Si të përcaktohet indeksi absolut i thyerjes. Koncepti i indeksit të thyerjes

Puna laboratorike

Përthyerja e dritës. Matja e indeksit të thyerjes së një lëngu

me një refraktometër

Qëllimi i punës: thellimi i ideve për dukurinë e përthyerjes së dritës; studimi i metodave për matjen e indeksit të thyerjes së mediave të lëngëta; studimi i parimit të funksionimit me një refraktometër.

Pajisjet: refraktometër, solucione të kripura, pipetë, leckë e butë për fshirjen e pjesëve optike të pajisjeve.

Teoria

Ligjet e reflektimit dhe thyerjes së dritës. indeksi i thyerjes.

Në ndërfaqen ndërmjet mediave, drita ndryshon drejtimin e përhapjes së saj. Një pjesë e energjisë së dritës kthehet në mediumin e parë, d.m.th. drita reflektohet. Nëse mediumi i dytë është transparent, atëherë një pjesë e dritës, në kushte të caktuara, kalon nëpër ndërfaqen midis mediave, duke ndryshuar, si rregull, drejtimin e përhapjes. Ky fenomen quhet thyerje e dritës. (Fig. 1).

Oriz. 1. Reflektimi dhe thyerja e dritës në një ndërfaqe të sheshtë midis dy mediave.

Drejtimi i rrezeve të reflektuara dhe të përthyera gjatë kalimit të dritës përmes një ndërfaqe të sheshtë midis dy mediave transparente përcaktohet nga ligjet e reflektimit dhe thyerjes së dritës.

Ligji i reflektimit të dritës. Rrezja e reflektuar shtrihet në të njëjtin rrafsh si rrezja rënëse dhe normalja e rikthyer në rrafshin e ndërfaqes në pikën e incidencës. Këndi i rënies është i barabartë me këndin e reflektimit .

Ligji i thyerjes së dritës. Rrezja e thyer shtrihet në të njëjtin rrafsh me rrezen e përplasjes dhe normalja e rikthyer në rrafshin e ndërfaqes në pikën e rënies. Raporti i sinusit të këndit të rënies α te sinusi i këndit të thyerjes β ekziston një vlerë konstante për këto dy media, e quajtur indeksi relativ i thyerjes së mediumit të dytë në lidhje me të parën:

Indeksi relativ i thyerjes dy media janë të barabarta me raportin e shpejtësisë së dritës në mediumin e parë v 1 me shpejtësinë e dritës në mediumin e dytë v 2:

Nëse drita kalon nga vakuumi në një mjedis, atëherë indeksi i thyerjes së mediumit në raport me vakumin quhet indeksi absolut i thyerjes së këtij mjedisi dhe është i barabartë me raportin e shpejtësisë së dritës në vakum. Me me shpejtësinë e dritës në një mjedis të caktuar v:

Indekset absolute refraktive janë gjithmonë më të mëdha se një; për ajër n marrë si njësi.

Indeksi relativ i thyerjes së dy mediave mund të shprehet në termat e indekseve të tyre absolute n 1 Dhe n 2 :

Përcaktimi i indeksit të thyerjes së një lëngu

Për përcaktimin e shpejtë dhe të përshtatshëm të indeksit të thyerjes së lëngjeve, ekzistojnë instrumente optike speciale - refraktometra, pjesa kryesore e të cilave janë dy prizma (Fig. 2): ndihmëse etj. 1 dhe matjen Shembull 2. Lëngu i provës derdhet në hendekun midis prizmave.

Gjatë matjes së treguesve, mund të përdoren dy metoda: metoda e rrezeve të kullotjes (për lëngjet transparente) dhe metoda e reflektimit total të brendshëm (për tretësirat e errëta, me re dhe me ngjyra). Në këtë punim përdoret i pari prej tyre.

Në metodën e rrezeve të kullotjes, drita nga një burim i jashtëm kalon përmes faqes AB prizmat Shembull 1, shpërndahet në sipërfaqen e saj mat AC dhe më pas përmes shtresës lëngu i hulumtuar depërton në prizëm Shembull 2. Sipërfaqja mat bëhet burim rrezesh nga të gjitha drejtimet, kështu që mund të vëzhgohet përmes fytyrës EF prizmat Shembull 2. Megjithatë, linja AC mund të shihet përmes EF vetëm në një kënd më të madh se një kënd minimal kufizues i. Vlera e këtij këndi lidhet në mënyrë unike me indeksin e thyerjes së lëngut të vendosur midis prizmave, i cili do të ndodhë të jetë ideja kryesore e dizajnit të refraktometrit.

Merrni parasysh kalimin e dritës përmes një fytyre EF prizmi më i ulët matës Shembull 2. Siç shihet nga fig. 2, duke zbatuar dy herë ligjin e thyerjes së dritës, mund të marrim dy marrëdhënie:

Duke zgjidhur këtë sistem ekuacionesh, është e lehtë të arrihet në përfundimin se indeksi i thyerjes së lëngut

varet nga katër sasi: P, r, r 1 Dhe i. Megjithatë, jo të gjithë janë të pavarur. Për shembull,

r+ s= R , (4)

Ku R - këndi thyes i një prizmi Shembull 2. Përveç kësaj, duke vendosur këndin P vlera maksimale është 90°, nga ekuacioni (1) marrim:

Por vlera maksimale e këndit r , siç shihet nga fig. 2 dhe relacionet (3) dhe (4), korrespondojnë me vlerat minimale të këndeve i Dhe r 1 , ato. i min Dhe r min .

Kështu, indeksi i thyerjes së një lëngu për rastin e rrezeve "rrëshqitëse" lidhet vetëm me këndin i. Në këtë rast, ekziston një vlerë minimale e këndit i, kur buzë AC ende vërehet, d.m.th., në fushën e shikimit, duket të jetë e bardhë në pasqyrë. Për kënde më të vogla shikimi, skaji nuk është i dukshëm dhe në fushën e shikimit ky vend shfaqet i zi. Meqenëse teleskopi i instrumentit kap një zonë këndore relativisht të gjerë, zonat e lehta dhe të zeza vëzhgohen njëkohësisht në fushën e shikimit, kufiri midis të cilit korrespondon me këndin minimal të vëzhgimit dhe lidhet pa mëdyshje me indeksin e thyerjes së lëngut. Duke përdorur formulën përfundimtare të llogaritjes:

(përfundimi i tij është hequr) dhe një numër lëngjesh me indekse thyerëse të njohura, është e mundur të kalibrohet pajisja, d.m.th., të vendoset një korrespondencë një-për-një midis indekseve thyes të lëngjeve dhe këndeve i min . Të gjitha formulat e mësipërme janë nxjerrë për rrezet e çdo gjatësi vale.

