Hur bryts ljus i vatten

Snells lag, även känd såsom brytningslagen^[1] alternativt allmänna brytningslagen^[2], existerar formeln liksom används på grund av för att beräkna vinklarna nära refraktion (ljusbrytning) då ljus färdas mellan numeriskt värde medier tillsammans olika brytningsindex.

Tänk att solen skiner på föremålet, ljuset reflekteras och är nu på väg till ögat

Den existerar uppkallad efter dess holländske upptäckare Willebrord Snell (–).

Sammanfattning

[redigera | redigera wikitext]

I diagrammet mot motsats till vänster träffas numeriskt värde medier tillsammans brytningsindexen n₁ (till vänster) samt n₂ (till höger) inom enstaka gemensam gränsyta (den lodräta linjen).

Brytningsindexet till detta andra mediet existerar högre än brytningsindexet på grund av detta inledande mediet (n₂ > n₁), vilket fullfölja för att ljuset äger ett mindre fashastighet inuti detta andra mediet.

En ljus PO inom detta vänstra mediet infaller mot gränsytan inom punkten O- inom punkten O introducerar oss enstaka mot gränsytan rätvinklig linje (gränsytans normal).

Vinkeln mellan normalen samt ljusstrålen PO kallas infallsvinkeln θ₁.

Ju större vinkel in desto mer bryts ljuset

Ljusstrålen fortsätter genom gränsytan in inom mediet mot motsats till vänster, sträcka OQ. Dess vinkel mot normalen bildar brytningsvinkeln θ₂.

Snells team ger relationen mellan vinklarna θ₁ samt θ₂.

Då θ₁ = 0° (det önskar yttra då ljusstrålen träffar gränsytan inom rät vinkel) existerar lösningen ständigt θ₂ = 0° oavsett värdena vid n₁ samt n₂.

Det innebär att ljusstrålen byter riktning

detta betyder tillsammans andra mening för att ett ljus likt träffar gränsytan inom rät vinkel inte någonsin bryts.

Detta samband gäller även då ljus färdas ifrån en tätare medium mot en tunnare - symmetrin inom Snells team ger för att identisk strålbanor förmå tillämpas inom motsatt riktning.

En god minnesregel till för att besluta ljusbrytningens riktning existerar detta faktum för att ljusstrålen inom detta tätare mediet ständigt befinner sig närmare normalen. en praktiskt sätt för att komma minnas detta existerar för att tänka sig ljusstrålen likt enstaka fordon liksom kör ifrån enstaka asfalterad yta (det tunnare mediet) samt in vid lerigt underlag (det tätare mediet).

Beroende vid vinkeln kommer då antingen detta högra alternativt detta vänstra hjul för att passera gränsen inledningsvis vilket utför för att bilen svänger.

Ljus går från vatten med brytningsindex $1,33$ 1,33 till något slags glas

Totalreflektion

[redigera | redigera wikitext]

När enstaka ljus färdas ifrån en tätare medium mot en tunnare (det önskar yttra n₁ > n₂) är kapabel man enkel konstatera för att ekvationen saknar svar då θ₁ överstiger en visst bedömande värde kallat gränsvinkeln θ_g.

Detta beroende vid för att sin(θ₁) ständigt existerar mindre än (eller lika med)&#;1.

Då θ₁ > θ_g lyckas inget ljus passera gränsytan samt totalreflexion inträffar vilket innebär för att allt infallande ljus återspeglas. Detta förmå mot modell inträffa då ljus färdas genom en färglösluktlös vätska som är livsnödvändig mot atmosfär eftersom en färglösluktlös vätska som är livsnödvändig existerar en optiskt tätare medium än atmosfär (n_vatten > n_luft), angående infallsvinkeln samtidigt överstiger θ_g.

Brytning beskriver förändringen i ljusets riktning när det passerar från ett medium till ett annat, som från luft till vatten

Vektorform

[redigera | redigera wikitext]

Givet enstaka vektor v från längd 1 (enhetsvektor) liksom ger ljusets riktning, samt ett enhetsvektor p vinkelrät mot gränsytan, således förmå generaliserade reflexions- samt brytningsvinklar beräknas. Generaliseringen innebär för att dem faktiska vinklarna θ₁ samt θ₂ ej beräknas.

Cosinustermerna är kapabel återanvändas inom Fresnelekvationerna på grund av för att beräkna dem resulterande ljusstrålarnas intensitet. Rotutdragningarna leder mot imaginära anförande nära totalreflexion, samt ljusstrålen liksom bryts existerar ej reell. Man kunna då betrakta den brutna strålen likt för att den avtar exponentiellt, många snabbt tillsammans med avståndet ifrån ytan.

Härledning

[redigera | redigera wikitext]

Snells team kunna härledas ifrån Fermats princip såsom säger för att ljuset tar den väg vilket tar minimalt tidsperiod.

Beräkna glasets brytningsindex

Genom för att forma den optiska banlängdensderivata, förmå den stationära punkt liksom ljuset passerar hittas. inom Richard Feynmans klassiska jämförelse besitter detta lägre brytningsindexet ersatts från enstaka kust samt detta högre indexet från havet. Den snabbaste vägen till ett badvakt vid stranden för att nå enstaka drunknande människa existerar för att följa den väg likt utpekas från Snells team.

Historia

[redigera | redigera wikitext]

Förmodligen upptäcktes Snells team inledningsvis från Ibn Sahl vid talet vilket använde den på grund av för att beräkna den optimala formen vid linser.

Här är en tabell, som visar hur många gånger mer tid ljuset behöver för att färdas en viss sträcka i olika material, jämfört med vakuum

Den återupptäcktes från Thomas Harriot inom slutet från talet. beneath talet upptäcktes sambandet vid nytt från Willebrord Snell samt René Descartes oberoende från varandra. Attributionen dem emellan existerar ej helt klar samt inom land i västeuropa kallas Snells team kvar till "la loi dem Descartes".

Se även

[redigera | redigera wikitext]

Referenser

[redigera | redigera wikitext]

Externa länkar

[redigera | redigera wikitext]