Эффекты преломления света, закон преломления света, мираж и кажущееся положение объектов

| 1 октября, 2021 | Физика

Свет преломляется при переходе от одной среды к другой из-за разницы скоростей света в разных прозрачных средах. Возникновение явления миража в пустынных регионах в полдень из-за отражения и преломления света в слоях воздуха, которые различаются по степени отражения. температура.

Преломление света

Когда вы толкаете бочку с асфальта на песок, а затем снова на асфальт, ствол меняет свою траекторию, это происходит из-за изменения скорости ствола на асфальте от скорости на песке. Точно так же, когда свет распространяется из прозрачной среды (например, воздуха). на другую прозрачную среду (например, траву). Его путь изменяется из-за разницы в скорости света через разные прозрачные среды, и это явление известно как « преломление света ».

Преломление света — это изменение пути света при его переходе от прозрачной среды к другой прозрачной среде с различной оптической плотностью. Способность прозрачной среды преломлять свет называется «оптической плотностью среды». Оптическая плотность среды — это способность прозрачной среды преломлять свет .

Каждая среда имеет свою собственную оптическую плотность. Таким образом, оптическая плотность среды отличается от одной среды к другой, что приводит к изменению скорости света через такую ​​среду, т.е. по мере увеличения оптической плотности среды скорость света через нее уменьшается и наоборот. Скорость света меняется от одной среды к другой, потому что оптическая плотность среды отличается от одной среды к другой.

Понятия, связанные с преломлением света

  1. Угол падения — это угол между падающим световым лучом и нормалью в точке падения на границу раздела.
  2. Угол преломления — это угол между преломленным световым лучом и нормалью в точке падения на границу раздела.
  3. Угол выхода — это угол между выходящим световым лучом и нормалью в точке выхода на границе раздела.

Когда угол выхода в призме составляет 50 °, это означает, что угол между выходящим световым лучом и линией, перпендикулярной границе раздела в точке выхода, составляет 50 °.

Положите прямоугольный стеклянный блок на лист белой бумаги и сделайте отметку вокруг блока карандашом. Направьте луч от лазерного пера к точке падения (A) на стороне прямоугольного стекла и проведите его проход (используя карандаш и линейку), чтобы представить падающий луч. Нарисуйте путь выходящего луча из точки (B) на противоположной стороне стекла.

Снимите прямоугольное стекло и соедините две точки (A) и (B) прямой линией, представляющей преломленный луч. Нарисуйте в точках (A) и (B) вертикальные пунктирные линии. где он представляет собой нормаль в точке падения и в точке выхода на границе раздела.

Вы наблюдаете это: когда луч света проходит из воздуха в стакан или наоборот, он преломляется. Угол падения не равен углу преломления. Угол падения равен углу выхода. Падающий световой луч параллелен выходящему световому лучу. Итак, явление преломления света возникает, когда луч света проходит от прозрачной среды к другой прозрачной среде с различной оптической плотностью.

Закон преломления света

Путь светового луча попадает на границу раздела двух прозрачных сред, различающихся оптической плотностью:

  • Когда луч света перемещается из прозрачной среды с более низкой оптической плотностью (например, воздух или вода) в другую среду с более высокой оптической плотностью (например, стекло). Таким образом, луч света преломляется около нормали. Угол падения больше, чем угол преломления. .
  • Когда луч света проходит от прозрачной среды с более высокой оптической плотностью (например, стекла) к другой среде с более низкой оптической плотностью (например, воздух или вода). Таким образом, луч света преломляется далеко от нормали. Угол падения меньше, чем угол падения. преломление.
  • Когда световой луч падает перпендикулярно границе раздела между двумя разными прозрачными средами, поэтому световой луч проходит без преломления. Угол падения равен углу преломления и равен нулю.

Когда луч света перемещается из воздуха в воду , он преломляется почти в пределах нормы, потому что вода является прозрачной средой с более высокой оптической плотностью, чем воздух. Когда луч света проходит от стекла к воздуху, угол преломления больше, чем угол падения, потому что световой луч преломляется далеко от нормали. Когда световой луч проходит через стеклянную призму, он преломляется из-за разницы в скорости света через воздух, чем через стекло.

Итак, для возникновения преломления света необходимы два фактора :

  1. Наличие интерфейса между двумя разными прозрачными средами, различающимися своей оптической плотностью.
  2. Падающий световой луч падает наклонно к границе раздела (угол падения ноль). Итак, мы можем наблюдать, что величина преломления из-за передачи светового луча от одной среды к другой зависит от оптической плотности каждой среды. Между скоростью света, проходящего через воздух и любую другую прозрачную среду, существует связь, известная как «Абсолютный показатель преломления».

Абсолютный показатель преломления среды — это отношение скорости света через воздух к скорости света через другую прозрачную среду.

Абсолютный показатель преломления среды = скорость света в воздухе / скорость света в среде.

Если показатель преломления среды высок, ее оптическая плотность высока, скорость света через нее уменьшается, а ее способность преломлять свет увеличивается (где преломленный световой луч близок к нормали). Абсолютный показатель преломления любой прозрачной среды всегда больше единицы, потому что скорость света в воздухе всегда больше, чем в любой другой прозрачной среде.

Когда абсолютный показатель преломления стекла равен 1,5, это означает, что отношение скорости света через воздух к скорости света через стекло составляет 1,5. Отношение между абсолютным показателем преломления одной среды и абсолютным показателем преломления другой среды известно как относительный показатель преломления.

Стекло, вода и воздух являются примерами прозрачных сред, которые различаются по оптической плотности и расположены в соответствии с оптической плотностью следующим образом: Стекло> Вода> Воздух. Среда, которая имеет большую оптическую плотность, имеет большой абсолютный показатель преломления, и тогда скорость света, проходящего через нее, будет небольшой.

Способность алмаза преломлять свет больше, чем у стекла, потому что абсолютный показатель преломления алмаза больше, чем абсолютный показатель преломления стекла.

Природные явления, связанные с отражением и преломлением света

1. Видимые формы предметов

Карандаш, который частично погружен в воду, выглядит сломанным из-за преломления световых лучей, исходящих от погруженной части в воду .

2. Видимое положение объектов.

Погружают объект в воде виден в видимом положении немного выше его реальной позиции за счетом преломления световых лучей , идущих от погруженного объекта (дальнего от нормали), где глаз видит этот объект в видимом положении на продолжениях них преломленные лучи.

Рыба, помещенная в стеклянный таз, кажется более высокой, чем ее реальное положение, из-за преломления световых лучей, исходящих от объекта, где глаз видит рыбу в видимом положении на продолжении этих преломленных лучей.

Чтобы поднять упавшую в воду монету , мы должны смотреть на нее вертикально, потому что падающий луч света, перпендикулярный границе раздела между воздухом и водой , проходит без преломления, поэтому видимое положение является реальным положением.

3. Мираж

Мираж — это природное явление, которое происходит на пустынных дорогах в полдень, особенно в летнее время, когда объекты на обочинах дороги кажутся перевернутыми на влажном участке. Мираж явление происходит из — за отражения и преломление света в воздушных слоях , которые отличаются по степени температуры.