KIELEZO CHA KUREFUTA(index refractive) - macho. tabia ya mazingira yanayohusiana na refraction ya mwanga kwenye kiolesura kati ya vyombo vya habari viwili vya uwazi vya optically homogeneous na isotropiki wakati wa mpito wake kutoka kati hadi nyingine na kutokana na tofauti katika kasi ya awamu ya uenezi wa mwanga katika vyombo vya habari. Thamani ya P. p. ni sawa na uwiano wa kasi hizi. jamaa

P. uk wa mazingira haya. Ikiwa mwanga utaanguka kwenye kati ya pili au ya kwanza kutoka (kasi ya mwanga iko wapi na), kisha idadi pp kabisa ya wastani huu. Katika kesi hii, sheria ya refraction inaweza kuandikwa katika fomu ambapo na ni pembe za matukio na refraction.

Ukubwa wa kipengele cha nguvu kabisa hutegemea asili na muundo wa dutu, hali yake ya mkusanyiko, joto, shinikizo, nk. Katika hali ya juu, kipengele cha nguvu hutegemea ukubwa wa mwanga (tazama. Optics isiyo ya mstari). Katika idadi ya vitu, P. hubadilika chini ya ushawishi wa mvuto wa nje. umeme mashamba ( Athari ya Kerr- katika vinywaji na gesi; elektro-macho Athari ya pockels- katika fuwele).

Kwa kati fulani, mkanda wa kunyonya hutegemea urefu wa wimbi l, na katika eneo la bendi za kunyonya utegemezi huu ni wa kushangaza (ona Mtini. Mtawanyiko wa mwanga).Katika X-ray. kanda, kipengele cha nguvu kwa karibu vyombo vyote vya habari ni karibu na 1, katika eneo linaloonekana kwa vinywaji na imara ni kuhusu 1.5; katika eneo la IR kwa idadi ya vyombo vya habari vya uwazi 4.0 (kwa Ge).

Wao ni sifa ya PP mbili: ya kawaida (sawa na vyombo vya habari vya isotropiki) na ya ajabu, ukubwa wa ambayo inategemea angle ya matukio ya boriti na, kwa hiyo, mwelekeo wa uenezi wa mwanga katikati (tazama. Optics ya kioo Kwa vyombo vya habari vinavyofyonzwa (haswa, kwa metali), mgawo wa kunyonya ni thamani changamano na inaweza kuwakilishwa katika hali ambapo ha ni mgawo wa kawaida wa unyonyaji, na ni fahirisi ya unyonyaji (tazama Kunyonya kwa mwanga, macho ya chuma).

P. p. sifa za mazingira na inahusishwa nayo dielectric mara kwa mara n mama. upenyezaji Classic nadharia ya elektroni (tazama Mtawanyiko wa mwanga) inaturuhusu kuhusianisha thamani ya P. p. sifa za mazingira - elektroniki polarizability atomu (au molekuli) kulingana na asili ya atomi na mzunguko wa mwanga na kati: wapi N- idadi ya atomi kwa ujazo wa kitengo. Umeme unaofanya kazi kwenye atomi (molekuli). Shamba la wimbi la mwanga husababisha kuhama kwa wimbi la macho. elektroni kutoka nafasi ya usawa; atomi hupata vishawishi. wakati wa dipole hutofautiana kwa wakati na mzunguko wa mwanga wa tukio, na ni chanzo cha mawimbi ya sekondari ya kushikamana, ambayo. kuingiliana na tukio la wimbi kwenye kati, huunda wimbi la mwanga linaloenea katikati na kasi ya awamu na kwa hivyo.

Nguvu ya vyanzo vya mwanga vya kawaida (zisizo za laser) ni duni, nguvu ya umeme. Sehemu ya wimbi la mwanga linalofanya kazi kwenye atomi ni ndogo sana kuliko nguvu ya umeme ya ndani ya atomiki. mashamba, na elektroni katika atomi inaweza kuchukuliwa kama harmonic. oscillator.

