rodoma pagal šią formulę: sinα / sinγ = n, kur:

• n yra pastovi vertė, kuri aprašoma kiekvienai konkrečiai medžiagai (orui, stiklui, vandeniui ir kt.). Todėl kokia bus ši vertė, galima nustatyti iš specialių lentelių;
• α – kritimo kampas;
• γ yra lūžio kampas.

Šiam fizikiniam reiškiniui nustatyti buvo sukurtas lūžio dėsnis.

fizinis įstatymas

Šviesos srautų lūžio dėsnis leidžia nustatyti skaidrių medžiagų savybes. Pats įstatymas susideda iš dviejų nuostatų:

• Pirma dalis. Spindulys (kritimas, pakeistas) ir statmuo, kuris buvo atkurtas kritimo taške ties riba, pavyzdžiui, oras ir vanduo (stiklas ir kt.), bus vienoje plokštumoje;
• Antroji dalis. Kritimo kampo sinuso santykio su to paties kampo sinusu, susidariusio kertant ribą, rodiklis bus pastovi reikšmė.

Įstatymo aprašymas

Šiuo atveju tuo metu, kai spindulys išeina iš antrosios konstrukcijos į pirmąją (pavyzdžiui, kai šviesos srautas pereina iš oro, per stiklą ir atgal į orą), taip pat atsiras iškraipymo efektas.

Svarbus parametras skirtingiems objektams

Pagrindinis rodiklis šioje situacijoje yra kritimo kampo sinuso santykis su panašiu parametru, bet iškraipymui. Kaip matyti iš aukščiau aprašyto įstatymo, šis rodiklis yra pastovi vertė.
Tuo pačiu metu, pasikeitus kritimo nuolydžio vertei, tokia pati situacija bus būdinga panašiam rodikliui. Šis parametras yra labai svarbus, nes jis yra neatsiejama skaidrių medžiagų savybė.

Indikatoriai skirtingiems objektams

Dėl šio parametro galite gana efektyviai atskirti stiklo tipus, taip pat įvairius brangakmenius. Tai taip pat svarbu nustatant šviesos greitį įvairiose terpėse.

Pastaba! Didžiausias šviesos srauto greitis yra vakuume.

Pereinant nuo vienos medžiagos prie kitos, jos greitis sumažės. Pavyzdžiui, deimantas, turintis didžiausią lūžio rodiklį, fotono sklidimo greitis bus 2,42 karto didesnis nei oro. Vandenyje jie plis 1,33 karto lėčiau. Skirtingų tipų stiklams šis parametras svyruoja nuo 1,4 iki 2,2.

Pastaba! Kai kurių akinių lūžio rodiklis yra 2,2, o tai labai artima deimantui (2,4). Todėl ne visada galima atskirti stiklo gabalėlį nuo tikro deimanto.

Optinis medžiagų tankis

Šviesa gali prasiskverbti per įvairias medžiagas, kurios pasižymi skirtingu optiniu tankiu. Kaip minėjome anksčiau, naudodamiesi šiuo įstatymu galite nustatyti terpės (struktūros) tankio charakteristiką. Kuo jis tankesnis, tuo lėčiau jame sklis šviesos greitis. Pavyzdžiui, stiklas ar vanduo bus optiškai tankesnis nei oras.
Be to, kad šis parametras yra pastovi vertė, jis taip pat atspindi dviejų medžiagų šviesos greičio santykį. Fizinė reikšmė gali būti parodyta kaip ši formulė:

Šis indikatorius parodo, kaip keičiasi fotonų sklidimo greitis pereinant iš vienos medžiagos į kitą.

Kitas svarbus rodiklis

Judant šviesos srautą per skaidrius objektus, galima jo poliarizacija. Jis stebimas šviesos srautui praeinant iš dielektrinės izotropinės terpės. Poliarizacija atsiranda, kai fotonai praeina per stiklą.

poliarizacijos efektas

Dalinė poliarizacija stebima, kai šviesos srauto kritimo kampas ties dviejų dielektrikų riba skiriasi nuo nulio. Poliarizacijos laipsnis priklauso nuo to, kokie buvo kritimo kampai (Brewsterio dėsnis).

Pilnas vidinis atspindys

Baigdami trumpą nukrypimą, tokį efektą vis tiek reikia vertinti kaip visavertį vidinį atspindį.

Viso ekrano reiškinys

Kad šis efektas atsirastų, būtina padidinti šviesos srauto kritimo kampą, kai jis pereina iš tankesnės į mažiau tankią terpę tarp medžiagų. Esant situacijai, kai šis parametras viršija tam tikrą ribinę vertę, fotonai, patenkantys ant šios atkarpos ribos, bus visiškai atspindėti. Tiesą sakant, tai bus mūsų trokštamas reiškinys. Be jo buvo neįmanoma pagaminti šviesolaidžio.

