조명 요소, 법칙 및 실험의 굴절



그 빛의 굴절 굴절률이 다른 두 매질의 분리면에서 빛이 비스듬히 타격 할 때 발생하는 광학 현상입니다. 이것이 일어날 때 빛은 방향과 속도를 변화시킵니다..

굴절은 물이 굴절률이 낮기 때문에 빛이 공기에서 물로 통과 할 때 발생합니다. 물 속에있는 몸의 형태가 어떻게해야하는지 방향을 벗어나는 것처럼 보이는 것을 볼 때, 풀에서 완벽하게 볼 수있는 현상입니다.

그것은 빛의 경우가 가장 대표적이며 하루 하루 더 많은 존재감을 가지기는하지만 다른 웨이브 유형에 영향을주는 현상입니다.

빛의 굴절에 대한 설명은 스넬의 법칙으로 알려지게 된 법을 제정 한 네덜란드의 물리학 자 Willebrord Snell van Royen이 제안했다..

빛의 굴절에 특별한주의를 기울인 또 다른 과학자는 Isaac Newton이었다. 그것을 연구하기 위해 그는 유명한 유리 프리즘을 만들었습니다. 프리즘에서, 빛은 그의 얼굴 중 하나에 의해 그 안에 침투하고, 다른 색으로 굴절되고 분해됩니다. 이런 식으로, 빛의 굴절 현상을 통해 하얀 빛이 무지개의 모든 색으로 이루어져 있음이 증명되었습니다..

색인

  • 1 굴절 요소
    • 1.1 다른 매체에서 빛의 굴절률
  • 2 굴절 법칙
    • 2.1 굴절의 첫 번째 법칙
    • 2.2 두 번째 굴절 법칙
    • 2.3 페르마의 원리
    • 2.4 스넬의 법칙의 결과
    • 2.5 한계 각과 내부 전반사
  • 3 가지 실험
    • 3.1 원인 
  • 4 매일 빛의 굴절
  • 5 참고 

굴절의 요소들

빛의 굴절을 연구 할 때 고려해야 할 주요 요소는 다음과 같습니다 : - 두 개의 물리적 인 매체의 분리 표면에 비스듬히 입사하는 광선 인 입사 광선 - 굴절 된 광선, - 두 매질의 분리면에 수직 인 가상 선인 법선 - 입사각 (i)은 다음과 같이 정의된다. 입사 광선이 법선과 이루는 각 .- 법선과 굴절 된 광선이 이루는 각도로 정의 된 굴절각 (r).

-또한, 매질의 굴절률 (n)을 고려해야하는데, 이는 진공에서의 광속과 매질에서의 광속의 지수이다.

n = c / v

이와 관련하여 진공에서 빛의 속도는 300,000,000 m / s의 값을 취한다는 것을 기억해야합니다.

다른 매체에서 빛의 굴절률

가장 일반적인 수단 중 일부에서 빛의 굴절률은 다음과 같습니다.

굴절 법

스넬의 법칙은 종종 굴절 법이라고도하지만, 진실은 굴절 법칙이 두 가지라고 말할 수 있습니다.

굴절의 첫 번째 법칙

입사 광선, 굴절 된 광선 및 정상 광선은 동일한 공간에 존재합니다. 스넬 (Snell)이 추론 한이 법에서는 반사가 또한 적용됩니다.

두 번째 굴절 법칙

두 번째 굴절 법칙이나 스넬의 법칙은 다음과 같은 식으로 결정됩니다.

n1 센 i = n2 센 r

n 인 경우1 광이 도달하는 매체의 굴절률; 나는 입사각; n2 광이 굴절되는 매질의 굴절률; r 굴절각.

페르마의 원리

페르마의 최소 시간 또는 원리의 시작부터 우리는 방금 반사율과 굴절 법칙을 추론 할 수 있습니다..

이 원리는 공간의 두 지점 사이를 이동하는 빛의 광선을 따라가는 실제 궤적이 그것을 가로 지르는 데 더 작은 시간을 요구하는 궤도임을 확인합니다.

스넬의 법칙의 결과

이전 표현에서 추론 된 직접적인 결과 중 일부는 다음과 같습니다.

a) n이면2 > n1 ; 센 r < sen i o sea r < i

따라서 굴절률이 낮은 매체에서 굴절률이 낮은 매체로 광선이 지나갈 때 굴절 된 광선은 정상으로 접근합니다..

b) n2 < n1 ; sen r> sin i or r> i

따라서 굴절률이 높은 매체에서 굴절률이 낮은 매체로 광선이 지나갈 때 굴절 된 광선은 정상에서 멀어집니다.

c) 입사각이 0이면, 굴절 빔의 각도 또한 0이다..

한계 각과 내부 전반사

스넬의 법칙의 또 다른 중요한 결과는 한계 각 (limit angle)으로 알려져 있습니다. 이것은 굴절각 90 °에 해당하는 입사각에 주어진 이름입니다..

이 때, 굴절 된 광선은 두 매질의 분리면과 동일 평면을 이룬다. 이 각도를 임계각이라고도합니다..

한계 각도 이상의 각도의 경우, 전체 내부 반사 현상이 발생합니다. 이 경우 전체 광선이 내부에서 반사되기 때문에 굴절이 발생하지 않습니다. 전체 내부 반사는보다 높은 굴절률을 갖는 매체로부터 더 낮은 굴절률을 갖는 매체로 이동할 때만 발생한다.

전체 내부 반사의 한 응용은 발생하는 에너지의 손실없이 광섬유를 통한 빛의 전도입니다. 덕분에 광섬유 네트워크에서 제공하는 높은 데이터 전송 속도를 누릴 수 있습니다..

실험

굴절 현상을 관찰 할 수있는 아주 기본적인 실험은 물이 가득 찬 유리에 연필이나 펜을 넣는 것입니다. 빛의 굴절의 결과로, 잠긴 펜이나 연필의 부분은 약간 붕괴 된 것처럼 보이거나 궤적과 관련하여 벗어날 수 있습니다..

레이저 포인터로 비슷한 실험을 시도해 볼 수도 있습니다. 물론 레이저 빛의 가시성을 높이려면 물 한 컵에 우유 몇 방울을 부을 필요가 있습니다. 이 경우 광선이 통과하는 경로를보다 잘 이해할 수 있도록 낮은 조명 조건에서 실험을 수행하는 것이 좋습니다.

두 경우 모두 다른 각도의 입사각을 시도하고 이러한 변화에 따라 굴절각이 어떻게 변하는 지 관찰하는 것은 흥미 롭습니다.

원인 

이 광학 효과의 원인은 연필 (또는 레이저 광선)의 이미지가 공기에서 볼 수있는 이미지와 관련하여 물속에서 빗나가게하는 빛의 굴절에서 찾아야합니다.

나날이 빛의 굴절

빛의 굴절은 우리의 많은 상황에서 관찰 될 수 있습니다. 우리 중 일부는 이미 그들에게 이름을 붙였습니다..

굴절의 한 결과는 수영장이 실제로보다 얕게 보인다는 것입니다.

굴절의 또 다른 효과는 빛이 대기에 물방울을 통과시켜 굴절되기 때문에 발생하는 무지개입니다. 그것은 빛의 광선이 프리즘을 통과 할 때 발생하는 동일한 현상이다..

빛의 굴절의 또 다른 결과는 실제로 일어난 이래로 몇 분이되었을 때 우리가 태양의 일몰을 관찰한다는 것입니다.

참고 문헌

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  7. Crawford jr., Frank S. (1968). 파도 (버클리 물리학 과정, 3 권), McGraw-Hill.