Katika makadirio haya, thamani na P. p.

Wao ni kiasi cha mara kwa mara (kwa mzunguko fulani), bila ya ukubwa wa mwanga. Katika fluxes ya mwanga mkali iliyoundwa na lasers yenye nguvu, thamani ya umeme. Sehemu ya wimbi la mwanga inaweza kuwa sawa na umeme wa ndani ya atomiki. mashamba na mfano wa oscillator ya maelewano hugeuka kuwa haikubaliki. Kuzingatia usawa wa nguvu katika mfumo wa elektroni-atomi husababisha utegemezi wa polarizability ya atomi, na kwa hiyo polarizability ya chembe, juu ya ukubwa wa mwanga. Uhusiano kati na inageuka kuwa isiyo ya kawaida; P. p. inaweza kuwakilishwa katika fomu

Ambapo - P. p. kwa kiwango cha chini cha mwanga; (jina linalokubalika kwa kawaida) - nyongeza isiyo ya mstari kwa P. p., au mgawo. kutokuwa na mstari. P. p. inategemea asili ya mazingira, kwa mfano. kwa glasi za silicate P. p. pia huathiriwa na kiwango cha juu kama matokeo ya athari mkazo wa umeme

, kubadilisha msongamano wa kati, high-frequency kwa molekuli anisotropic (katika kioevu), na pia kama matokeo ya ongezeko la joto linalosababishwa na kunyonya.

Hakuna kitu zaidi ya uwiano wa sine ya pembe ya tukio kwa sine ya pembe ya kinzani

Thamani ya n, vitu vingine kuwa sawa, kwa kawaida huwa chini ya moja wakati boriti inapita kutoka katikati mnene zaidi hadi katikati mnene, na zaidi ya moja wakati boriti inapita kutoka katikati mnene hadi katikati mnene (kwa mfano. , kutoka kwa gesi au kutoka kwa utupu hadi kioevu au imara). Kuna tofauti na sheria hii, na kwa hivyo ni kawaida kuiita kifaa cha kati kwa macho zaidi au chini ya mnene kuliko nyingine (isichanganyike na msongamano wa macho kama kipimo cha uwazi wa kati).

Jedwali linaonyesha maadili fulani ya faharasa ya baadhi ya midia:

Kipengele cha kati kilicho na kielezo cha juu cha refractive kinaitwa denser optically. Fahirisi ya refractive ya vyombo vya habari mbalimbali kuhusiana na hewa kwa kawaida hupimwa. Kielezo kamili cha refractive cha hewa ni. Kwa hivyo, faharisi kamili ya refractive ya kati yoyote inahusiana na faharisi yake ya refractive inayohusiana na hewa kwa formula:

Ripoti ya refractive inategemea urefu wa mwanga, yaani, juu ya rangi yake. Rangi tofauti zinalingana na fahirisi tofauti za refractive. Jambo hili, linaloitwa utawanyiko, lina jukumu muhimu katika optics.

Somo la 25/III-1 Uenezi wa nuru katika vyombo mbalimbali vya habari. Kinyume cha mwanga kwenye kiolesura kati ya midia mbili.

Kujifunza nyenzo mpya.

Hadi sasa, tumezingatia uenezi wa mwanga katika kati moja, kama kawaida - hewani. Nuru inaweza kueneza katika vyombo vya habari mbalimbali: kuhama kutoka kati hadi nyingine; Katika maeneo ya matukio, mionzi haionyeshwa tu kutoka kwa uso, lakini pia hupita kwa sehemu. Mabadiliko kama haya husababisha matukio mengi mazuri na ya kuvutia.

Kubadilisha mwelekeo wa uenezi wa mwanga kupita kwenye mpaka wa vyombo vya habari viwili huitwa refraction ya mwanga.

