Taittumisen kulma

Tänään paljastamme, mikä on sähkömagneettisen aallon (ns. Valo) taitekulma ja kuinka sen lait muodostuvat.

Silmä, iho, aivot

Ihmisellä on viisi perusmeeliä.Lääketieteelliset tutkijat erottavat jopa yksitoista erilaista tunnetta (esimerkiksi paine- tai kiputunteen). Mutta ihmiset saavat perustiedot silmiensä kautta. Jopa yhdeksänkymmentä prosenttia käytettävissä olevista tosiasioista, ihmisen aivot ovat tietoisia sähkömagneettisista aalloista. Joten ihmiset ymmärtävät kauneuden ja estetiikan enimmäkseen visuaalisesti. Valon taitekulmalla on tässä tärkeä rooli.

Aavikko, järvi, sade

Мир вокруг пронизан солнечным светом.Ilma ja vesi muodostavat perustan ihmisille. Kuivilla aavikkomaisemilla on tietysti oma vakava kauneutensa, mutta useimmiten ihmiset pitävät silti tietyn määrän kosteutta.

Ihminen on aina ollut kiehtonut vuoristoista jasileät joet, rauhalliset järvet ja jatkuvasti pyörivät meren aallot, vesiputouksen roiskeet ja jäätiköiden kylmä uni. Paitsi, että kaikki huomasivat valon leikkinnän kauneutta ruohokasteessa, kuohuvaa pakkasta oksilla, sumua maitomaista valkoisuutta ja matalien pilvien synkää hurmaa. Ja kaikki nämä vaikutukset luodaan veden säteen taitekulman takia.

Silmä, sähkömagneettinen asteikko, sateenkaari

Valo on sähkömagneettisen kentän värähtely.Aallonpituus ja taajuus määrittävät fotonin muodon. Värähtelytaajuus riippuu siitä, onko kyse radioaallosta, infrapunasäteestä, jonkin ihmisen näkemän värin spektristä, ultravioletti-, röntgen- tai gammasäteilystä. Ihmiset kykenevät havaitsemaan silmillään sähkömagneettiset aallot, joiden aallonpituus on 780 (punainen) - 380 (violetti) nanometri. Kaikkien mahdollisten aaltojen mittakaavassa tämä osa vie hyvin pienen alueen. Eli suurin osa sähkömagneettisesta spektristä ihmiset eivät pysty havaitsemaan. Ja kaiken kauneuden, joka ihmiselle on saatavissa, luo tulonkulman ja taitekulman välinen ero median rajalla.

Tyhjiö, aurinko, planeetta

Seurauksena aurinko säteilee fotonejalämpöydinreaktio. Vetyatomien fuusioon ja heliumin syntyyn liittyy valtavan määrän erilaisten hiukkasten, myös valokvanttien, poistuminen. Tyhjiössä sähkömagneettiset aallot leviävät suoraviivaisesti ja suurimmalla mahdollisella nopeudella. Kun valo tulee läpinäkyvään ja tiheämpään ympäristöön, kuten maan ilmakehään, valo muuttaa etenemisnopeutta. Tämän seurauksena se muuttaa etenemissuuntaa. Kuinka paljon määrittää taitekerroin. Taitekulma lasketaan Snellin kaavalla.

Snellin laki

Hollantilainen matemaatikko Willebord Snell koko elämänsä ajantyöskenteli kulmien ja etäisyyksien kanssa. Hän ymmärsi kuinka mitata kaupunkien välistä etäisyyttä, kuinka löytää tietty piste taivaalta. Ei ole yllättävää, että hän löysi valon taittumisen kulmien kuvion.

Lain kaava näyttää tältä:

• n₁synti θ₁ = n₂synti θ₂.

Tässä ilmaisussa symboleilla on seuraava merkitys:

• n₁ ja n₂ - nämä ovat taitekerroimia keskipitkällä (josta säde putoaa) ja väliaineella 2 (se putoaa siihen);
• θ₁ ja θ₂ Onko valon tulokulma ja taittumiskulma.