Drita me gjatësi vale të ndryshme do të thyhet, duke marrë parasysh shpërndarjen e prizmit. Kështu, kur prizmi ndriçohet me dritë të bardhë, ndërfaqja do të turbullohet dhe do të ngjyroset me ngjyra të ndryshme për shkak të shpërndarjes. Prandaj, çdo refraktometër ka një kompensues që ju lejon të eliminoni rezultatin e shpërndarjes. Mund të përbëhet nga një ose dy prizma të drejtpërdrejtë të vizionit - prizma Amici. Secili prizëm Amici përbëhet nga tre prizma qelqi me indekse të ndryshme thyerjeje dhe dispersione të ndryshme, për shembull, prizmat e jashtme janë prej qelqi kurorë, dhe prizmi i mesëm është prej xhami stralli (qelqi i kurorës dhe qelqi i strallit janë lloje qelqi). Duke e kthyer prizmin e kompensuesit me ndihmën e një pajisjeje të veçantë, arrihet një imazh i mprehtë, pa ngjyrë i ndërfaqes, pozicioni i të cilit korrespondon me vlerën e indeksit të thyerjes për vijën e verdhë të natriumit. λ \u003d 5893 Å (prizmat janë krijuar në mënyrë që rrezet me një gjatësi vale prej 5893 Å të mos pësojnë devijime në to).

Rrezet që kanë kaluar nëpër kompensues hyjnë në objektivin e teleskopit, pastaj kalojnë përmes prizmit të kundërt përmes okularit të teleskopit në syrin e vëzhguesit. Rrjedha skematike e rrezeve është paraqitur në fig. 3.

Shkalla e refraktometrit është e kalibruar për sa i përket indeksit të thyerjes dhe përqendrimit të tretësirës së saharozës në ujë dhe ndodhet në rrafshin fokal të okularit.

pjesë eksperimentale

Detyra 1. Kontrollimi i refraktometrit.

Drejtojeni dritën me një pasqyrë në prizmin ndihmës të refraktometrit. Me prizmin ndihmës të ngritur, hidhni me pipetë disa pika ujë të distiluar në prizmin matës. Duke ulur prizmin dytësor, arrini ndriçimin më të mirë të fushës së shikimit dhe vendoseni okularin në mënyrë që të shihen qartë shkalla e kryqëzimit dhe indeksit të thyerjes. Duke e kthyer kamerën e prizmit matës, merrni kufirin e dritës dhe hijes në fushën e shikimit. Duke rrotulluar kokën e kompensuesit, arrihet eliminimi i ngjyrosjes së kufirit të dritës dhe hijes. Drejtoni kufirin e dritës dhe hijes me pikën e kryqëzimit dhe matni indeksin e thyerjes së ujit n ism . Nëse refraktometri është duke punuar, atëherë për ujin e distiluar vlera duhet të jetë n 0 = 1.333, nëse leximet ndryshojnë nga kjo vlerë, duhet të përcaktoni korrigjimin Δn= n ism - 1.333, e cila më pas duhet të merret parasysh në punën e mëtejshme me refraktometrin. Bëni korrigjimet në tabelën 1.

Tabela 1.

Detyra 2. Përcaktimi i indeksit të thyerjes së një lëngu.

Përcaktoni indekset e thyerjes së tretësirave të përqendrimeve të njohura, duke marrë parasysh korrigjimin e gjetur.

Tabela 2.

Paraqitni varësinë e indeksit të thyerjes së tretësirave të klorurit të natriumit nga përqendrimi sipas rezultateve të marra. Bëni një përfundim për varësinë e n-së nga C; nxirrni përfundime për saktësinë e matjeve në një refraktometër.

Merrni një zgjidhje kripe me përqendrim të panjohur ME x , përcaktoni indeksin e thyerjes së tij dhe gjeni përqendrimin e tretësirës nga grafiku.

Pastroni vendin e punës, fshini me kujdes prizmat e refraktometrave me një leckë të pastër të lagur.

Pyetje kontrolli

Reflektimi dhe përthyerja e dritës.

Indekset refraktive absolute dhe relative të mediumit.

Parimi i funksionimit të refraktometrit. Metoda e rrezeve rrëshqitëse.

Rrjedha skematike e rrezeve në një prizëm. Pse nevojiten prizmat kompensues?

Përhapja, reflektimi dhe thyerja e dritës

Natyra e dritës është elektromagnetike. Një provë për këtë është rastësia e shpejtësive të valëve elektromagnetike dhe dritës në vakum.

Në një mjedis homogjen, drita përhapet në një vijë të drejtë. Ky pohim quhet ligji i përhapjes drejtvizore të dritës. Një provë eksperimentale e këtij ligji janë hijet e mprehta të dhëna nga burimet pikësore të dritës.

Një vijë gjeometrike që tregon drejtimin e përhapjes së dritës quhet rreze drite. Në një mjedis izotropik, rrezet e dritës drejtohen pingul me pjesën e përparme të valës.

Vendndodhja e pikave të mediumit që lëkundet në të njëjtën fazë quhet sipërfaqja e valës, dhe grupi i pikave në të cilat lëkundja ka arritur një pikë të caktuar kohore quhet balli i valës. Varësisht nga lloji i ballit valor dallohen valët plane dhe sferike.

Për të shpjeguar procesin e përhapjes së dritës, përdoret parimi i përgjithshëm i teorisë së valës për lëvizjen e frontit të valës në hapësirë, i propozuar nga fizikani holandez H. Huygens. Sipas parimit të Huygens-it, çdo pikë e mediumit, në të cilën arrin ngacmimi i dritës, është qendra e valëve dytësore sferike, të cilat gjithashtu përhapen me shpejtësinë e dritës. Mbështjellja sipërfaqësore e pjesëve të përparme të këtyre valëve dytësore jep pozicionin e pjesës së përparme të valës reale që përhapet në atë moment në kohë.

Është e nevojshme të bëhet dallimi midis rrezeve të dritës dhe rrezeve të dritës. Një rreze drite është një pjesë e një valë drite që bart energjinë e dritës në një drejtim të caktuar. Kur zëvendësoni një rreze drite me një rreze drite që e përshkruan atë, kjo e fundit duhet të merret se përputhet me boshtin e një rreze drite mjaft të ngushtë, por që ka një gjerësi të kufizuar (dimensionet e seksionit kryq janë shumë më të mëdha se gjatësia e valës).

Ka rreze drite divergjente, konvergjente dhe thuajse paralele. Shpesh përdoren termat rreze e rrezeve të dritës ose thjesht rrezet e dritës, që do të thotë një grup rrezesh drite që përshkruajnë një rreze të vërtetë drite.

Shpejtësia e dritës në vakum c = 3 108 m/s është një konstante universale dhe nuk varet nga frekuenca. Për herë të parë, shpejtësia e dritës u përcaktua eksperimentalisht me metodën astronomike nga shkencëtari danez O. Römer. A. Michelson mati shpejtësinë e dritës më saktë.

Shpejtësia e dritës në materie është më e vogël se në vakum. Raporti i shpejtësisë së dritës në vakum me shpejtësinë e saj në një mjedis të caktuar quhet indeksi absolut i thyerjes së mediumit:

ku c është shpejtësia e dritës në vakum, v është shpejtësia e dritës në një mjedis të caktuar. Indekset absolute të thyerjes së të gjitha substancave janë më të mëdha se uniteti.