Sehemu ya tukio la mwangaza kwenye kiolesura kati ya vyombo vya habari viwili vya uwazi huonyeshwa, na sehemu hupita kwenye chombo kingine. Katika kesi hiyo, mwelekeo wa mwanga wa mwanga ambao umepita kwenye mabadiliko mengine ya kati. Kwa hiyo, jambo hilo linaitwa refraction, na ray inaitwa refracted.

1 - boriti ya tukio

2 - boriti iliyoonyeshwa

3 - miale iliyorudiwa α β

OO 1 - interface kati ya vyombo vya habari viwili

MN - perpendicular O O 1

Pembe inayoundwa na miale na kiolesura cha kiolesura kati ya vyombo viwili vya habari, iliyoshushwa hadi kufikia hatua ya kutokea kwa miale, inaitwa pembe ya kinzani. γ (gamma).

Mwanga katika utupu husafiri kwa kasi ya 300,000 km / s. Katika kati yoyote, kasi ya mwanga daima ni chini ya utupu. Kwa hiyo, wakati mwanga unapita kutoka kati hadi nyingine, kasi yake hupungua na hii husababisha refraction ya mwanga. Chini ya kasi ya uenezi wa mwanga katika kati iliyotolewa, zaidi ya wiani wa macho wa kati hii. Kwa mfano, hewa ina wiani mkubwa wa macho kuliko utupu, kwa sababu kasi ya mwanga katika hewa ni chini kidogo kuliko utupu. Msongamano wa macho wa maji ni mkubwa zaidi kuliko wiani wa macho ya hewa, kwani kasi ya mwanga katika hewa ni kubwa zaidi kuliko maji.

Kadiri msongamano wa macho wa media mbili unavyotofautiana, ndivyo mwanga unavyorudishwa kwenye kiolesura chao. Kadiri kasi ya mwanga inavyobadilika kwenye kiolesura kati ya midia mbili, ndivyo inavyozidi kukataa.

Kwa kila dutu ya uwazi kuna sifa muhimu ya kimwili kama fahirisi ya refractive ya mwanga n. Inaonyesha ni mara ngapi kasi ya mwanga katika dutu fulani ni chini ya utupu.

Fahirisi ya kuakisi ya mwanga

Uwiano kati ya angle ya matukio na angle ya refraction inategemea wiani wa macho ya kila kati. Ikiwa mionzi ya mwanga inapita kutoka kwa kati na wiani wa chini wa macho hadi katikati yenye wiani wa juu wa macho, basi angle ya refraction itakuwa chini ya angle ya matukio. Ikiwa ray ya mwanga inatoka kwa kati na wiani wa juu wa macho, basi angle ya refraction itakuwa ndogo kuliko angle ya matukio. Ikiwa mionzi ya mwanga hupita kutoka kwa kati na wiani wa juu wa macho hadi katikati yenye wiani wa chini wa macho, basi angle ya refraction ni kubwa kuliko angle ya matukio.

Hiyo ni, ikiwa n 1 γ; ikiwa n 1 > n 2 basi α<γ.

Sheria ya refraction ya mwanga :

boriti ya tukio, boriti refracted na perpendicular interface kati ya vyombo vya habari mbili katika hatua ya matukio ya boriti ziko katika ndege moja.

Uhusiano kati ya angle ya matukio na angle ya refraction imedhamiriwa na fomula.

iko wapi sine ya pembe ya tukio na ni sine ya pembe ya kinzani.

Thamani ya sine na tanjenti kwa pembe 0 - 900

Sheria ya kutofautisha nuru ilitungwa kwanza na mwanaastronomia na mwanahisabati wa Uholanzi W. Snelius karibu 1626, profesa katika Chuo Kikuu cha Leiden (1613).