Išvada

Praktinis šviesos srauto elgsenos ypatybių pritaikymas davė daug, sukuriant įvairius techninius prietaisus, pagerinančius mūsų gyvenimą. Tuo pačiu metu šviesa žmonijai atvėrė ne visas savo galimybes, o praktinis jos potencialas dar nėra iki galo išnaudotas.

Kaip savo rankomis pasidaryti popierinę lempą Kaip patikrinti LED juostos veikimą

Šiame straipsnyje atskleidžiama tokios optikos sąvokos kaip lūžio rodiklis esmė. Pateikiamos formulės šiai reikšmei gauti, trumpai apžvelgiamas elektromagnetinės bangos lūžio reiškinio pritaikymas.

Gebėjimas matyti ir lūžio rodiklis

Civilizacijos aušroje žmonės uždavė klausimą: kaip akis mato? Buvo teigiama, kad žmogus skleidžia spindulius, kurie jaučia aplinkinius objektus, arba, atvirkščiai, tokius spindulius skleidžia visi daiktai. Atsakymas į šį klausimą buvo pateiktas XVII a. Jis yra optikoje ir yra susijęs su lūžio rodikliu. Atsispindinti nuo įvairių nepermatomų paviršių ir lūžtanti prie ribos skaidriais, šviesa suteikia žmogui galimybę matyti.

Šviesos ir lūžio rodiklis

Mūsų planetą gaubia Saulės šviesa. Ir būtent su fotonų bangine prigimtimi siejama tokia sąvoka kaip absoliutus lūžio rodiklis. Kai fotonas sklinda vakuume, jis nesusiduria su kliūtimis. Planetoje šviesa susiduria su daugybe skirtingų tankesnių terpių: atmosfera (dujų mišinys), vandeniu, kristalais. Kadangi šviesos fotonai yra elektromagnetinė banga, jų fazinis greitis vakuume yra vienas (žymimas c), o aplinkoje – kitas (žymimas v). Pirmojo ir antrojo santykis vadinamas absoliučiu lūžio rodikliu. Formulė atrodo taip: n = c / v.

Fazės greitis

Verta pateikti elektromagnetinės terpės fazės greičio apibrėžimą. Priešingu atveju supraskite, kas yra lūžio rodiklis n, tai uždrausta. Šviesos fotonas yra banga. Taigi, jis gali būti pavaizduotas kaip energijos paketas, kuris svyruoja (įsivaizduokite sinusoidės segmentą). Fazė - tai sinusoido segmentas, kurį banga praeina tam tikru metu (atminkite, kad tai svarbu norint suprasti tokį kiekį kaip lūžio rodiklis).

Pavyzdžiui, fazė gali būti maksimali sinusoidė arba tam tikras jos nuolydžio segmentas. Bangos fazinis greitis yra greitis, kuriuo ta konkreti fazė juda. Kaip paaiškina lūžio rodiklio apibrėžimas, vakuumui ir terpei šios vertės skiriasi. Be to, kiekviena aplinka turi savo šio kiekio vertę. Bet koks skaidrus junginys, nepaisant jo sudėties, turi skirtingą lūžio rodiklį nuo visų kitų medžiagų.

Absoliutus ir santykinis lūžio rodiklis

Jau buvo parodyta aukščiau, kad absoliuti vertė matuojama vakuumo atžvilgiu. Tačiau mūsų planetoje tai sunku: šviesa dažniau patenka į oro ir vandens arba kvarco ir špinelio ribą. Kaip minėta aukščiau, kiekvienos iš šių terpių lūžio rodiklis yra skirtingas. Ore šviesos fotonas sklinda viena kryptimi ir turi vieną fazės greitį (v 1), tačiau patekęs į vandenį pakeičia sklidimo kryptį ir fazės greitį (v 2). Tačiau abi šios kryptys yra toje pačioje plokštumoje. Tai labai svarbu norint suprasti, kaip aplinkinio pasaulio vaizdas susidaro akies tinklainėje ar fotoaparato matricoje. Dviejų absoliučių verčių santykis suteikia santykinį lūžio rodiklį. Formulė atrodo taip: n 12 \u003d v 1 / v 2.

Bet ką daryti, jei šviesa, priešingai, išeina iš vandens ir patenka į orą? Tada ši vertė bus nustatyta pagal formulę n 21 = v 2 / v 1. Padauginus santykinius lūžio rodiklius, gauname n 21 * n 12 \u003d (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) \u003d 1. Šis santykis galioja bet kuriai laikmenų porai. Santykinį lūžio rodiklį galima rasti iš kritimo ir lūžio kampų sinusų n 12 = sin Ɵ 1 / sin Ɵ 2. Nepamirškite, kad kampai skaičiuojami nuo normalaus iki paviršiaus. Normalus yra tiesė, kuri yra statmena paviršiui. Tai yra, jei problemai suteikiamas kampas α krentantis paties paviršiaus atžvilgiu, tuomet reikia atsižvelgti į (90 - α) sinusą.