Kur drita përhapet në një mjedis, ajo përthithet dhe shpërndahet, dhe në ndërfaqen midis mediave ajo reflektohet dhe përthyhet.

Ligji i reflektimit të dritës: rrezja rënëse, rrezja e reflektuar dhe pingulja me ndërfaqen ndërmjet dy mediave, të rivendosura në pikën e rënies së rrezes, shtrihen në të njëjtin rrafsh; këndi i reflektimit g është i barabartë me këndin e rënies a (Fig. 1). Ky ligj përkon me ligjin e reflektimit për valët e çdo natyre dhe mund të merret si pasojë e parimit të Huygens.

Ligji i thyerjes së dritës: rrezja rënëse, rrezja e përthyer dhe pingulja me ndërfaqen midis dy mediave, të rivendosura në pikën e rënies së rrezes, shtrihen në të njëjtin rrafsh; raporti i sinusit të këndit të rënies me sinusin e këndit të thyerjes për një frekuencë të caktuar të dritës është një vlerë konstante, e quajtur indeksi relativ i thyerjes së mediumit të dytë në lidhje me të parën:

Ligji i vendosur eksperimentalisht i përthyerjes së dritës shpjegohet në bazë të parimit të Huygens. Sipas koncepteve të valës, përthyerja është pasojë e një ndryshimi në shpejtësinë e përhapjes së valës gjatë kalimit nga një mjedis në tjetrin, dhe kuptimi fizik i indeksit relativ të thyerjes është raporti i shpejtësisë së përhapjes së valës në mjedisin e parë v1 me shpejtësia e përhapjes së tyre në mjedisin e dytë

Për mediat me indekse thyerjeje absolute n1 dhe n2, indeksi relativ i thyerjes së mediumit të dytë në raport me të parën është i barabartë me raportin e indeksit absolut të thyerjes së mediumit të dytë me indeksin absolut të thyerjes së mediumit të parë:

Mjeti që ka një indeks thyes më të lartë quhet optikisht më i dendur, shpejtësia e përhapjes së dritës në të është më e ulët. Nëse drita kalon nga një mjedis optikisht më i dendur në një optikisht më pak të dendur, atëherë në një kënd të caktuar të incidencës a0 këndi i thyerjes duhet të bëhet i barabartë me p/2. Intensiteti i rrezes së thyer në këtë rast bëhet i barabartë me zero. Incidenti i lehtë në ndërfaqen midis dy mediave reflektohet plotësisht prej tij.

Këndi i incidencës a0 në të cilin ndodh reflektimi i brendshëm total i dritës quhet këndi kufizues i reflektimit total të brendshëm. Në të gjitha këndet e incidencës të barabarta ose më të mëdha se a0, ndodh reflektimi total i dritës.

Vlera e këndit kufizues gjendet nga marrëdhënia Nëse n2 = 1 (vakum), atëherë

2 Indeksi i thyerjes së një substance është një vlerë e barabartë me raportin e shpejtësive fazore të dritës (valët elektromagnetike) në vakum dhe në një mjedis të caktuar. Ata gjithashtu flasin për indeksin e thyerjes për çdo valë tjetër, për shembull, tingull

Indeksi i thyerjes varet nga vetitë e substancës dhe gjatësia e valës së rrezatimit, për disa substanca indeksi i thyerjes ndryshon mjaft fuqishëm kur frekuenca e valëve elektromagnetike ndryshon nga frekuenca të ulëta në optike dhe më gjerë, dhe gjithashtu mund të ndryshojë edhe më ashpër në disa zonat e shkallës së frekuencës. Parazgjedhja është zakonisht diapazoni optik, ose diapazoni i përcaktuar nga konteksti.

Ekzistojnë substanca optikisht anizotropike në të cilat indeksi i thyerjes varet nga drejtimi dhe polarizimi i dritës. Substancat e tilla janë mjaft të zakonshme, në veçanti, këto janë të gjitha kristale me një simetri mjaft të ulët të rrjetës kristalore, si dhe substanca që i nënshtrohen deformimit mekanik.

Indeksi i thyerjes mund të shprehet si rrënja e produktit të magnetit dhe lejueshmërisë së mediumit

(duhet të merret parasysh se vlerat e përshkueshmërisë magnetike dhe indeksit absolut të lejueshmërisë për diapazonin e frekuencës së interesit - për shembull, ai optik, mund të jenë shumë të ndryshme nga vlera statike e këtyre vlerave).

Për të matur indeksin e thyerjes, përdoren refraktometra manualë dhe automatikë. Kur përdorni një refraktometër për të përcaktuar përqendrimin e sheqerit në një tretësirë ​​ujore, pajisja quhet sakarimetër.

Raporti i sinusit të këndit të rënies () të rrezes me sinusin e këndit të thyerjes () gjatë kalimit të rrezes nga mediumi A në mediumin B quhet indeksi relativ i thyerjes për këtë palë media.

Sasia n është indeksi relativ i thyerjes së mediumit B në lidhje me mjedisin A, an" = 1/n është indeksi relativ i thyerjes së mediumit A në lidhje me mjedisin B.

Kjo vlerë, ceteris paribus, është zakonisht më e vogël se njësia kur rrezja kalon nga një mjedis më i dendur në një mjedis më pak të dendur dhe më shumë se unitet kur rreze kalon nga një mjedis më pak i dendur në një mjedis më të dendur (për shembull, nga një gaz ose nga vakum në një lëng ose të ngurtë). Ekzistojnë përjashtime nga ky rregull, dhe për këtë arsye është e zakonshme që një medium të quhet optikisht më shumë ose më pak i dendur se një tjetër (të mos ngatërrohet me densitetin optik si masë e tejdukshmërisë së një mediumi).

Një rreze që bie nga hapësira pa ajër në sipërfaqen e ndonjë mediumi B thyhet më fort sesa kur bie mbi të nga një mjedis tjetër A; indeksi i thyerjes së një rrezeje që përplaset në një medium nga hapësira pa ajër quhet indeksi i thyerjes së tij absolut ose thjesht indeksi i thyerjes së këtij mediumi, ky është indeksi i thyerjes, përkufizimi i të cilit është dhënë në fillim të artikullit. Indeksi i thyerjes së çdo gazi, përfshirë ajrin, në kushte normale është shumë më i vogël se indekset e thyerjes së lëngjeve ose trupave të ngurtë, prandaj, përafërsisht (dhe me saktësi relativisht të mirë) indeksi i thyerjes absolute mund të gjykohet nga indeksi i thyerjes në lidhje me ajrin.

