Ángulo de refracción

Hoy revelaremos cuál es el ángulo de refracción de una onda electromagnética (así se llama a la luz) y cómo se forman sus leyes.

Ojo, piel, cerebro

El hombre tiene cinco sentidos básicos.Los científicos médicos distinguen hasta once sensaciones diferentes diferentes (por ejemplo, una sensación de presión o dolor). Pero la gente obtiene la información principal a través de sus ojos. El cerebro humano conoce hasta el noventa por ciento de los datos disponibles como oscilaciones electromagnéticas. Entonces, la gente entiende la belleza y la estética visualmente. El ángulo de refracción de la luz juega un papel importante en esto.

Desierto, lago, lluvia

El mundo que nos rodea está impregnado de luz solar.El aire y el agua forman la base de lo que le gusta a la gente. Por supuesto, hay una belleza cruda en los paisajes desérticos áridos, pero la mayoría de las personas todavía prefieren una cierta cantidad de humedad.

El hombre siempre ha estado fascinado por los arroyos de montaña yríos lisos y planos, lagos tranquilos y olas del mar siempre ondulantes, el rocío de una cascada y un sueño frío de glaciares. Más de una vez, todos notaron la belleza del juego de luces en el rocío sobre la hierba, el destello de la escarcha en las ramas, la blancura lechosa de la niebla y el lúgubre encanto de las nubes bajas. Y todos estos efectos se crean debido al ángulo de refracción del rayo en el agua.

Ojo, escala electromagnética, arco iris

La luz es una oscilación de un campo electromagnético.La longitud de onda y su frecuencia determinan el tipo de fotón. La frecuencia de la vibración depende de si será una onda de radio, un rayo infrarrojo, un espectro de cierto color visible para una persona, ultravioleta, rayos X o radiación gamma. Las personas pueden percibir con sus ojos vibraciones electromagnéticas con una longitud de onda de 780 (rojo) a 380 (violeta) nanómetros. En la escala de todas las olas posibles, esta área ocupa un área muy pequeña. Es decir, las personas no pueden percibir la mayor parte del espectro electromagnético. Y toda la belleza disponible para el hombre es creada por la diferencia entre el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción en el borde de los medios.

Vacío, sol, planeta

Los fotones son emitidos por el Sol como resultadoreacción termonuclear. La fusión de los átomos de hidrógeno y el nacimiento del helio van acompañados de la liberación de una gran cantidad de diversas partículas, incluidos los cuantos de luz. En el vacío, las ondas electromagnéticas se propagan en línea recta y a la mayor velocidad posible. Cuando entra en un medio transparente y más denso, como la atmósfera terrestre, la luz cambia su velocidad de propagación. Como resultado, cambia la dirección de propagación. Cuánto determina el índice de refracción. El ángulo de refracción se calcula utilizando la fórmula de Snell.

La ley de Snell

El matemático holandés Willebrord Snell toda su vidatrabajó con ángulos y distancias. Descubrió cómo medir distancias entre ciudades, cómo encontrar un punto dado en el cielo. No es sorprendente que encontrara una regularidad en los ángulos de refracción de la luz.

La fórmula de la ley se ve así:

• norte₁pecado θ₁ = n₂pecado θ₂.

En esta expresión, los símbolos tienen el siguiente significado:

• norte₁ y N₂ - estos son los índices de refracción del medio uno (del que cae el rayo) y del medio 2 (cae en él);
• θ₁ y θ₂ Es el ángulo de incidencia y refracción de la luz, respectivamente.

Explicaciones a la ley

Es necesario dar algunas explicaciones para esta fórmula.Ángulos θ significa el número de grados que se encuentra entre la dirección de propagación del haz y la normal a la superficie en el punto de contacto del haz de luz. ¿Por qué se usa lo normal en este caso? Porque en realidad no existen superficies estrictamente planas. Encontrar la normal a cualquier curva es bastante fácil. Además, si el ángulo entre el límite del medio y el haz incidente x se conoce en el problema, entonces el ángulo buscado θ es solo (90º-x).

La mayoría de las veces, la luz proviene de un entorno más enrarecido.(aire) en un ambiente más denso (agua). Cuanto más cerca están los átomos del medio entre sí, más se refracta el rayo. Por tanto, cuanto más denso sea el medio, mayor será el ángulo de refracción. Pero también ocurre al revés: la luz cae del agua al aire o del aire al vacío. En tales circunstancias, puede surgir una condición en la que n₁pecado θ₁> n₂... Es decir, todo el rayo se reflejará de nuevo en el primerMiércoles. Este fenómeno se llama reflexión interna total. El ángulo en el que ocurren las circunstancias anteriores se denomina ángulo de refracción límite.

¿De qué depende el índice de refracción?

Este valor depende solo de las propiedades de la sustancia.Por ejemplo, hay cristales para los que importa en qué ángulo entra el rayo. La anisotropía de propiedades se manifiesta en birrefringencia. Hay entornos para los que la polarización de la radiación entrante es importante. También debe recordarse que el ángulo de refracción depende de la longitud de onda de la radiación incidente. Es en esta diferencia en la que se basa la experiencia de la separación de la luz blanca en un arco iris mediante un prisma. Cabe señalar que la temperatura del medio también afecta el índice de refracción de la radiación. Cuanto más rápido vibran los átomos de un cristal, más se deforman su estructura y la capacidad de cambiar la dirección de propagación de la luz.

Ejemplos de valores de índice de refracción

Aquí hay diferentes valores para entornos familiares:

1. La sal (fórmula química NaCl) como mineral tiene el nombre de "halita". Su índice de refracción es de 1,544.
2. El ángulo de refracción de un vidrio se calcula a partir de su índice de refracción. Dependiendo del tipo de material, este valor oscila entre 1,487 y 2,186.
3. El diamante es famoso precisamente por el juego de luces en él. Los joyeros tienen en cuenta todos sus planos al cortar. El índice de refracción de un diamante es 2.417.
4. El agua purificada de impurezas tiene un índice de refracción de 1,333. H₂O es un muy buen solvente.Por lo tanto, no existe agua químicamente pura en la naturaleza. Cada pozo, cada río se caracteriza por su propia composición. En consecuencia, el índice de refracción también cambia. Pero para resolver problemas escolares simples, puede tomar ese valor.

Júpiter, Saturno, Calisto

Hasta ahora, hemos hablado de la belleza de la tierra.el mundo. Las llamadas condiciones de referencia implican una temperatura y una presión muy específicas. Pero también hay otros planetas en el sistema solar. Allí resultan familiares paisajes muy diferentes.

En Júpiter, por ejemplo, es posible observar neblina de argón en las nubes de metano y corrientes ascendentes de helio. Las auroras de rayos X también son comunes allí.

En Saturno, las nieblas de etano cubren la atmósfera de hidrógeno. En las capas inferiores del planeta, las lluvias de diamantes provienen de nubes de metano muy calientes.

Al mismo tiempo, la luna rocosa congelada de Júpiter Callisto tiene un océano interior rico en hidrocarburos. Es posible que las bacterias que absorben azufre vivan en sus intestinos.

Y en cada uno de estos paisajes, la belleza se crea mediante el juego de luces en diferentes superficies, bordes, repisas y nubes.