Kwa karne ya 16, optics ilikuwa sayansi ya kisasa zaidi kutoka kwa mpira wa glasi uliojaa maji, ambayo ilitumika kama lensi, glasi ya kukuza iliibuka. Na kutoka humo wakavumbua darubini na darubini. Wakati huo, Uholanzi ilihitaji darubini ili kutazama ufuo na kutoroka kutoka kwa maadui kwa wakati ufaao. Ilikuwa optics ambayo ilihakikisha mafanikio na uaminifu wa urambazaji. Kwa hiyo, nchini Uholanzi, wanasayansi wengi walipendezwa na optics. Mholanzi Skel Van Rooyen (Snelius) aliona jinsi mwanga mwembamba ulivyoakisiwa kwenye kioo. Alipima angle ya matukio na angle ya kutafakari na imara: angle ya kutafakari ni sawa na angle ya matukio. Pia anamiliki sheria za kuakisi mwanga. Alitoa sheria ya refraction ya mwanga.

Hebu fikiria sheria ya refraction ya mwanga.

Ina index ya refractive ya jamaa ya kati ya pili ya jamaa na ya kwanza, katika kesi wakati ya pili ina wiani wa juu wa macho. Ikiwa mwanga umekataliwa na hupitia katikati yenye wiani wa chini wa macho, basi α< γ, тогда

Ikiwa kati ya kwanza ni utupu, basi n 1 =1 basi.

Kiashiria hiki kinaitwa faharisi kamili ya refractive ya kati ya pili:

iko wapi kasi ya mwanga katika utupu, kasi ya mwanga katika kati fulani.

Matokeo ya kunyumbuliwa kwa nuru katika angahewa ya Dunia ni ukweli kwamba tunaona Jua na nyota zikiwa juu kidogo kuliko nafasi yao halisi. Refraction ya mwanga inaweza kuelezea kuonekana kwa mirages, upinde wa mvua ... jambo la kukataa mwanga ni msingi wa kanuni ya uendeshaji wa vifaa vya macho ya namba: darubini, darubini, kamera.

Sheria ya refraction ya mwanga. Fahirisi kamili na jamaa za refractive (coefficients). Tafakari kamili ya ndani

Sheria ya refraction ya mwanga ilianzishwa kwa majaribio katika karne ya 17. Nuru inapopita kutoka katikati moja ya uwazi hadi nyingine, mwelekeo wa mwanga unaweza kubadilika. Mabadiliko katika mwelekeo wa mwanga kwenye mpaka wa vyombo vya habari tofauti huitwa refraction ya mwanga. Kama matokeo ya kukataa, mabadiliko ya dhahiri katika sura ya kitu hutokea. (mfano: kijiko katika glasi ya maji). Sheria ya urejeshaji wa nuru: Katika mpaka wa vyombo viwili vya habari, miale iliyorudiwa iko katika mpangilio wa matukio na maumbo, na kiolesura cha kawaida kikirejeshwa mahali palipotokea, pembe ya kinzani kiasi kwamba: =n 1-tukio, 2-reflection, n-refractive index (f. Snelius) - kiashiria cha jamaa Fahirisi ya refractive ya tukio la ray kwenye kati kutoka nafasi isiyo na hewa inaitwa yake fahirisi kamili ya refractive. Pembe ya tukio ambapo boriti iliyorudishwa huanza kuteleza kwenye kiolesura kati ya midia mbili bila kuhamia kwenye chombo cha kati cha macho - pembe inayozuia ya kutafakari jumla ya ndani. Tafakari kamili ya ndani- kutafakari kwa ndani, mradi angle ya matukio inazidi angle fulani muhimu. Katika kesi hii, wimbi la tukio linaonyeshwa kabisa, na thamani ya mgawo wa kuakisi inazidi viwango vyake vya juu zaidi vya nyuso zilizosafishwa. Uakisi wa jumla wa uakisi wa ndani hautegemei urefu wa wimbi. Katika optics, jambo hili linazingatiwa kwa aina mbalimbali za mionzi ya umeme, ikiwa ni pamoja na aina mbalimbali za X-ray. Katika optics ya kijiometri, jambo hilo linaelezwa ndani ya mfumo wa sheria ya Snell. Kwa kuzingatia kwamba angle ya refraction haiwezi kuzidi 90 °, tunaona kwamba kwa pembe ya matukio ambayo sine ni kubwa kuliko uwiano wa index ndogo ya refractive kwa index kubwa, wimbi la umeme lazima lionekane kabisa ndani ya kati ya kwanza. Mfano: Mwangaza mkali wa fuwele nyingi za asili, na hasa mawe yaliyokatwa ya thamani na nusu ya thamani, huelezewa na tafakari kamili ya ndani, kama matokeo ambayo kila mionzi inayoingia kwenye kioo huunda idadi kubwa ya miale angavu inayoibuka, yenye rangi kama. matokeo ya mtawanyiko.