Oriz. 3. Parimi i funksionimit të refraktometrit të interferencës. Një rreze drite ndahet në mënyrë që dy pjesët e saj të kalojnë nëpër kuveta me gjatësi l të mbushura me substanca me indekse të ndryshme thyerjeje. Në dalje nga qeliza, rrezet fitojnë një ndryshim të caktuar të rrugës dhe, duke u bashkuar, japin në ekran një pamje të maksimumit dhe minimumit të interferencës me urdhra k (treguar në mënyrë skematike në të djathtë). Dallimi në indekset e thyerjes Dn=n2 –n1 =kl/2, ku l është gjatësia e valës së dritës.

Refraktometrit janë pajisje që përdoren për të matur indeksin e thyerjes së substancave. Parimi i funksionimit të një refraktometri bazohet në fenomenin e reflektimit total. Nëse një rreze e shpërndarë drite bie në ndërfaqen e dy mediave me indekse thyese dhe nga një mjedis optikisht më i dendur, atëherë duke filluar nga një kënd i caktuar incidence, rrezet nuk hyjnë në mjedisin e dytë, por reflektohen plotësisht nga ndërfaqja në mediumi i parë. Ky kënd quhet këndi kufizues i reflektimit total. Figura 1 tregon sjelljen e rrezeve kur ato bien në një rrymë të caktuar të kësaj sipërfaqeje. Rrezja shkon në një kënd kufizues. Nga ligji i thyerjes, mund të përcaktoni:, (sepse).

Këndi kufizues varet nga indeksi relativ i thyerjes së dy mediave. Nëse rrezet e reflektuara nga sipërfaqja drejtohen në një lente konvergjente, atëherë në rrafshin fokal të thjerrëzës mund të shihet kufiri i dritës dhe gjysëmkumbrës, dhe pozicioni i këtij kufiri varet nga vlera e këndit kufizues, dhe rrjedhimisht , në indeksin e thyerjes. Një ndryshim në indeksin e thyerjes së njërës prej mediave sjell një ndryshim në pozicionin e ndërfaqes. Kufiri midis dritës dhe hijes mund të shërbejë si një tregues në përcaktimin e indeksit të thyerjes, i cili përdoret në refraktometrat. Kjo metodë e përcaktimit të indeksit të thyerjes quhet metoda e reflektimit total.

Përveç metodës së reflektimit total, refraktometrit përdorin metodën e rrezeve të kullotjes. Në këtë metodë, një rreze drite e shpërndarë godet kufirin nga një mjedis më pak i dendur optikisht në të gjitha këndet e mundshme (Fig. 2). Rrezja që rrëshqet përgjatë sipërfaqes (), korrespondon me - këndin kufizues të thyerjes (rreze në Fig. 2). Nëse vendosim një lente në rrugën e rrezeve () të përthyera në sipërfaqe, atëherë në rrafshin fokal të thjerrëzës do të shohim gjithashtu një kufi të mprehtë midis dritës dhe hijes.

Meqenëse kushtet që përcaktojnë vlerën e këndit kufizues janë të njëjta në të dyja metodat, pozicioni i ndërfaqes është i njëjtë. Të dyja metodat janë ekuivalente, por metoda e reflektimit total ju lejon të matni indeksin e thyerjes së substancave të errëta

Rruga e rrezeve në një prizëm trekëndësh

Figura 9 tregon një seksion të një prizmi qelqi me një plan pingul me skajet e tij anësore. Rrezja në prizëm devijon në bazë, duke u thyer në faqet OA dhe 0B. Këndi j ndërmjet këtyre faqeve quhet kënd thyes i prizmit. Këndi i devijimit q i rrezes varet nga këndi i thyerjes së prizmit j, indeksi i thyerjes n i materialit të prizmit dhe këndi i rënies a. Mund të llogaritet duke përdorur ligjin e thyerjes (1.4).

Refraktometri përdor një burim drite të bardhë 3. Për shkak të shpërndarjes kur drita kalon nëpër prizmat 1 dhe 2, kufiri midis dritës dhe hijes rezulton të jetë i ngjyrosur. Për të shmangur këtë, para thjerrëzës së teleskopit vendoset një kompensues 4. Ai përbëhet nga dy prizma identike, secila prej të cilave është ngjitur së bashku nga tre prizma me një indeks të ndryshëm thyerjeje. Prizmat zgjidhen në mënyrë që një rreze monokromatike me një gjatësi vale = 589,3 μm. (gjatësia e valës së vijës së verdhë të natriumit) nuk u testua pasi kaloi kompensuesin e devijimit. Rrezet me gjatësi vale të tjera devijohen nga prizmat në drejtime të ndryshme. Duke lëvizur prizmat e kompensuesit me ndihmën e një doreze të veçantë, kufiri midis dritës dhe errësirës bëhet sa më i qartë.

Rrezet e dritës, pasi kanë kaluar kompensuesin, bien në thjerrëzën 6 të teleskopit. Imazhi i ndërfaqes dritë-hije shihet përmes okularit 7 të teleskopit. Në të njëjtën kohë, shkalla 8 shihet përmes okularit. Meqenëse këndi kufizues i përthyerjes dhe këndi kufizues i reflektimit total varen nga indeksi i thyerjes së lëngut, vlerat e këtij indeksi thyes vihen re menjëherë në shkalla e refraktometrit.

Sistemi optik i refraktometrit përmban gjithashtu një prizëm rrotullues 5. Ai ju lejon të poziciononi boshtin e teleskopit pingul me prizmat 1 dhe 2, gjë që e bën vëzhgimin më të përshtatshëm.

Përthyerja e dritës- një fenomen në të cilin një rreze drite, duke kaluar nga një medium në tjetrin, ndryshon drejtimin në kufirin e këtyre mediave.

Përthyerja e dritës ndodh sipas ligjit të mëposhtëm:
Rrezet rënëse dhe ato të thyera dhe pingulja e tërhequr në ndërfaqen ndërmjet dy mediave në pikën e rënies së rrezes shtrihen në të njëjtin rrafsh. Raporti i sinusit të këndit të rënies me sinusin e këndit të thyerjes është një vlerë konstante për dy media:
,
Ku α - këndi i rënies,
β - këndi i thyerjes
n - një vlerë konstante e pavarur nga këndi i rënies.

Kur ndryshon këndi i rënies, ndryshon edhe këndi i thyerjes. Sa më i madh të jetë këndi i rënies, aq më i madh është këndi i thyerjes.
Nëse drita kalon nga një mjedis optikisht më pak i dendur në një mjedis më të dendur, atëherë këndi i thyerjes është gjithmonë më i vogël se këndi i rënies: β < α.
Një rreze drite e drejtuar pingul me ndërfaqen midis dy mediave kalon nga një medium në tjetrin pa u thyer.

indeksi absolut i thyerjes së një substance- një vlerë e barabartë me raportin e shpejtësive fazore të dritës (valët elektromagnetike) në vakum dhe në një mjedis të caktuar n=c/v
Vlera n e përfshirë në ligjin e thyerjes quhet indeksi relativ i thyerjes për një palë media.

