Refleksi internal total

refleksi internal- fenomena refleksi gelombang elektromagnetik dari antarmuka antara dua media transparan, asalkan gelombang jatuh dari media dengan indeks bias yang lebih tinggi.

Refleksi internal yang tidak lengkap- refleksi internal, asalkan sudut datang kurang dari sudut kritis. Dalam hal ini, sinar terbagi menjadi dibiaskan dan dipantulkan.

Refleksi internal total- refleksi internal, asalkan sudut datang melebihi sudut kritis tertentu. Dalam hal ini, gelombang datang dipantulkan sepenuhnya, dan nilai koefisien refleksi melebihi nilai tertinggi untuk permukaan yang dipoles. Selain itu, koefisien refleksi untuk refleksi internal total tidak tergantung pada panjang gelombang .

Fenomena optik ini diamati untuk spektrum radiasi elektromagnetik yang luas termasuk rentang sinar-X.

Dalam kerangka optik geometris, penjelasan fenomena itu sepele: berdasarkan hukum Snell dan dengan mempertimbangkan bahwa sudut bias tidak dapat melebihi 90 °, kami memperoleh bahwa pada sudut datang yang sinusnya lebih besar dari rasio indeks bias yang lebih kecil ke koefisien yang lebih besar, gelombang elektromagnetik harus sepenuhnya dipantulkan ke media pertama.

Sesuai dengan teori gelombang dari fenomena tersebut, gelombang elektromagnetik tetap menembus ke dalam medium kedua - apa yang disebut "gelombang tidak seragam" menyebar di sana, yang meluruh secara eksponensial dan tidak membawa energi bersamanya. Kedalaman karakteristik penetrasi gelombang tidak homogen ke dalam medium kedua adalah urutan panjang gelombang.

Total pantulan cahaya internal

Pertimbangkan pemantulan internal menggunakan contoh dua sinar monokromatik yang datang pada antarmuka antara dua media. Sinar jatuh dari zona medium lebih rapat (ditunjukkan dengan warna biru tua) dengan indeks bias ke batas dengan medium kurang rapat (ditunjukkan dengan warna biru muda) dengan indeks bias.

Sinar merah jatuh dengan sudut , yaitu, pada batas media, ia bercabang - sebagian dibiaskan dan sebagian dipantulkan. Sebagian sinar dibiaskan membentuk sudut.

Sinar hijau jatuh dan sepenuhnya dipantulkan src="/pictures/wiki/files/100/d833a2d69df321055f1e0bf120a53eff.png" border="0">.

Refleksi internal total di alam dan teknologi

Pemantulan sinar-x

Pembiasan sinar-x dalam kejadian penggembalaan pertama kali dirumuskan oleh M. A. Kumakhov, yang mengembangkan cermin sinar-x, dan secara teoritis dibuktikan oleh Arthur Compton pada tahun 1923.

Fenomena gelombang lainnya

Demonstrasi pembiasan, dan karenanya efek refleksi internal total, dimungkinkan, misalnya, untuk gelombang suara di permukaan dan dalam sebagian besar cairan selama transisi antara zona viskositas atau kepadatan yang berbeda.

Fenomena serupa dengan efek refleksi internal total radiasi elektromagnetik diamati untuk berkas neutron lambat.

Jika gelombang terpolarisasi vertikal jatuh pada antarmuka di sudut Brewster, maka efek pembiasan lengkap akan diamati - tidak akan ada gelombang yang dipantulkan.

Catatan

Yayasan Wikimedia. 2010 .

• Nafas penuh
• Perubahan lengkap

Lihat apa itu "Refleksi internal total" di kamus lain:

REFLEKSI INTERNAL TOTAL- email refleksi. besar radiasi (khususnya, cahaya) ketika jatuh pada antarmuka antara dua media transparan dari media dengan indeks bias tinggi. P. masuk tentang. dilakukan ketika sudut datang i melebihi sudut pembatas (kritis) tertentu ... Ensiklopedia Fisik

Refleksi internal total- Total refleksi internal. Ketika cahaya melewati dari media dengan n1 > n2, refleksi internal total terjadi jika sudut datang a2 > apr; pada sudut datang a1 Kamus Ensiklopedis Bergambar

Refleksi internal total- pantulan radiasi optik (Lihat Radiasi optik) (cahaya) atau radiasi elektromagnetik dari rentang yang berbeda (misalnya, gelombang radio) ketika jatuh pada antarmuka antara dua media transparan dari media dengan indeks bias tinggi ... .. . Ensiklopedia Besar Soviet

