Vandaag zullen we onthullen wat de brekingshoek is van een elektromagnetische golf (zo wordt licht genoemd) en hoe de wetten worden gevormd.
Oog, huid, hersenen
De mens heeft vijf basiszintuigen.Medische wetenschappers onderscheiden maximaal elf verschillende, ongelijke sensaties (bijvoorbeeld een gevoel van druk of pijn). Maar mensen krijgen de belangrijkste informatie door hun ogen. Het menselijk brein is zich bewust van tot negentig procent van de beschikbare feiten als elektromagnetische trillingen. Dus mensen begrijpen schoonheid en esthetiek meestal visueel. De brekingshoek van het licht speelt daarbij een belangrijke rol.
Woestijn, meer, regen
De wereld om ons heen is doordrongen van zonlicht.Lucht en water vormen de basis van wat mensen leuk vinden. Natuurlijk is er een harde schoonheid in dorre woestijnlandschappen, maar meestal geven mensen toch de voorkeur aan een bepaalde hoeveelheid vocht.
De mens is altijd gefascineerd geweest door bergbeekjes engladde vlakke rivieren, kalme meren en altijd rollende golven van de zee, opspattend water van een waterval en een koude droom van gletsjers. Meer dan eens zag iedereen de schoonheid van het lichtspel in de dauw op het gras, de schittering van de rijp op de takken, de melkachtige witheid van de mist en de sombere charme van lage wolken. En al deze effecten worden gecreëerd door de brekingshoek van de straal in het water.
Oog, elektromagnetische schaal, regenboog
Licht is een trilling van een elektromagnetisch veld.De golflengte en de frequentie ervan bepalen het type foton. De frequentie van de trilling hangt af van of het een radiogolf, een infrarode straal, een voor een persoon zichtbaar spectrum van een bepaalde kleur, ultraviolette, röntgen- of gammastraling zal zijn. Mensen kunnen met hun ogen elektromagnetische trillingen waarnemen met een golflengte van 780 (rood) tot 380 (violet) nanometer. Op de schaal van alle mogelijke golven beslaat dit gebied een zeer klein gebied. Dat wil zeggen, mensen zijn niet in staat om het grootste deel van het elektromagnetische spectrum waar te nemen. En alle schoonheid die de mens ter beschikking staat, wordt gecreëerd door het verschil tussen de invalshoek en de brekingshoek aan de rand van de media.
Vacuüm, zon, planeet
Als resultaat worden fotonen uitgezonden door de zonthermonucleaire reactie. De fusie van waterstofatomen en de geboorte van helium gaat gepaard met het vrijkomen van een groot aantal verschillende deeltjes, waaronder quanta van licht. In een vacuüm planten elektromagnetische golven zich in een rechte lijn en met de hoogst mogelijke snelheid voort. Wanneer het een transparant en dichter medium binnengaat, zoals de atmosfeer van de aarde, verandert het zijn voortplantingssnelheid. Als gevolg hiervan verandert het de voortplantingsrichting. Hoeveel bepaalt de brekingsindex. De brekingshoek wordt berekend met behulp van de Snell-formule.
Wet van Snell
Nederlandse wiskundige Willebrord Snell zijn hele levengewerkt met hoeken en afstanden. Hij ontdekte hoe afstanden tussen steden te meten, hoe een bepaald punt in de lucht te vinden. Het is niet verwonderlijk dat hij een regelmaat vond in de brekingshoeken van het licht.
De formule van de wet ziet er als volgt uit:
- n1zonde1 = n2zonde2.
In deze uitdrukking hebben de symbolen de volgende betekenis:
- n1 en N2 - dit zijn de brekingsindices van medium één (waarvan de straal valt) en medium 2 (hij valt erin);
- θ1 en2 Is respectievelijk de hoek van inval en breking van licht.