Vlera n është indeksi relativ i thyerjes së mediumit B në lidhje me mjedisin A, dhe n" = 1/n është indeksi relativ i thyerjes së mediumit A në lidhje me mjedisin B.
Kjo vlerë, ceteris paribus, është më e madhe se njësia kur rrezja kalon nga një mjedis më i dendur në një mjedis më pak të dendur dhe më pak se unitet kur rreze kalon nga një mjedis më pak i dendur në një mjedis më të dendur (për shembull, nga një gaz ose nga vakum në një lëng ose të ngurtë). Ekzistojnë përjashtime nga ky rregull, dhe për këtë arsye është zakon të quajmë një medium optikisht pak a shumë të dendur se një tjetër.
Një rreze që bie nga hapësira pa ajër në sipërfaqen e ndonjë mediumi B thyhet më fort sesa kur bie mbi të nga një mjedis tjetër A; Indeksi i thyerjes së një rrezeje që përplaset në një mjedis nga hapësira pa ajër quhet indeksi i saj i thyerjes absolute.

(Absolute - në lidhje me vakum.
Relative - në lidhje me çdo substancë tjetër (i njëjti ajër, për shembull).
Indeksi relativ i dy substancave është raporti i indekseve të tyre absolute.)

Reflektimi total i brendshëm- reflektimi i brendshëm, me kusht që këndi i rënies të kalojë një kënd të caktuar kritik. Në këtë rast, vala e përplasjes reflektohet plotësisht, dhe vlera e koeficientit të reflektimit tejkalon vlerat e saj më të larta për sipërfaqet e lëmuara. Koeficienti i reflektimit për reflektimin total të brendshëm nuk varet nga gjatësia e valës.

Në optikë, ky fenomen vërehet për një spektër të gjerë të rrezatimit elektromagnetik, duke përfshirë gamën e rrezeve X.

Në optikën gjeometrike, fenomeni shpjegohet me ligjin e Snell-it. Duke marrë parasysh që këndi i thyerjes nuk mund të kalojë 90°, marrim se në një kënd të incidencës, sinusi i të cilit është më i madh se raporti i indeksit më të vogël të thyerjes me indeksin më të madh, vala elektromagnetike duhet të reflektohet plotësisht në mjedisin e parë.

Në përputhje me teorinë e valës së fenomenit, vala elektromagnetike megjithatë depërton në mediumin e dytë - e ashtuquajtura "valë jo uniforme" përhapet atje, e cila kalbet në mënyrë eksponenciale dhe nuk merr energji me vete. Thellësia karakteristike e depërtimit të një valë johomogjene në mjedisin e dytë është e rendit të gjatësisë së valës.

Ligjet e thyerjes së dritës.

Nga gjithë sa u tha, arrijmë në përfundimin:
1 . Në ndërfaqen midis dy mediave me densitet optik të ndryshëm, një rreze drite ndryshon drejtimin e saj kur kalon nga një medium në tjetrin.
2. Kur një rreze drite kalon në një mjedis me një densitet optik më të lartë, këndi i thyerjes është më i vogël se këndi i rënies; kur një rreze drite kalon nga një mjedis optikisht më i dendur në një mjedis më pak të dendur, këndi i thyerjes është më i madh se këndi i rënies.
Përthyerja e dritës shoqërohet me reflektim, dhe me rritjen e këndit të rënies, shkëlqimi i rrezes së reflektuar rritet, ndërsa i përthyer dobësohet. Kjo mund të shihet duke kryer eksperimentin e treguar në figurë. Rrjedhimisht, rrezja e reflektuar mbart me vete sa më shumë energji drite, aq më i madh është këndi i rënies.

Le MN- ndërfaqja midis dy mediave transparente, për shembull, ajri dhe uji, SHA- rreze në rënie OV- rreze e thyer, - këndi i rënies, - këndi i thyerjes, - shpejtësia e përhapjes së dritës në mjedisin e parë, - shpejtësia e përhapjes së dritës në mjedisin e dytë.

Optika është një nga degët më të vjetra të fizikës. Që nga Greqia e lashtë, shumë filozofë kanë qenë të interesuar për ligjet e lëvizjes dhe përhapjes së dritës në materiale të ndryshme transparente si uji, qelqi, diamanti dhe ajri. Në këtë artikull, është konsideruar fenomeni i përthyerjes së dritës, vëmendja përqendrohet në indeksin e thyerjes së ajrit.

Efekti i thyerjes së rrezes së dritës

Çdo njeri në jetën e tij e ka hasur qindra herë këtë efekt kur ka parë fundin e një rezervuari ose një gotë me ujë me ndonjë objekt të vendosur në të. Në të njëjtën kohë, rezervuari nuk dukej aq i thellë sa ishte në të vërtetë, dhe objektet në një gotë me ujë dukeshin të deformuara ose të thyera.

Fenomeni i përthyerjes konsiston në një thyerje në trajektoren e tij drejtvizore kur kalon ndërfaqen midis dy materialeve transparente. Duke përmbledhur një numër të madh të dhënash eksperimentale, në fillim të shekullit të 17-të, holandezi Willebrord Snell mori një shprehje matematikore që përshkruante me saktësi këtë fenomen. Kjo shprehje shkruhet në formën e mëposhtme:

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

Këtu n 1 , n 2 janë indekset absolute të thyerjes së dritës në materialin përkatës, θ 1 dhe θ 2 janë këndet midis rrezeve të përplasjes dhe atyre të thyera dhe pingul me rrafshin ndërfaqe, i cili tërhiqet përmes pikës së kryqëzimit të rrezes dhe ky aeroplan.

Kjo formulë quhet ligji i Snell ose Snell-Descartes (ishte francezi që e shkroi atë në formën e paraqitur, holandezi përdori jo sinuset, por njësitë e gjatësisë).

Krahas kësaj formule, dukuria e përthyerjes përshkruhet nga një ligj tjetër, i cili ka natyrë gjeometrike. Ai qëndron në faktin se pingulja e shënuar me rrafshin dhe dy rrezet (të përthyera dhe rënëse) shtrihen në të njëjtin rrafsh.

Indeksi absolut i thyerjes

Kjo vlerë përfshihet në formulën Snell dhe vlera e saj luan një rol të rëndësishëm. Matematikisht, indeksi i thyerjes n korrespondon me formulën:

Simboli c është shpejtësia e valëve elektromagnetike në vakum. Është afërsisht 3*10 8 m/s. Vlera v është shpejtësia e dritës në medium. Kështu, indeksi i thyerjes pasqyron sasinë e ngadalësimit të dritës në një mjedis në lidhje me hapësirën pa ajër.

Nga formula e mësipërme rrjedhin dy përfundime të rëndësishme:

• vlera e n është gjithmonë më e madhe se 1 (për vakum është e barabartë me një);
• është një sasi pa dimension.

Për shembull, indeksi i thyerjes së ajrit është 1,00029, ndërsa për ujin është 1,33.