REFLEKSI INTERNAL TOTAL- gelombang elektromagnetik, terjadi ketika mereka lewat dari media dengan indeks bias tinggi n1 ke media dengan indeks bias lebih rendah n2 pada sudut datang a melebihi sudut batas apr, ditentukan oleh rasio sinapr=n2/n1. Menyelesaikan… … Ensiklopedia Modern

REFLEKSI INTERNAL TOTAL- REFLEKSI INTERNAL TOTAL, REFLEKSI tanpa pembiasan cahaya pada batas. Ketika cahaya merambat dari medium yang lebih rapat (seperti kaca) ke medium yang kurang rapat (air atau udara), ada zona sudut bias di mana cahaya tidak melewati batas ... Kamus ensiklopedis ilmiah dan teknis

refleksi internal total- Pemantulan cahaya dari medium yang kurang rapat secara optik dengan pengembalian sempurna ke medium asalnya. [Koleksi istilah yang direkomendasikan. Edisi 79. Optik fisik. Akademi Ilmu Pengetahuan Uni Soviet. Komite Terminologi Ilmiah dan Teknis. 1970] Topik…… Buku Pegangan Penerjemah Teknis

REFLEKSI INTERNAL TOTAL- gelombang elektromagnetik terjadi ketika mereka jatuh miring pada antarmuka antara 2 media, ketika radiasi berpindah dari media dengan indeks bias tinggi n1 ke media dengan indeks bias lebih rendah n2, dan sudut datang i melebihi sudut pembatas ... ... Kamus Ensiklopedis Besar

refleksi internal total- gelombang elektromagnetik, terjadi dengan insiden miring pada antarmuka antara 2 media, ketika radiasi berpindah dari media dengan indeks bias tinggi n1 ke media dengan indeks bias lebih rendah n2, dan sudut datang i melebihi sudut pembatas ipr .. . kamus ensiklopedis

optik geometris dan gelombang. Kondisi untuk menerapkan pendekatan ini (dari rasio panjang gelombang dan ukuran objek). koherensi gelombang. Konsep koherensi spasial dan temporal. emisi paksa. Fitur radiasi laser. Struktur dan prinsip pengoperasian laser.

Karena fakta bahwa cahaya adalah fenomena gelombang, interferensi terjadi, sebagai akibatnya terbatas berkas cahaya tidak merambat ke satu arah, tetapi memiliki distribusi sudut yang terbatas, yaitu difraksi terjadi. Namun, dalam kasus di mana karakteristik dimensi transversal berkas cahaya cukup besar dibandingkan dengan panjang gelombang, seseorang dapat mengabaikan divergensi berkas cahaya dan menganggap bahwa itu merambat dalam satu arah tunggal: sepanjang berkas cahaya.

Optik gelombang adalah cabang optik yang menjelaskan perambatan cahaya, dengan mempertimbangkan sifat gelombangnya. Fenomena optik gelombang - interferensi, difraksi, polarisasi, dll.

Interferensi gelombang - penguatan timbal balik atau atenuasi amplitudo dua atau lebih gelombang koheren yang merambat secara bersamaan di ruang angkasa.

Difraksi gelombang adalah fenomena yang memanifestasikan dirinya sebagai penyimpangan dari hukum optik geometris selama perambatan gelombang.

Polarisasi - proses dan status yang terkait dengan pemisahan objek apa pun, terutama di ruang angkasa.

Dalam fisika, koherensi adalah korelasi (konsistensi) dari beberapa proses osilasi atau gelombang dalam waktu, yang memanifestasikan dirinya ketika mereka ditambahkan. Osilasi dikatakan koheren jika perbedaan antara fase-fasenya konstan dalam waktu dan ketika osilasi ditambahkan, diperoleh osilasi dengan frekuensi yang sama.

Jika beda fasa dari dua osilasi berubah sangat lambat, maka osilasi tersebut dikatakan koheren selama beberapa waktu. Waktu ini disebut waktu koherensi.

Koherensi spasial - koherensi osilasi yang terjadi pada waktu yang sama pada titik yang berbeda dalam bidang yang tegak lurus terhadap arah rambat gelombang.

Emisi terstimulasi - generasi foton baru selama transisi sistem kuantum (atom, molekul, nukleus, dll.) dari keadaan tereksitasi ke keadaan stabil (tingkat energi lebih rendah) di bawah pengaruh foton penginduksi, energi yang sama dengan perbedaan tingkat energi. Foton yang terbentuk memiliki energi, momentum, fase, dan polarisasi yang sama dengan foton penginduksi (yang tidak diserap).

