Brytning av lätta element, lagar och experiment

den brytning av ljus är det optiska fenomenet som uppstår när ljuset slår snett på separationsytan av två medier med olika brytningsindex. När detta händer ändras ljuset dess riktning och hastighet.

Brytning sker exempelvis när ljus passerar från luft till vatten, eftersom vatten har ett lägre brytningsindex. Det är ett fenomen som kan ses perfekt i poolen, när man observerar hur kroppsformerna under vatten verkar avvika från den riktning de borde ha.

Det är ett fenomen som påverkar olika vågtyper, även om ljuset är den mest representativa och den som har mer närvaro i vår dag.

Förklaringen till ljusets brytning erbjöds av den holländska fysikern Willebrord Snell van Royen, som upprättade en lag för att förklara det som har blivit känt som Snell's Law.

En annan av de forskare som ägnade särskild uppmärksamhet åt ljusets brytning var Isaac Newton. För att studera skapade han det berömda glasprismet. I prismet tränger ljuset in i honom av en av hans ansikten, bryts och sönderdelas i de olika färgerna. På detta sätt bevisade genom ljusfrekvensfenomenet att det vita ljuset består av regnbågens färger.

index

• 1 Element av brytning
  • 1.1 Index av ljusbrytning i olika medier
• 2 brytningsgarantier
  • 2.1 Första brytningsloven
  • 2.2 Andra brytningsloven
  • 2.3 Fermats princip
  • 2.4 Konsekvenser av Snells lag
  • 2,5 Gränsvinkel och total intern reflektion
• 3 experiment
  • 3.1 Orsaker 
• 4 Ljusets brytning dag i dag
• 5 referenser 

Refraktionselement

Huvudelementen som skall beaktas i studien av ljusbrytning är: -Den infallande stråle, som är den stråle som infaller snett på ytan som separerar de två físicos.-de brutna ray media, som är den stråle som passerar genom mediet, ändra dess riktning och velocidad.-Normal rak, vilket är den imaginära linje som är vinkelrät till separationsytan av de två-MEDIOS. infallsvinkeln (i), som definieras som vinkeln som bildas av den infallande strålen med det normala. - Refraktionsvinkeln (r), som definieras som den vinkel som bildas av det normala med den refrakterade strålen.

-Dessutom bör du också överväga brytningsindex (n) av ett medium, som är förhållandet mellan ljushastigheten i vakuum och ljusets hastighet i mediet.

n = c / v

I detta avseende är det värt att komma ihåg att ljusets hastighet i vakuumet uppgår till 300.000.000 m / s.

Brusningsindex för ljus i olika medier

Ljusets brytningsindex på några av de vanligaste sätten är:

Brottslagar

Snell's Law kallas ofta som brytningslagen, men sanningen är att det kan sägas att brytningslagen är två.

Första lagen om brytning

Den infallande strålen, den refrakterade strålen och den normala strålen är i samma utrymme. I denna lag, som också härledas av Snell, tillämpas även reflektion.

Andra brytningsloven

Den andra lagen om brytning eller Snells lag bestäms av följande uttryck:

n₁ sen i = n₂ sen r

Att vara n₁ brytningsindex för mediet från vilket ljuset kommer; jag infallsvinkeln n₂ brytningsindex för mediet där ljuset bryts r brytningsvinkeln.

Fermats princip

Från början av minimitiden eller Fermats princip kan härledas både lagar reflexion och brytning lagar, såg vi bara.

Denna princip bekräftar att den verkliga banan som följer en ljusstråle som rör sig mellan två punkter i rymden är den som kräver mindre tid att korsa den.

Konsekvenser av Snells lag

Några av de direkta konsekvenserna som härleds från föregående uttryck är:

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

Så när en ljusstråle passerar från ett medium med ett lägre brytningsindex till ett medium med ett högre brytningsindex, når den refrakterade strålen normal.

b) Om n2 < n₁ ; sen r> sin i eller r> i

Så när en ljusstråle passerar från ett medium med ett högre brytningsindex till ett medium med ett lägre index flyttar den refrakterade strålen bort från det normala.

c) Om infallsvinkeln är noll, är refraktionsbalkens vinkel också noll.

Gränsvinkel och total intern reflektion

En annan viktig konsekvens av Snells lag är vad som kallas gränsvinkeln. Detta är namnet som ges till incidensvinkeln som motsvarar en brytningsvinkel på 90º.

När detta händer rör sig den refrakterade strålen i spol med separationsytan hos de två medierna. Denna vinkel kallas också den kritiska vinkeln.

För vinklar ovanför gränsvinkeln förekommer fenomenet total inre reflektion. När detta händer sker inte brytning, eftersom hela ljusstrålen reflekteras internt. Total intern reflektion uppträder endast vid förflyttning från ett medium med ett högre brytningsindex till ett medium med ett lägre brytningsindex.

En tillämpning av total intern reflektion är ledningen av ljus genom den optiska fibern utan förlust av energi som äger rum. Tack vare det kan vi njuta av de höga dataöverföringshastigheterna som erbjuds av fiberoptiska nätverk.

experiment

Ett mycket grundläggande experiment för att kunna observera fenomenet brytning består i att införa en penna eller en penna i ett glas fullt med vatten. Som en följd av ljusets brytning uppträder delen av den nedsänkta pennan eller penna något bruten eller avvikande med avseende på banan som man förväntar sig att ha.

Du kan också försöka göra ett liknande experiment med en laserpekare. Naturligtvis är det nödvändigt att hälla några droppar mjölk i glaset vatten för att förbättra laserljusets synlighet. I det här fallet rekommenderas att experimentet utförs under svagt ljusförhållanden för att bättre uppskatta ljusstrålens väg.

I båda fallen är det intressant att prova olika infallsvinklar och observera hur brytningsvinkeln varierar som dessa förändringar.

orsaker 

Orsakerna till denna optiska effekt måste sökas i ljusets brytning som orsakar att bilden av pennan (eller laserstrålen) verkar böjas under vatten i förhållande till bilden som vi ser i luften.

Ljusets brytning dag i dag

Ljusets brytning kan observeras i många situationer i vår dag. Några av oss har redan namngivit dem, andra kommer vi att nämna dem nedan.

En konsekvens av brytningen är att poolerna verkar vara grundare än de faktiskt är.

En annan effekt av brytningen är regnbågen som uppstår eftersom ljuset bryts genom att vattendroppar sänks i atmosfären. Det är samma fenomen som uppstår när en stråle av ljus passerar genom ett prisma.

En annan konsekvens av ljusets brytning är att vi observerar solnedgången när det har gått flera minuter sedan det verkligen hände.

referenser

1. Ljus (n.d.). På Wikipedia. Hämtad den 14 mars 2019, från en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fysik: naturens natur. Mexico City: Internationella Thomson Redaktörer. 
3. Total intern reflektion (n.d.). På Wikipedia. Hämtad den 12 mars 2019, från en.wikipedia.org.
4. Ljus (n.d.). På Wikipedia. Hämtad den 13 mars 2019, från en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Reflektionsteori, elektromagnetiska och partikelvågor. Springer.
6. Refraktion (n.d.). På Wikipedia. Hämtad den 14 mars 2019, från en.wikipedia.org.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Vågor (Berkeley Physics Course, vol. 3), McGraw-Hill.