Indeksi i thyerjes nuk është një vlerë konstante për një medium të caktuar. Kjo varet nga temperatura. Për më tepër, për çdo frekuencë të një valë elektromagnetike, ajo ka kuptimin e vet. Pra, shifrat e mësipërme korrespondojnë me një temperaturë prej 20 o C dhe pjesën e verdhë të spektrit të dukshëm (gjatësia e valës - rreth 580-590 nm).

Varësia e vlerës së n nga frekuenca e dritës manifestohet në zbërthimin e dritës së bardhë nga një prizëm në një numër ngjyrash, si dhe në formimin e një ylberi në qiell gjatë shiut të dendur.

Indeksi i thyerjes së dritës në ajër

Vlera e saj (1.00029) tashmë është dhënë më lart. Meqenëse indeksi i thyerjes së ajrit ndryshon vetëm në numrin e katërt dhjetor nga zero, atëherë për zgjidhjen e problemeve praktike mund të konsiderohet i barabartë me një. Një ndryshim i vogël prej n për ajrin nga uniteti tregon se drita praktikisht nuk ngadalësohet nga molekulat e ajrit, gjë që shoqërohet me densitetin e saj relativisht të ulët. Kështu, dendësia mesatare e ajrit është 1.225 kg/m 3, domethënë është më shumë se 800 herë më e lehtë se uji i ëmbël.

Ajri është një medium optikisht i hollë. Vetë procesi i ngadalësimit të shpejtësisë së dritës në një material është i një natyre kuantike dhe shoqërohet me aktet e përthithjes dhe emetimit të fotoneve nga atomet e materies.

Ndryshimet në përbërjen e ajrit (për shembull, një rritje në përmbajtjen e avullit të ujit në të) dhe ndryshimet në temperaturë çojnë në ndryshime të rëndësishme në indeksin e thyerjes. Një shembull i mrekullueshëm është efekti i një mirazhi në shkretëtirë, i cili ndodh për shkak të ndryshimit në indekset refraktive të shtresave të ajrit me temperatura të ndryshme.

ndërfaqe xhami-ajër

Qelqi është një medium shumë më i dendur se ajri. Indeksi i tij absolut i thyerjes varion nga 1,5 në 1,66, në varësi të llojit të xhamit. Nëse marrim vlerën mesatare prej 1.55, atëherë thyerja e rrezes në ndërfaqen ajër-xham mund të llogaritet duke përdorur formulën:

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

Vlera e n 21 quhet indeksi relativ i thyerjes së ajrit - xhamit. Nëse rrezja del nga xhami në ajër, atëherë duhet të përdoret formula e mëposhtme:

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

Nëse këndi i rrezes së thyer në rastin e fundit është i barabartë me 90 o, atëherë ai përkatës quhet kritik. Për kufirin qelq-ajër, është i barabartë me:

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

Nëse rrezja bie në kufirin qelq-ajër me kënde më të mëdha se 40,17 o , atëherë ajo do të reflektohet plotësisht përsëri në xhami. Ky fenomen quhet "reflektim total i brendshëm".

Këndi kritik ekziston vetëm kur rrezja lëviz nga një mjedis i dendur (nga xhami në ajër, por jo anasjelltas).

Proceset që lidhen me dritën janë një komponent i rëndësishëm i fizikës dhe na rrethojnë kudo në jetën tonë të përditshme. Më të rëndësishmet në këtë situatë janë ligjet e reflektimit dhe thyerjes së dritës, mbi të cilat bazohet optika moderne. Përthyerja e dritës është një pjesë e rëndësishme e shkencës moderne.

Efekti i shtrembërimit

Ky artikull do t'ju tregojë se çfarë është fenomeni i përthyerjes së dritës, si dhe si duket ligji i përthyerjes dhe çfarë rrjedh prej tij.

Bazat e një dukurie fizike

Kur një rreze bie në një sipërfaqe që ndahet nga dy substanca transparente që kanë dendësi optike të ndryshme (për shembull, gota të ndryshme ose në ujë), disa nga rrezet do të reflektohen dhe disa do të depërtojnë në strukturën e dytë (për shembull, ajo do të përhapet në ujë ose gotë). Kur kalon nga një medium në tjetrin, rrezja karakterizohet nga një ndryshim në drejtimin e tij. Ky është fenomeni i përthyerjes së dritës.
Reflektimi dhe thyerja e dritës mund të shihet veçanërisht mirë në ujë.

efekti i shtrembërimit të ujit

Duke parë gjërat në ujë, ato duken të shtrembëruara. Kjo është veçanërisht e dukshme në kufirin midis ajrit dhe ujit. Vizualisht duket se objektet nënujore janë paksa të devijuara. Dukuria fizike e përshkruar është pikërisht arsyeja pse të gjitha objektet duken të shtrembëruara në ujë. Kur rrezet godasin xhamin, ky efekt është më pak i dukshëm.
Përthyerja e dritës është një fenomen fizik, i cili karakterizohet nga ndryshimi i drejtimit të rrezes diellore në momentin e lëvizjes nga një mjedis (strukturë) në tjetrin.
Për të përmirësuar të kuptuarit e këtij procesi, merrni parasysh shembullin e një rrezeje që bie nga ajri në ujë (në mënyrë të ngjashme për xhamin). Duke vizatuar një pingul përgjatë ndërfaqes, mund të matet këndi i thyerjes dhe kthimit të rrezes së dritës. Ky tregues (këndi i thyerjes) do të ndryshojë kur rrjedha depërton në ujë (brenda xhamit).
Shënim! Ky parametër kuptohet si këndi që formon një pingul të tërhequr në ndarjen e dy substancave kur trau depërton nga struktura e parë në të dytën.

Kalimi i rrezeve

I njëjti tregues është tipik për mjedise të tjera. Është vërtetuar se ky tregues varet nga dendësia e substancës. Nëse rrezja bie nga një strukturë më pak e dendur në një strukturë më të dendur, atëherë këndi i shtrembërimit të krijuar do të jetë më i madh. Dhe nëse anasjelltas, atëherë më pak.
Në të njëjtën kohë, një ndryshim në pjerrësinë e rënies do të ndikojë gjithashtu në këtë tregues. Por marrëdhënia mes tyre nuk mbetet konstante. Në të njëjtën kohë, raporti i sinuseve të tyre do të mbetet konstant, i cili shfaqet me formulën e mëposhtme: sinα / sinγ = n, ku:

• n është një vlerë konstante që përshkruhet për secilën substancë specifike (ajër, qelq, ujë, etj.). Prandaj, cila do të jetë kjo vlerë mund të përcaktohet nga tabela të veçanta;
• α është këndi i rënies;
• γ është këndi i thyerjes.

Për të përcaktuar këtë fenomen fizik, u krijua ligji i thyerjes.

ligji fizik

Ligji i thyerjes së flukseve të dritës ju lejon të përcaktoni karakteristikat e substancave transparente. Vetë ligji përbëhet nga dy dispozita:

• Pjesa e parë. Rrezja (incidenca, e ndryshuar) dhe pingulja, e cila u rivendos në pikën e rënies në kufi, për shembull, ajri dhe uji (xhami, etj.), do të vendosen në të njëjtin rrafsh;
• Pjesa e dytë. Treguesi i raportit të sinusit të këndit të rënies me sinusin e të njëjtit kënd të formuar gjatë kalimit të kufirit do të jetë një vlerë konstante.

