სინათლის ასახვა და გარდატეხა: რისგან შედგება და მაგალითები
სინათლის ასახვა და გარდატეხა ორი ფიზიკური მოვლენაა, რომელთა სინათლის სხივი შეიძლება განიცადოს. ასახვისას სინათლის სხივი გადახტება ზედაპირზე, ხოლო რეფრაქციის დროს სინათლის სხივი, რომელიც ერთი საშუალოდან მეორეში გადადის, ცვლის მისი გავრცელების კუთხეს.
| სინათლის ანარეკლი | სინათლის გარდატეხა | |
|---|---|---|
| განმარტება | ოპტიკური ფენომენი, სადაც სინათლის სხივი ხტება, როდესაც მას მასალას ხვდება. | ოპტიკური მოვლენა, სადაც სინათლის სხივი იცვლის მიმართულებას, სხვადასხვა სიმკვრივის საშუალოზე გავლისას. |
| კომპონენტები (რედაქტირება) | ინციდენტის ელვა |
ინციდენტის ელვა |
| ნახევარი | ეს ხდება იმავე საშუალოში | ეს ხდება სხვადასხვა სიმკვრივის ორ მედიას შორის |
| კანონები |
|
ნ1. ცოდვა (α2) = ნ2. ცოდვა (α2) |
| მახასიათებლები |
|
|
| მაგალითები | კალეიდოსკოპი |
აკვარიუმებში ორმაგი სურათი |
რა არის სინათლის ანარეკლი?
სინათლის ასახვა არის ფენომენი, რომელიც ხდება მაშინ, როდესაც გვაქვს განცდა, რომ სინათლის სხივი ზედაპირზე ახტება.
რაც სინამდვილეში ხდება, არის ის, რომ სინათლის სხივი უბრუნდება, როდესაც ის ეჯახება მოძრავ საშუალებას, სხვას, როგორც ეს მოხდება, როდესაც ბურთს კედელზე ურტყამენ.
სინათლის ასახვაში შეგიძლიათ განასხვავოთ ორიგინალი სხივი ან ინციდენტის ელვა და სხივი, რომელიც უბრუნდება o არეკლილი სხივი. იმ ადგილას, სადაც ინციდენტი და არეკლილი სხივები ხვდება, წარმოსახვითი ხაზი იკვეთება ზედაპირზე პერპენდიკულარულად, ცნობილი როგორც ნორმალური.
შემთხვევით სხივსა და ნორმას შორის იქმნება ინციდენტის კუთხე, ხოლო ნორმალურსა და არეკლილ სხივს შორის იქმნება ასახვის კუთხე. ამრიგად, მიმართულება, რომელშიც აისახება სინათლე, დამოკიდებულია ამრეკლი ზედაპირის ფორმაზე და ინციდენტის სხივის მიმართულებაზე.
სინათლეს აქვს ტალღის სიხშირე და სიჩქარე, რომელიც იგივეა როგორც ინციდენტის სხივში, ასევე არეკლილ სხივში. ამასთან, არეკლილი სინათლის ინტენსივობა უფრო დაბალია ვიდრე ინციდენტის სინათლე.
სინათლის არეკვლის კანონები
სინათლის არეკვლის კანონები ხსნიან სინათლის სხივის გავრცელებას დაბრუნებისას. არსებობს ორი კანონი:
- პირველი კანონი: ინციდენტის სხივი, ინციდენტის ზედაპირის ნორმალური და არეკლილი სხივი ერთ სიბრტყეშია.
მეორე კანონი: α სიხშირის კუთხე და β ასახვის კუთხე ტოლია. თუ ინციდენტის კუთხე 30 ° C ტოლია, ასახვის კუთხე 30 ° C ტოლია. თუ სინათლე მომხდარია პერპენდიკულარულად, სიხშირე და ასახვის კუთხე ტოლია 0 ° C, ამიტომ სინათლე აისახება გამრავლების მიმართულების უკუქცევით.
სინათლის არეკვლის მაგალითები
სინათლის ანარეკლი ბუნებაში გვხვდება მრავალ სიტუაციაში და სხვადასხვა გამოყენებებით.
მზის ღუმელი
ბევრგან მზის სინათლეს იყენებენ საჭმლის მოსამზადებლად, მზის ღუმელების საშუალებით, რომელიც შექმნილია გაპრიალებული მრუდი ზედაპირებით, რომლებიც ასახავენ და კონცენტრირებენ სხივებს მცირე ფართობზე.
საფრანგეთის სამეცნიერო კვლევების ეროვნულმა ცენტრმა ოდეილოში ააშენა მზის ღუმელი მაღალ მზის ტემპერატურულ გარემოში მასალების თვისებების შესასწავლად. ეს ღუმელი ემყარება მზის სხივების კონცენტრაციას რეფლექსიით და მიაღწევს 1000 კილოვატს კვადრატულ მეტრზე.
სარკის გამოსახვა
სარკე არის გლუვი ზედაპირი, სადაც სინათლის სხივები ხტება და გამოსახულება იქმნება სინათლის არევით. ყველაზე გავრცელებული სარკეებია ბრტყელი სარკეები, რომლებიც დამზადებულია მინის ნაჭრისგან, რომელიც ერთ მხარეს დაფარულია ვერცხლის ან ალუმინის ნიტრატით.
კალეიდოსკოპები
კალეიდოსკოპი არის ოპტიკური ინსტრუმენტი, რომელიც შედგება მილისგან, რომელსაც აქვს შიდა სარკეები და ფერადი მინის ნაჭრები. კალეიდოსკოპის ბრუნვისას, სათამაშოს შიგნით სინათლის არეკვლის შედეგად წარმოიქმნება მრავალფეროვანი მრავალფეროვანი ნიმუშების ფიგურები.