Refraction ni nambari fulani ya dhahania ambayo inaashiria uwezo wa kuakisi wa njia yoyote ya uwazi. Ni desturi kuashiria n. Kuna fahirisi kamili ya refractive na index jamaa.

Ya kwanza imehesabiwa kwa kutumia moja ya fomula mbili:

n = dhambi α / dhambi β = const (ambapo dhambi α ni sine ya pembe ya tukio, na dhambi β ni sine ya mwale wa mwanga unaoingia katikati inayozingatiwa kutoka kwa utupu)

n = c / υ λ (ambapo c ni kasi ya mwanga katika utupu, υ λ ni kasi ya mwanga katika kati chini ya utafiti).

Hapa hesabu inaonyesha ni mara ngapi mwanga hubadilisha kasi yake ya uenezi wakati wa mpito kutoka kwa utupu hadi katikati ya uwazi. Hii huamua index refractive (kabisa). Ili kujua jamaa, tumia formula:

Hiyo ni, fahirisi za kinzani kabisa za vitu vya msongamano tofauti, kama vile hewa na glasi, huzingatiwa.

Kwa ujumla, coefficients kamili ya mwili wowote, iwe ya gesi, kioevu au imara, daima ni kubwa kuliko 1. Kimsingi, maadili yao huanzia 1 hadi 2. Thamani hii inaweza kuwa ya juu kuliko 2 tu katika kesi za kipekee. Maana ya parameta hii kwa mazingira fulani ni:

Thamani hii inapotumika kwa dutu ngumu zaidi ya asili kwenye sayari, almasi, ni 2.42. Mara nyingi sana, wakati wa kufanya utafiti wa kisayansi, nk, ni muhimu kujua index ya refractive ya maji. Kigezo hiki ni 1.334.

Kwa kuwa urefu wa wimbi ni, bila shaka, kiashiria cha kutofautiana, index inapewa barua n. Thamani yake husaidia kuelewa ni wimbi gani la wigo mgawo huu ni wa. Wakati wa kuzingatia dutu sawa, lakini kwa kuongezeka kwa urefu wa mwanga, index ya refractive itapungua. Hali hii husababisha mtengano wa mwanga ndani ya wigo wakati wa kupitia lenzi, prism, n.k.

Kwa thamani ya faharisi ya refractive, unaweza kuamua, kwa mfano, ni kiasi gani cha dutu moja hupasuka katika nyingine. Hii inaweza kuwa na manufaa, kwa mfano, katika pombe au wakati unahitaji kujua mkusanyiko wa sukari, matunda au matunda katika juisi. Kiashiria hiki ni muhimu wote katika kuamua ubora wa bidhaa za petroli na katika kujitia, wakati ni muhimu kuthibitisha ukweli wa jiwe, nk.

Bila matumizi ya dutu yoyote, kiwango kinachoonekana kwenye jicho la kifaa kitakuwa bluu kabisa. Ukidondosha maji ya kawaida yaliyochujwa kwenye prism, ikiwa chombo kimesawazishwa ipasavyo, mpaka kati ya rangi ya bluu na nyeupe itapita madhubuti kwenye alama ya sifuri. Wakati wa kusoma dutu nyingine, itabadilika kwa kiwango kulingana na kile faharisi ya refractive ni tabia yake.