Uitleg over de wet
Voor deze formule is het nodig een paar verklaringen te geven.Hoeken θ betekenen het aantal graden dat ligt tussen de voortplantingsrichting van de bundel en de normaal op het oppervlak op het contactpunt van de lichtbundel. Waarom wordt in dit geval de normaal gebruikt? Omdat er in werkelijkheid geen strikt vlakke oppervlakken zijn. Het vinden van de normaal voor elke curve is eenvoudig genoeg. Bovendien, als de hoek tussen de grens van de media en de invallende bundel x bekend is in het probleem, dan is de gezochte hoek θ slechts (90º-x).
Meestal komt licht van een meer ijle(lucht) naar een dichtere (water)omgeving. Hoe dichter de atomen van het medium bij elkaar staan, hoe meer de straal wordt gebroken. Daarom, hoe dichter het medium, hoe groter de brekingshoek. Maar andersom gebeurt het ook: licht valt van water in lucht of van lucht in vacuüm. Onder dergelijke omstandigheden kan een voorwaarde ontstaan waaronder n1zonde1> nee2... Dat wil zeggen, de hele straal wordt teruggereflecteerd in de eersteWoensdag. Dit fenomeen wordt totale interne reflectie genoemd. De hoek waaronder bovenstaande omstandigheden optreden wordt de beperkende brekingshoek genoemd.
Waar hangt de brekingsindex van af?
Deze waarde is alleen afhankelijk van de eigenschappen van de stof.Zo zijn er kristallen waarbij het uitmaakt onder welke hoek de bundel binnenkomt. Anisotropie van eigenschappen komt tot uiting in dubbele breking. Er zijn omgevingen waarvoor de polarisatie van de inkomende straling belangrijk is. Er moet ook aan worden herinnerd dat de brekingshoek afhangt van de golflengte van de invallende straling. Op dit verschil is de ervaring met de scheiding van wit licht in een regenboog door een prisma gebaseerd. Opgemerkt moet worden dat de temperatuur van het medium ook de brekingsindex van de straling beïnvloedt. Hoe sneller de atomen van een kristal trillen, des te meer vervormd de structuur en het vermogen om de voortplantingsrichting van het licht te veranderen.
Voorbeelden van brekingsindexwaarden
Hier zijn verschillende waarden voor bekende omgevingen:
- Zout (chemische formule NaCl) heeft als mineraal de naam "haliet". De brekingsindex is 1.544.
- De brekingshoek van een glas wordt berekend uit de brekingsindex. Afhankelijk van het type materiaal ligt deze waarde tussen 1.487 en 2.186.
- De diamant is juist beroemd om het spel van licht erin. Juweliers houden bij het snijden rekening met alle vlakken. De brekingsindex van de diamant is 2,417.
- Water gezuiverd van onzuiverheden heeft een brekingsindex van 1,333. H2O is een zeer goed oplosmiddel.Daarom is er geen chemisch zuiver water in de natuur. Elke put, elke rivier wordt gekenmerkt door zijn eigen samenstelling. Bijgevolg verandert ook de brekingsindex. Maar voor het oplossen van eenvoudige schoolproblemen kun je zo'n waarde nemen.
Jupiter, Saturnus, Callisto
Tot nu toe hebben we het gehad over de schoonheid van de aardede wereld. De zogenaamde referentieomstandigheden impliceren een zeer specifieke temperatuur en druk. Maar er zijn ook andere planeten in het zonnestelsel. Heel verschillende landschappen zijn er bekend.
Op Jupiter is het bijvoorbeeld mogelijk om argonnevel waar te nemen in methaanwolken en opwaartse heliumstromen. X-ray aurora's komen daar ook vaak voor.
Op Saturnus bedekken ethaannevels de waterstofatmosfeer. Op de lagere lagen van de planeet komen diamantregens van zeer hete methaanwolken.
Tegelijkertijd heeft de rotsachtige bevroren maan van Jupiter Callisto een binnenoceaan die rijk is aan koolwaterstoffen. Het is mogelijk dat er zwavelabsorberende bacteriën in de darmen leven.
En in elk van deze landschappen wordt schoonheid gecreëerd door het spel van licht op verschillende oppervlakken, randen, richels en wolken.