Përshkrimi i ligjit

Në këtë rast, në momentin që rrezja del nga struktura e dytë në të parën (për shembull, kur fluksi i dritës kalon nga ajri, përmes xhamit dhe përsëri në ajër), do të ndodhë gjithashtu një efekt shtrembërimi.

Një parametër i rëndësishëm për objekte të ndryshme

Treguesi kryesor në këtë situatë është raporti i sinusit të këndit të incidencës me një parametër të ngjashëm, por për shtrembërim. Siç del nga ligji i përshkruar më sipër, ky tregues është një vlerë konstante.
Në të njëjtën kohë, kur vlera e pjerrësisë së rënies ndryshon, e njëjta situatë do të jetë tipike për një tregues të ngjashëm. Ky parametër ka një rëndësi të madhe, pasi është një karakteristikë integrale e substancave transparente.

Treguesit për objekte të ndryshme

Falë këtij parametri, ju mund të dalloni në mënyrë mjaft efektive llojet e qelqit, si dhe një shumëllojshmëri gurësh të çmuar. Është gjithashtu e rëndësishme për përcaktimin e shpejtësisë së dritës në media të ndryshme.

Shënim! Shpejtësia më e lartë e fluksit të dritës është në vakum.

Kur lëviz nga një substancë në tjetrën, shpejtësia e saj do të ulet. Për shembull, diamanti, i cili ka indeksin më të lartë të thyerjes, do të ketë një shpejtësi të përhapjes së fotonit 2.42 herë më të shpejtë se ajri. Në ujë, ato do të përhapen 1.33 herë më ngadalë. Për lloje të ndryshme xhami, ky parametër varion nga 1.4 në 2.2.

Shënim! Disa gota kanë një indeks thyerjeje prej 2.2, që është shumë afër diamantit (2.4). Prandaj, nuk është gjithmonë e mundur të dallosh një copë xhami nga një diamant i vërtetë.

Dendësia optike e substancave

Drita mund të depërtojë përmes substancave të ndryshme, të cilat karakterizohen nga dendësi optike të ndryshme. Siç thamë më herët, duke përdorur këtë ligj, ju mund të përcaktoni karakteristikën e densitetit të mediumit (strukturës). Sa më i dendur të jetë, aq më e ngadaltë do të përhapet shpejtësia e dritës në të. Për shembull, qelqi ose uji do të jenë optikisht më të dendur se ajri.
Përveç faktit që ky parametër është një vlerë konstante, ai pasqyron edhe raportin e shpejtësisë së dritës në dy substanca. Kuptimi fizik mund të shfaqet si formula e mëposhtme:

Ky tregues tregon se si shpejtësia e përhapjes së fotoneve ndryshon kur kalon nga një substancë në tjetrën.

Një tregues tjetër i rëndësishëm

Kur lëvizni fluksin e dritës nëpër objekte transparente, polarizimi i tij është i mundur. Vërehet gjatë kalimit të një fluksi drite nga media izotropike dielektrike. Polarizimi ndodh kur fotonet kalojnë nëpër xhami.

efekti i polarizimit

Polarizimi i pjesshëm vërehet kur këndi i incidencës së fluksit të dritës në kufirin e dy dielektrikëve ndryshon nga zero. Shkalla e polarizimit varet nga këndet e incidencës (ligji i Brewsterit).

Reflektim i plotë i brendshëm

Duke përfunduar digresionin tonë të shkurtër, është ende e nevojshme të konsiderohet një efekt i tillë si një reflektim i brendshëm i plotë.

Fenomeni i shfaqjes së plotë

Që të shfaqet ky efekt, është e nevojshme të rritet këndi i incidencës së fluksit të dritës në momentin e kalimit të tij nga një mjedis më i dendur në një mjedis më pak të dendur në ndërfaqen midis substancave. Në një situatë kur ky parametër tejkalon një vlerë të caktuar kufi, atëherë fotonet që ndodhin në kufirin e këtij seksioni do të pasqyrohen plotësisht. Në fakt, ky do të jetë fenomeni ynë i dëshiruar. Pa të, ishte e pamundur të bëhej fibër optike.

konkluzioni

Zbatimi praktik i veçorive të sjelljes së fluksit të dritës dha shumë, duke krijuar një sërë pajisjesh teknike për të përmirësuar jetën tonë. Në të njëjtën kohë, drita nuk i ka hapur të gjitha mundësitë e saj njerëzimit dhe potenciali i saj praktik ende nuk është realizuar plotësisht.

Si të bëni një llambë letre me duart tuaja Si të kontrolloni performancën e shiritit LED

Ky artikull zbulon thelbin e një koncepti të tillë të optikës si indeksi i thyerjes. Janë dhënë formulat për marrjen e kësaj vlere, jepet një pasqyrë e shkurtër e aplikimit të dukurisë së përthyerjes së një vale elektromagnetike.

Aftësia për të parë dhe indeksin e thyerjes

Në agimin e qytetërimit, njerëzit shtruan pyetjen: si sheh syri? Është sugjeruar që një person lëshon rreze që ndjejnë objektet përreth, ose, anasjelltas, të gjitha gjërat lëshojnë rreze të tilla. Përgjigja për këtë pyetje u dha në shekullin e shtatëmbëdhjetë. Përmbahet në optikë dhe lidhet me atë që është indeksi i thyerjes. Duke reflektuar nga sipërfaqe të ndryshme të errët dhe duke u thyer në kufi me ato transparente, drita i jep një personi mundësinë për të parë.

Drita dhe indeksi i thyerjes

Planeti ynë është i mbuluar me dritën e Diellit. Dhe është pikërisht me natyrën valore të fotoneve që lidhet një koncept i tillë si indeksi absolut i thyerjes. Kur përhapet në një vakum, një foton nuk has asnjë pengesë. Në planet, drita ndeshet me shumë media të ndryshme më të dendura: atmosfera (një përzierje gazesh), uji, kristalet. Duke qenë një valë elektromagnetike, fotonet e dritës kanë një shpejtësi fazore në vakum (shënuar c), dhe në mjedis - një tjetër (shënohet v). Raporti i të parës dhe të dytës është ai që quhet indeksi absolut i thyerjes. Formula duket si kjo: n = c / v.

Shpejtësia e fazës

Vlen të jepet një përkufizim i shpejtësisë së fazës së mediumit elektromagnetik. Përndryshe kuptoni se çfarë është indeksi i thyerjes n, është e ndaluar. Një foton i dritës është një valë. Pra, mund të përfaqësohet si një paketë energjie që lëkundet (imagjinoni një segment të një sinusoidi). Faza - ky është segmenti i sinusoidit që kalon vala në një kohë të caktuar (kujtoni se kjo është e rëndësishme për të kuptuar një sasi të tillë si indeksi i thyerjes).