Lain selitykset

Tätä kaavaa varten on annettava muutama selitys.Kulmat θ tarkoittaa asteiden määrää, joka on säteen etenemissuunnan ja pinnan normaalin välillä valonsäteen kosketuskohdassa. Miksi tässä tapauksessa käytetään normaalia? Koska todellisuudessa ei ole ehdottomasti tasaisia ​​pintoja. Normaalin löytäminen mille tahansa käyrälle on riittävän helppoa. Lisäksi, jos väliaineen rajan ja tulevan säteen x välinen kulma on ongelmassa tiedossa, haettu kulma θ on vain (90º-x).

Useimmiten valo tulee harvinaisemmasta(ilma) tiheämpään (vesi) ympäristöön. Mitä lähempänä väliaineen atomit ovat toisiaan, sitä enemmän säde taittuu. Siksi mitä tiheämpi väliaine, sitä suurempi taitekulma. Mutta se tapahtuu myös toisinpäin: valo putoaa vedestä ilmaan tai ilmasta tyhjiöön. Tällaisissa olosuhteissa voi syntyä ehto, jossa n₁synti θ₁> n₂... Eli koko säde heijastuu takaisin ensimmäiseenKeskiviikko. Tätä ilmiötä kutsutaan täydelliseksi sisäiseksi heijastukseksi. Kulmaa, jolla edellä mainitut olosuhteet esiintyvät, kutsutaan taittumiskulmaksi.

Mistä taitekerroin riippuu?

Tämä arvo riippuu vain aineen ominaisuuksista.Esimerkiksi on olemassa kiteitä, joille on tärkeää, missä kulmassa säde tulee. Ominaisuuksien anisotropia ilmenee kaksisuuntaisena. On ympäristöjä, joissa saapuvan säteilyn polarisaatio on tärkeä. On myös muistettava, että taitekulma riippuu tulevan säteilyn aallonpituudesta. Tähän eroon perustuvat kokemukset valkoisen valon erottamisesta sateenkaareksi prisman avulla. On huomattava, että väliaineen lämpötila vaikuttaa myös säteilyn taitekerroimeen. Mitä nopeammin kiteen atomit värähtelevät, sitä enemmän sen rakenne ja kyky muuttaa valon etenemissuunta muuttuvat.

Esimerkkejä taitekerroinarvoista

Tässä on erilaisia ​​arvoja tutuille ympäristöille:

1. Suolalla (kemiallinen kaava NaCl) mineraalina on nimi "halite". Sen taitekerroin on 1,544.
2. Lasin taitekulma lasketaan sen taitekerroimesta. Materiaalityypistä riippuen tämä arvo vaihtelee välillä 1.487 ja 2.186.
3. Timantti on kuuluisa juuri valon leikistä siinä. Jalokivikauppiaat ottavat huomioon kaikki sen koneet leikatessaan. Timantin taitekerroin on 2,417.
4. Epäpuhtauksista puhdistetun veden taitekerroin on 1,333. H₂O on erittäin hyvä liuotin.Siksi luonnossa ei ole kemiallisesti puhdasta vettä. Jokaiselle kaivolle, jokaiselle joelle on ominaista oma koostumus. Tämän seurauksena myös taitekerroin muuttuu. Mutta yksinkertaisten koulutehtävien ratkaisemiseksi voit ottaa tällaisen arvon.

Jupiter, Saturnus, Callisto

Tähän asti olemme puhuneet maan kauneudestamaailma. Niin kutsutut vertailuolosuhteet tarkoittavat hyvin erityistä lämpötilaa ja painetta. Mutta aurinkokunnassa on myös muita planeettoja. Siellä on hyvin erilaisia ​​maisemia.

Esimerkiksi Jupiterilla on mahdollista havaita argon -sameutta metaanipilvissä ja heliumin nousussa. Myös röntgensävyt ovat siellä yleisiä.

Saturnuksella etaanisumu peittää vetyilmakehän. Planeetan alemmilla kerroksilla timanttisateet tulevat erittäin kuumista metaanipilvistä.

Samaan aikaan Jupiter Calliston kallioisella jäätyneellä kuulla on sisävesi, jossa on runsaasti hiilivetyjä. On mahdollista, että sen suolistossa elää rikkiä absorboivia bakteereja.

Ja jokaisessa näistä maisemista kauneus syntyy valon leikkiessä eri pinnoilla, reunoilla, reunuksilla ja pilvissä.