სულ შინაგანი ანარეკლი
მთლიანი შიდა ანარეკლი არის სპეციალური ანარეკლი, რომელიც შეიძლება შეინიშნოს ძვირფასი ქვებით, მაგალითად, ბრილიანტებით. ამ შემთხვევაში, სინათლე შემოდის ალმასში ისეთი მიდრეკილებით, რომ სხივები აისახება ბროლის შიგნით, ასხივებს სხივებს შიდა სახეებთან.
მზის ჰალო
ზოგჯერ ჩვენ ვხედავთ დიფუზიურ წრეს, რომელიც მზეს გარს აკრავს. ეს წარმოიქმნება ატმოსფეროში მცურავი წყლის წვეთების ზედაპირზე მზის ანარეკლი.
რა არის სინათლის გარდატეხა?
სინათლის გარდატეხა ხდება მაშინ, როდესაც სინათლე ერთი საშუალოდან მეორეზე გადადის. ეს არის ფენომენი, რომელიც ხსნის, თუ რატომ გამოიყურება მოხრილი სწორი ობიექტი წყალში ჩასმისას. სინათლის სხივი გადაიტანება სხვა გარემოში გადასვლისას, ვიდრე ის, საიდანაც ის წარმოიშვა.
სინათლის გარდატეხა ხდება სხვადასხვა მედიის გამყოფი ზედაპირზე სიმკვრივე, როგორიცაა ჰაერი და წყალი, ან ჰაერი და მინა, რაც გავლენას ახდენს გავრცელების სიჩქარეზე შუქი. გამრავლების მიმართულებიდან გადახრა უფრო დიდი იქნება, რაც უფრო მეტი განსხვავება იქნება ორ მედიაში გამრავლების სიჩქარეზე.
სინათლის რეფრაქციის დროს განასხვავებენ დახვედრილ სხივს და გარდატეხულ სხივს. ინციდენტის კუთხე იქმნება ინციდენტის სხივსა და ნორმალურ ხაზს შორის. გარდატეხულ სხივსა და ნორმას შორის, წარმოიქმნება გარდატეხის კუთხე.
თითოეულ მედიუმს აქვს a რეფრაქციის ინდექსი (ნ) რაც არის კავშირი ვაკუუმში (c) სინათლის გავრცელების სიჩქარესა და ამ საშუალოში სინათლის გავრცელების სიჩქარეს შორის (v):
ნ = გ / ვ
რეფრაქციის ინდექსი უკუპროპორციულია შუაში არსებული სინათლის სიჩქარისა; ანუ რაც მეტია რეფრაქციის ინდექსი, მით უფრო დაბალია გამრავლების სიჩქარე და პირიქით. ამრიგად, მინის, წყლისა და პლასტმასისთვის ეს 1-ზე მეტია; მას არ აქვს ერთეულები, ვინაიდან ეს არის კავშირი სიჩქარეებს შორის.
სინათლის გარდატეხა შეიძლება მოხდეს ასახვასთან ერთად. მაგალითად, თუ შუშის ბლოკის ერთ სახეს დაეცემა, იგი აისახება და ირეცხება მინისა და ჰაერის საზღვარზე.
რეფრაქციის კანონები (სნელ-დეკარტის კანონი)
რეფრაქციის კანონები განმარტავს, თუ როგორ ხდება ეს ფენომენი. ეს იყო ფიზიკოსი და მათემატიკოსი კრისტიან ჰუიგენსი, რომელმაც გამოაქვეყნა შემდეგი კანონები:
- პირველი კანონი: ორი მედიის განცალკევებულ ზედაპირზე მომხდარი სხივი, სიხშირის ნორმალურია ზედაპირზე და გარდატეხილი სხივი იმავე სიბრტყეზეა.
- მეორე კანონი: რეფრაქციული ინდექსები n1 და n2, α სიხშირის კუთხე1 და რეფრაქციის კუთხე α2 უკავშირდება შემდეგი გამოთქმა:
ნ1. ცოდვა (α2 ) = ნ2. ცოდვა (α2)
როდესაც სინათლე ხვდება პერპენდიკულარულად (სიხშირის კუთხე ტოლია 0) არ ხდება შუქის გადახრა, ანუ შემთხვევითი სხივი მიჰყვება მის სწორხაზოვან გზას.
სინათლის გარდატეხის მაგალითები
სინათლის რეფრაქცია ხსნის ბევრ ფენომენს, რომელსაც ყოველდღიურად ვხვდებით. მოდით ვნახოთ რამდენიმე მაგალითი.
შეწყვეტილი ჩალა
როდესაც სწორი საგანი, მაგალითად ფანქარი ან ჩალი, ჭიქა წყალში ან სხვა სითხეში ჩადის, როგორც ჩანს, ის იშლება.
ორმაგი სურათი წყლის ავზებში
წყალს აქვს გარდატეხის სხვა ინდექსი, ვიდრე ჰაერი. ასე რომ, როდესაც აკვარიუმის შიგნით ვხედავთ საგნებს ან არსებებს, ერთზე მეტი სურათი შეგვიძლია დავინახოთ.
რეფრაქტომეტრია
ნივთიერების რეფრაქციის ინდექსი გამოიყენება ზოგიერთი ნაერთის კონცენტრაციის აღსადგენად. ამისათვის გამოიყენება ინსტრუმენტი, რომელსაც რეფრაქტომეტრი ეწოდება, სადაც ხსნარის რამდენიმე წვეთი თავსდება პრიზმატულ ზედაპირზე და იზომება რეფრაქციის კუთხე.
შეიძლება ასევე დაგაინტერესოთ ბუნებრივი ფენომენი.
