MOKSLASplius.lt

Šviesos refrakcija

Šviesos lūžis dviejų aplinkų riboje

Šviesa, eidama per dvi skaidrias terpes, turinčias skirtingus lūžio rodiklius, lūžta, tai yra pasikeičia jos sklidimo kryptis.
Įdomu tai, kad šviesa per šias aplinkas sklinda taip, kad kelią įveiktų per trumpiausią laiką, tai yra pačiu optimaliausiu būdu. Gamtoje yra labai daug reiškinių, kurie vyksta pačiu optimaliausiu būdu, tačiau tai pastebėti nėra lengva.

Susipažinę su šiuo eksperimentu, sužinosite, kaip tai galima įrodyti matematiškai: Šviesos lūžio dėsnis Maupertuis principo požiūriu



Šviesos sklidimą dviejų aplinkų riboje aprašo Snelio dėsnis: $\displaystyle \frac{sin(\alpha)} {sin(\beta)} $ = $\displaystyle \frac{n_2} {n_1} $, čia $ \alpha $ – spindulio kritimo kampas, $ \beta $ - lūžio kampas, n1 ir n2 – aplinkų lūžio rodikliai. Lūžio rodiklis – tai šviesos greičio vakuume ir jo greičio medžiagoje santykis, tai yra lūžio rodiklis parodo, kiek kartų sumažėja šviesos fazinis greitis toje terpėje.



Jeigu n1 < n2, antroji aplinka yra optiškai tankesnė ir šviesos fazinis greitis joje bus mažesnis, o spindulio lūžio kampas bus mažesnis nei kritimo kampas.



Įdomus reiškinys įvyksta, jeigu šviesa sklinda iš optiškai tankesnės medžiagos į retesnę – didėjant kritimo kampui, pradedant tam tikru kampo dydžiu, ji jau nebepatenka į antrąją aplinką, o visa atsispindi. Šis reiškinys vadinamas visišku atspindžiu ir naudojamas šviesos signalams beveik be nuostolių perduoti šviesolaidžiais.
Kritimo kampas, kurį viršijus, įvyksta visiškas atspindys nuo paviršiaus, vadinamas ribiniu visiško atspindžio kampu, jį galima apskaičiuoti taip: $ \alpha_0 $ = arcsin$\displaystyle \frac{n_2} {n_1} $.

Šiame eksperimente jūs galite keisti šviesos spindulio kritimo kampą bei aplinkų lūžio rodiklius ir stebėti, kaip kis spindulio sklidimas.

  • Kompiuterinis modelis - šviesos lūžimas, jai sklindant per dvi aplinkas.



  • Nuorodos:

  • Mokslasplius.lt: Pagrindinės fizikos formulės - optika.
  • Wikipedija. Šviesos lūžio dėsniai.
  • Pagrindiniai geometrinės optikos dėsniai.
  • spausdinti