Lūžio rodiklio grožis ir jo pritaikymas

Ramią saulėtą dieną ežero dugne groja akinimas. Tamsiai mėlynas ledas dengia uolą. Ant moters rankos deimantas išbarsto tūkstančius kibirkščių. Šie reiškiniai yra pasekmė to, kad visos skaidrių terpių ribos turi santykinį lūžio rodiklį. Be estetinio malonumo, šis reiškinys gali būti naudojamas ir praktiniam pritaikymui.

Štai keletas pavyzdžių:

• Stiklinis lęšis surenka saulės spindulį ir uždega žolę.
• Lazerio spindulys sutelkia dėmesį į sergantį organą ir nupjauna nereikalingus audinius.
• Saulės šviesa lūžta ant senovinio vitražo, sukurdama ypatingą atmosferą.
• Mikroskopas padidina labai mažas detales
• Spektrofotometro lęšiai surenka lazerio šviesą, atsispindinčią nuo tiriamos medžiagos paviršiaus. Taigi galima suprasti naujų medžiagų struktūrą, o vėliau ir savybes.
• Yra net projektas fotoniniam kompiuteriui, kur informacija bus perduota ne elektronais, kaip dabar, o fotonais. Tokiam įrenginiui tikrai reikės refrakcijos elementų.

Bangos ilgis

Tačiau Saulė aprūpina mus fotonais ne tik matomame spektre. Infraraudonųjų, ultravioletinių, rentgeno spindulių diapazonų žmogaus regėjimas nesuvokia, tačiau jie daro įtaką mūsų gyvenimui. IR spinduliai mus sušildo, UV fotonai jonizuoja viršutinius atmosferos sluoksnius ir leidžia augalams fotosintezės būdu gaminti deguonį.

O kam lygus lūžio rodiklis, priklauso ne tik nuo medžiagų, tarp kurių yra riba, bet ir nuo krintančios spinduliuotės bangos ilgio. Paprastai iš konteksto aišku, apie kurią vertybę kalbama. Tai yra, jei knygoje atsižvelgiama į rentgeno spindulius ir jo poveikį žmogui, tada n ten jis apibrėžiamas šiam diapazonui. Tačiau paprastai turima omenyje matomas elektromagnetinių bangų spektras, jei nenurodyta kitaip.

Lūžio rodiklis ir atspindys

Kaip paaiškėjo iš aukščiau, mes kalbame apie skaidrią aplinką. Kaip pavyzdžius pateikėme orą, vandenį, deimantą. Bet kaip su medžiu, granitu, plastiku? Ar jiems yra toks dalykas kaip lūžio rodiklis? Atsakymas sudėtingas, bet apskritai taip.

Visų pirma, turėtume apsvarstyti, su kokia šviesa susiduriame. Tos terpės, kurios yra nepermatomos matomiems fotonams, yra perpjaunamos rentgeno arba gama spinduliuote. Tai yra, jei mes visi būtume supermenai, tada visas mus supantis pasaulis mums būtų skaidrus, bet skirtingu laipsniu. Pavyzdžiui, sienos iš betono būtų ne tankesnės už želė, o metalinės detalės atrodytų kaip tankesnių vaisių gabaliukai.

Kitoms elementarioms dalelėms, miuonams, mūsų planeta paprastai yra skaidri. Vienu metu mokslininkai atnešė daug rūpesčių, norėdami įrodyti patį savo egzistavimo faktą. Kas sekundę miuonai mus perveria milijonais, tačiau tikimybė, kad viena dalelė susidurs su medžiaga, yra labai maža, ir tai labai sunku ištaisyti. Beje, Baikalas netrukus taps miuonų „gaudymo“ vieta. Gilus ir skaidrus vanduo tam puikiai tinka – ypač žiemą. Svarbiausia, kad jutikliai neužšaltų. Taigi, betono lūžio rodiklis, pavyzdžiui, rentgeno fotonams, yra prasmingas. Be to, medžiagos švitinimas rentgeno spinduliais yra vienas tiksliausių ir svarbiausių kristalų struktūros tyrimo metodų.

Taip pat verta atsiminti, kad matematine prasme medžiagos, kurios yra nepermatomos tam tikram diapazonui, turi įsivaizduojamą lūžio rodiklį. Galiausiai reikia suprasti, kad medžiagos temperatūra taip pat gali turėti įtakos jos skaidrumui.