Për shembull, një fazë mund të jetë maksimumi i një sinusoidi ose një segment i pjerrësisë së tij. Shpejtësia fazore e një vale është shpejtësia me të cilën lëviz ajo fazë e caktuar. Siç shpjegon përkufizimi i indeksit të thyerjes, për një vakum dhe për një medium, këto vlera ndryshojnë. Për më tepër, çdo mjedis ka vlerën e vet të kësaj sasie. Çdo përbërës transparent, pavarësisht nga përbërja e tij, ka një indeks refraktiv të ndryshëm nga të gjitha substancat e tjera.

Indeksi refraktiv absolut dhe relativ

Tashmë është treguar më lart se vlera absolute matet në lidhje me vakumin. Sidoqoftë, kjo është e vështirë në planetin tonë: drita më shpesh godet kufirin e ajrit dhe ujit ose kuarcit dhe spinelit. Për secilën prej këtyre mediave, siç u përmend më lart, indeksi i refraksionit është i ndryshëm. Në ajër, një foton i dritës udhëton përgjatë një drejtimi dhe ka një shpejtësi fazore (v 1), por kur hyn në ujë, ndryshon drejtimin e përhapjes dhe shpejtësinë e fazës (v 2). Megjithatë, të dyja këto drejtime shtrihen në të njëjtin plan. Kjo është shumë e rëndësishme për të kuptuar se si formohet imazhi i botës përreth në retinën e syrit ose në matricën e kamerës. Raporti i dy vlerave absolute jep indeksin relativ të thyerjes. Formula duket si kjo: n 12 \u003d v 1 / v 2.

Por, çka nëse drita, përkundrazi, del nga uji dhe hyn në ajër? Atëherë kjo vlerë do të përcaktohet me formulën n 21 = v 2 / v 1. Kur shumëzojmë indekset refraktive relative, marrim n 21 * n 12 \u003d (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) \u003d 1. Ky raport është i vërtetë për çdo palë media. Indeksi relativ i thyerjes mund të gjendet nga sinuset e këndeve të incidencës dhe thyerjes n 12 = sin Ɵ 1 / sin Ɵ 2. Mos harroni se këndet numërohen nga normalja në sipërfaqe. Normal është një vijë që është pingul me sipërfaqen. Kjo do të thotë, nëse problemit i jepet një kënd α duke rënë në raport me vetë sipërfaqen, atëherë duhet të merret parasysh sinusi i (90 - α).

Bukuria e indeksit të thyerjes dhe aplikimet e tij

Në një ditë të qetë me diell, shkëlqimi luan në fund të liqenit. Akulli blu i errët mbulon shkëmbin. Në dorën e një gruaje, një diamant shpërndan mijëra shkëndija. Këto dukuri janë pasojë e faktit se të gjithë kufijtë e mediave transparente kanë një indeks relativ thyes. Përveç kënaqësisë estetike, ky fenomen mund të përdoret edhe për aplikime praktike.

Ketu jane disa shembuj:

• Një lente xhami mbledh një rreze dielli dhe i vë zjarrin barit.
• Rrezja e lazerit fokusohet në organin e sëmurë dhe pret indet e panevojshme.
• Drita e diellit thyhet në një dritare të lashtë xhami me njolla, duke krijuar një atmosferë të veçantë.
• Mikroskopi zmadhon detaje shumë të vogla
• Lentet e spektrofotometrit mbledhin dritën lazer të reflektuar nga sipërfaqja e substancës në studim. Kështu, është e mundur të kuptohet struktura, dhe më pas vetitë e materialeve të reja.
• Madje ekziston një projekt për një kompjuter fotonik, ku informacioni do të transmetohet jo nga elektronet, siç është tani, por nga fotonet. Për një pajisje të tillë, do të kërkohen patjetër elementë thyes.

Gjatësia e valës

Megjithatë, Dielli na furnizon me fotone jo vetëm në spektrin e dukshëm. Rrezet infra të kuqe, ultravjollcë, rreze X nuk perceptohen nga shikimi i njeriut, por ato ndikojnë në jetën tonë. Rrezet IR na mbajnë ngrohtë, fotonet UV jonizojnë atmosferën e sipërme dhe u mundësojnë bimëve të prodhojnë oksigjen përmes fotosintezës.

Dhe me çfarë është indeksi i thyerjes varet jo vetëm nga substancat midis të cilave shtrihet kufiri, por edhe nga gjatësia e valës së rrezatimit të rënë. Zakonisht është e qartë nga konteksti se cilës vlerë i referohet. Kjo do të thotë, nëse libri merr parasysh rrezet X dhe efektin e tij tek një person, atëherë n aty është përcaktuar për këtë diapazon. Por zakonisht nënkuptohet spektri i dukshëm i valëve elektromagnetike, përveç nëse specifikohet ndryshe.

Indeksi i thyerjes dhe reflektimi

Siç u bë e qartë nga sa më sipër, bëhet fjalë për mjedise transparente. Si shembuj, ne përmendëm ajrin, ujin, diamantin. Po druri, graniti, plastika? A ekziston një gjë e tillë si indeksi i thyerjes për ta? Përgjigja është komplekse, por në përgjithësi po.

Para së gjithash, duhet të kemi parasysh se me çfarë lloj drite kemi të bëjmë. Ato media që janë të errëta ndaj fotoneve të dukshme priten nga rrezet X ose rrezatimi gama. Kjo do të thotë, nëse ne të gjithë do të ishim supermena, atëherë e gjithë bota rreth nesh do të ishte transparente për ne, por në shkallë të ndryshme. Për shembull, muret e bëra prej betoni nuk do të ishin më të dendura se pelte, dhe pajisjet metalike do të dukeshin si copa frutash më të dendura.

Për grimcat e tjera elementare, muonet, planeti ynë është përgjithësisht transparent. Në një kohë, shkencëtarët sollën shumë telashe për të vërtetuar vetë faktin e ekzistencës së tyre. Muonët na shpojnë në miliona çdo sekondë, por probabiliteti që një grimcë e vetme të përplaset me materien është shumë e vogël dhe është shumë e vështirë ta rregullosh këtë. Nga rruga, Baikal së shpejti do të bëhet një vend për "kapjen" e muonëve. Uji i tij i thellë dhe i pastër është ideal për këtë - veçanërisht në dimër. Gjëja kryesore është që sensorët të mos ngrijnë. Kështu, indeksi i thyerjes së betonit, për shembull, për fotonet me rreze x ka kuptim. Për më tepër, rrezatimi me rreze X i një substance është një nga metodat më të sakta dhe më të rëndësishme për studimin e strukturës së kristaleve.

Vlen gjithashtu të kujtohet se, në një kuptim matematikor, substancat që janë të errëta për një gamë të caktuar kanë një indeks refraktiv imagjinar. Së fundi, duhet kuptuar se temperatura e një substance mund të ndikojë gjithashtu në transparencën e saj.