Преломление света, закон Снеллиуса, факторы, влияющие на абсолютный показатель преломления среды

| 1 октября, 2021 | Физика

Преломление света можно использовать при анализе луча белого света на его компоненты с разными длинами волн из-за разницы абсолютного показателя преломления в зависимости от длины волны падающего светового луча, поэтому белый свет рассеивается на его компоненты ( семь цветов, которые разные по длине волны), и это видно по мыльным пузырям.

Когда световой луч падает на разделяющую поверхность между двумя прозрачными средами, различающимися по оптической плотности, Очень небольшая часть света поглощается второй средой, Часть светового луча отражается в первой среде, Другая часть проходит во вторую среду. , меняя свое направление, и это явление известно как преломление света .

Условия преломления

  1. Две прозрачные средства массовой информации должны быть разными по оптической плотности ( скорость света различна в двух средах).
  2. Луч света не должен падать перпендикулярно разделяющей поверхности (угол падения ноль).

Преломление света — это изменение направления пути света, когда он проходит через две прозрачные среды, различающиеся по оптической плотности.Угол преломления — это ограниченный угол между преломленным световым лучом и нормальной линией в точке падения на разделяющую поверхность двух. media, Оптическая плотность — это способность среды преломлять световые лучи, когда они проходят через нее.

Преломление света подчиняется двум законам:

Первый закон: отношение синуса угла падения (sin Φ) в первой среде к синусу угла преломления (sin Θ) во второй среде равно отношению скорости света (V 1 ) в первой среде до скорости света (V 2 ) во второй среде.

Отношение является постоянным для двух сред и называется относительным показателем преломления 1n2.

1 n 2 = грех Φ / грех Θ = V 1 / V 2

Второй закон: падающий световой луч, преломленный световой луч и нормальная линия в точке падения лежат в одной плоскости, которая перпендикулярна разделяющей поверхности между двумя средами.

Из первого закона: грех Φ = грех Θ

При построении зависимости между sin Φ, sin Θ мы получаем прямую линию, ее наклон представляет собой относительный показатель преломления между двумя средами.

Наклон = sin Φ / sin Θ = 1 n 2

Относительный показатель преломления между двумя средами ( 1n2 ) — это отношение между синусоидальным углом падения в первой среде и углом преломления во второй среде, или это отношение между скоростью света в первой среде и скоростью света. свет во второй среде.

Когда относительный показатель преломления между стеклом и водой = 0,86, это означает, что отношение скорости света в стекле к скорости света в воде = 0,86.

Факторы влияют на относительный показатель преломления между двумя средами:

  1. Длина волны падающего светового луча.
  2. Скорость света в падающей среде (тип падающей среды).
  3. Скорость света в преломляющей среде (тип преломляющей среды).

Абсолютный показатель преломления среды

Если луч света проходит из пространства или воздуха в любую другую прозрачную среду, отношение между синусом угла падения в пространство (sin Φ) и синусом угла преломления в среде (sin Θ) равно отношению между Скорость света в пространстве (c) к скорости света (v) в среде, это отношение является постоянным для среды и называется абсолютным показателем преломления среды (n).

п = грех Φ / грех Θ = V 1 / V 2

Абсолютный показатель преломления среды (n) — это соотношение между синусоидальным углом падения в пространстве и синусоидальным углом преломления в среде, или это соотношение между скоростью света в пространстве и скоростью света. в среде.

Абсолютный показатель преломления любой среды всегда больше единицы, потому что скорость света в пространстве больше, чем его скорость в любой другой среде . Абсолютный показатель преломления не имеет единиц измерения, потому что это соотношение между двумя подобными физическими величинами. .

Абсолютный показатель преломления среды обратно пропорционален скорости света в этой среде (n ∝ 1 / v). При построении зависимости между (sin Φ) в воздухе и (sin Θ) в любой среде мы получаем прямую линия, ее наклон представляет собой абсолютный показатель преломления (n) для этой среды.

Наклон = sin Φ / sin Θ = n

Когда абсолютный показатель преломления среды = 1,5, это означает, что отношение скорости света в пространстве к скорости света в этой среде равно 1,5.

Факторы влияют на абсолютный показатель преломления среды

Длина волны падающего светового луча, где абсолютный показатель преломления различается в зависимости от длины волны падающего светового луча, поэтому белый свет рассеивается на свои компоненты (семь цветов, различающихся по длине волны), которые можно увидеть в мыльных пузырях.

Соответственно, явление преломления света можно использовать для рассеивания белого света на его компоненты с разными длинами волн, скорость света в этой среде (тип среды).

Связь между относительным показателем преломления и абсолютным показателем преломления

n = c / v, v = c / n ∴ v 1 / v 2 = n 2 / n 1

1 п 2 = v 1 / v 2

∴ 1 n 2 знак равно n 2 / n 1

Относительный показатель преломления между двумя средами равен отношению абсолютного показателя преломления второй среды к абсолютному показателю преломления первой среды.

Закон Снеллиуса

Из первого закона преломления:

1n2 = грех Φ / грех Θ, 1n2 = n 2 / n 1

грех Φ / грех Θ = n 2 / n 1

n 1  грех Φ = n 2 грех Θ

Закон Снеллиуса: абсолютный показатель преломления для среды, умноженный на синус угла падения, равен абсолютному показателю преломления среды, умноженному на синус угла преломления.

Когда световой луч падает перпендикулярно на разделяющую поверхность, он не претерпевает никакого преломления в соответствии с законом Снеллиуса ( n 1  sin Φ = n 2 sin Θ), когда световой луч обычно падает на разделяющую поверхность между двумя средами (Φ = 0 °), тогда n 2 sin Θ = 0 и угол преломления (Θ = 0 °).

Объяснение рефракции

Когда световой луч падает с оптически менее плотной среды на более плотную (от воздуха к стеклу), световой луч преломляется, приближаясь к нормальной линии.

Это напоминает машину, в которой одно колесо проходит по илистой почве, что заставляет его замедляться, а другое свободно на асфальтированной дороге. Таким образом, автомобиль меняет направление.

Происходит обратное, например, при преломлении от более оптически плотной среды к менее плотной. Преломленный луч преломляется от нормали.