LYSBRYTNING: ELEMENTER, LOVER OG EKSPERIMENT - FYSISK - 2026

Den brytning av lys er det optiske fenomen som forekommer når lyset er skrått innfallende på skilleflaten mellom to medier med forskjellig brytningsindeks. Når dette skjer, endrer lyset retning og hastighet.

Brytning skjer for eksempel når lys går fra luft til vann, siden dette har en lavere brytningsindeks. Det er et fenomen som kan bli perfekt verdsatt i bassenget, når man observerer hvordan kroppens former under vann ser ut til å avvike fra retningen de burde ha.

Atoma

Det er et fenomen som påvirker forskjellige typer bølger, selv om lyset er det mest representative og det som har mest tilstedeværelse i vårt daglige liv.

Forklaringen på lysbrytningen ble tilbudt av den nederlandske fysikeren Willebrord Snell van Royen, som etablerte en lov for å forklare den som har blitt kjent som Snells lov.

En annen vitenskapsmann som var spesielt oppmerksom på lysets brekning, var Isaac Newton. For å studere det skapte han det berømte glassprisme. I prismet trenger lys gjennom det gjennom et av ansiktene, brytes og brytes ned i de forskjellige fargene. På denne måten beviste han gjennom fenomenet lysbrytning at hvitt lys er sammensatt av alle regnbuens farger.

Elementer av brytning

Hovedelementene som må tas i betraktning i studiet av lysbrytning er følgende: - Den innfallende strålen, som er strålen som faller skrått på separasjonsoverflaten til de to fysiske mediene. -Den brytede strålen, som er strålen som går gjennom mediet, endrer retning og hastighet. -Den normale linjen, som er den imaginære linjen vinkelrett på separasjonsoverflaten til de to mediene. -Forekomstvinkelen (i), som er definert som vinkelen dannet av hendelsesstrålen med normalen. -Brytningsvinkelen (r), som er definert som vinkelen dannet av normalen med den brytede strålen.

-I tillegg må også brytningsindeksen (n) til et medium vurderes, som er kvoten på lysets hastighet i vakuum og lysets hastighet i mediet.

n = c / v

I denne forbindelse må det huskes at lysets hastighet i vakuum tar verdien 300.000.000 m / s.

Brytningsindeks for lys i forskjellige medier

Brytningsindeksene for lys i noen av de vanligste mediene er:

Lover for brytning

Snells lov omtales ofte som brytningsloven, men sannheten er at det kan sies at det er to brytningslover.

Første brytningslov

Hendelsesstrålen, den refrakterte strålen og det normale er i samme romplan. I denne loven, også trukket av Snell, gjelder refleksjon også.

Andre lov om brytning

Den andre, brytningsloven eller Snells lov, bestemmes av følgende uttrykk:

n ₁ sin i = n ₂ sin r

Hvor n _{1 er} brekningsindeksen for mediet som lyset kommer fra; i forekomstens vinkel; n ₂ brytningsindeksen for mediet som lyset brytes i; r er brytningsvinkelen.

Josell7

Fermats prinsipp

Fra prinsippet om minstetid eller Fermats prinsipp, kan både refleksjonslovene og refraksjonslovene, som vi nettopp har sett, trekkes fra.

Dette prinsippet sier at den virkelige banen etterfulgt av en lysstråle som beveger seg mellom to punkter i rommet, er den som krever minst tid til å ferdes.

Konsekvenser av Snells lov

Noen av de direkte konsekvensene som trekkes fra det forrige uttrykket er:

a) Hvis n ₂ > n ₁ ; sin r <sin io la r <i

Så når en lysstråle går fra et medium med en lavere brytningsindeks til en annen med en høyere brytningsindeks, nærmer den brytede strålen seg normalt.

b) Hvis n2 <n ₁ ; sin r> sin io la r> i

Så når en lysstråle går fra et medium med en høyere brytningsindeks til en annen med en lavere indeks, beveger den brytede strålen seg bort fra det normale.

c) Hvis forekomstvinkelen er null, er refraksjonsstrålens vinkel null.

Begrensningsvinkel og total intern refleksjon

En annen viktig konsekvens av Snells lov er det som er kjent som grensevinkelen. Dette er navnet som er gitt til innfallsvinkelen som tilsvarer en brytningsvinkel på 90º.

Når dette skjer, beveges den brytede strålen i flukt med separasjonsoverflaten til de to mediene. Denne vinkelen kalles også den kritiske vinkelen.

For vinkler som er større enn grensevinkelen, oppstår fenomenet kjent som total intern refleksjon. Når dette skjer, oppstår ingen brytning, siden hele lysstrålen reflekteres internt. Total intern refleksjon oppstår bare når du går fra et medium med en høyere brytningsindeks til et medium med en lavere brytningsindeks.

En anvendelse av total indre refleksjon er ledning av lys gjennom den optiske fiberen uten tap av energi. Takket være det kan vi glede oss over høye dataoverføringshastigheter som fiberoptiske nettverk tilbyr.

eksperimenter

Et veldig grunnleggende eksperiment for å kunne observere fenomenet med brytning består i å introdusere en blyant eller en penn i et glass fullt av vann. Som et resultat av lysbrytning, ser den neddykkede delen av blyanten eller pennen lett ødelagt eller avviket fra banen som man forventer at den skulle ha.

Velual

Du kan også prøve et lignende eksperiment med en laserpeker. Selvfølgelig er det nødvendig å helle noen dråper melk i glasset vann for å forbedre synligheten til laserlyset. I dette tilfellet anbefales det at eksperimentet utføres under lite lysforhold for bedre å sette pris på lysstrålens vei.

I begge tilfeller er det interessant å prøve forskjellige innfallsvinkler og observere hvordan brytningsvinkelen varierer når de endrer seg.

Fører til

Årsakene til denne optiske effekten må søkes ved brytning av lys som får bildet av blyanten (eller lysstrålen fra laseren) til å se avvikende under vann med hensyn til bildet vi ser i luften.

Lysbrytning i hverdagen

Lysbrytning kan observeres i mange situasjoner av vår dag til dag. Noen har vi allerede navngitt, andre vil vi kommentere nedenfor.

En konsekvens av refraksjon er at bassengene ser ut til å være grunnere enn de faktisk er.

En annen effekt av brytning er regnbuen som oppstår fordi lys brytes ved å passere gjennom vanndråpene som er tilstede i atmosfæren. Det er det samme fenomenet som oppstår når en lysstråle går gjennom et prisme.

En annen konsekvens av lysbrytningen er at vi observerer solnedgangen når det har gått flere minutter siden det faktisk skjedde.

referanser

1. Lett (nd). I Wikipedia. Hentet 14. mars 2019, fra en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fysikk: tingenes natur. Mexico DF: International Thomson Editores.
3. Total intern refleksjon (nd). På Wikipedia. Hentet 12. mars 2019, fra en.wikipedia.org.
4. Lett (nd). På Wikipedia. Hentet 13. mars 2019, fra en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teori om refleksjon, om elektromagnetiske og partikkelbølger. Springer.
6. Refraksjon (nd). På Wikipedia. Hentet 14. mars 2019, fra en.wikipedia.org.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Waves (Berkeley Physics Course, bind 3), McGraw-Hill.