Radiasi laser dapat terus menerus, dengan kekuatan konstan, atau berdenyut, mencapai kekuatan puncak yang sangat tinggi. Dalam beberapa skema, elemen kerja laser digunakan sebagai penguat optik untuk radiasi dari sumber lain.

Dasar fisik untuk pengoperasian laser adalah fenomena radiasi yang dirangsang (diinduksi). Inti dari fenomena ini adalah bahwa atom yang tereksitasi mampu memancarkan foton di bawah pengaruh foton lain tanpa penyerapannya, jika energi yang terakhir sama dengan perbedaan energi tingkat atom sebelum dan sesudah penyerapan. radiasi. Dalam hal ini, foton yang dipancarkan koheren dengan foton yang menyebabkan radiasi (itu adalah "salinan persisnya"). Ini adalah bagaimana cahaya diperkuat. Fenomena ini berbeda dari emisi spontan, di mana foton yang dipancarkan memiliki arah propagasi, polarisasi, dan fase yang acak.

Semua laser terdiri dari tiga bagian utama:

lingkungan aktif (bekerja);

sistem pemompaan (sumber energi);

resonator optik (mungkin tidak ada jika laser beroperasi dalam mode amplifier).

Masing-masing menyediakan pengoperasian laser untuk melakukan fungsi spesifiknya.

Optik geometris. Fenomena refleksi internal total. Membatasi sudut refleksi total. Kursus sinar. serat optik.

Optik geometris adalah cabang optik yang mempelajari hukum perambatan cahaya dalam media transparan dan prinsip membangun gambar selama perjalanan cahaya dalam sistem optik tanpa memperhitungkan sifat gelombangnya.

Pantulan internal total adalah pemantulan internal asalkan sudut datang melebihi beberapa sudut kritis. Dalam hal ini, gelombang datang dipantulkan sepenuhnya, dan nilai koefisien refleksi melebihi nilai tertinggi untuk permukaan yang dipoles. Koefisien pemantulan untuk pemantulan internal total tidak bergantung pada panjang gelombang.

Membatasi sudut refleksi internal total

Sudut datang di mana sinar bias mulai meluncur sepanjang antarmuka antara dua media tanpa transisi ke media optik lebih rapat

jalur sinar pada cermin, prisma dan lensa

Sinar cahaya dari sumber titik merambat ke segala arah. Dalam sistem optik, membungkuk ke belakang dan memantul dari antarmuka antara media, beberapa sinar dapat berpotongan lagi di beberapa titik. Suatu titik disebut bayangan titik. Ketika sinar dipantulkan cermin, hukum terpenuhi: "sinar pantul selalu terletak pada bidang yang sama dengan sinar datang dan normal ke permukaan pantul, yang melewati titik datang, dan sudut datang dikurangi dari normal ini sama dengan sudut pantul."

Serat optik - istilah ini berarti

cabang optik yang mempelajari fenomena fisik yang terjadi dan terjadi pada serat optik, atau

produk industri rekayasa presisi, yang meliputi komponen berbasis serat optik.

Perangkat serat optik termasuk laser, amplifier, multiplexer, demultiplexer, dan sejumlah lainnya. Komponen serat optik termasuk isolator, cermin, konektor, splitter, dll. Dasar dari perangkat serat optik adalah sirkuit optiknya - satu set komponen serat optik yang terhubung dalam urutan tertentu. Sirkuit optik dapat ditutup atau terbuka, dengan atau tanpa umpan balik.

Pada sudut datang cahaya tertentu $(\alpha )_(pad)=(\alpha )_(pred)$, yang disebut membatasi sudut, sudut bias sama dengan $\frac(\pi )(2),\ $dalam hal ini, sinar bias meluncur sepanjang antarmuka antara media, oleh karena itu, tidak ada sinar bias. Kemudian, dari hukum pembiasan, kita dapat menulis bahwa:

Gambar 1.

Dalam kasus refleksi total, persamaannya adalah:

tidak memiliki solusi di wilayah nilai nyata sudut bias ($(\alpha )_(pr)$). Dalam hal ini, $cos((\alpha )_(pr))$ adalah murni imajiner. Jika kita beralih ke Rumus Fresnel, maka akan lebih mudah untuk merepresentasikannya dalam bentuk:

di mana sudut datang dilambangkan dengan $\alpha $ (untuk singkatnya), $n$ adalah indeks bias medium tempat cahaya merambat.

Rumus Fresnel menunjukkan bahwa modul $\left|E_(otr\bot )\right|=\left|E_(otr\bot )\right|$, $\left|E_(otr//)\right|=\ left |E_(otr//)\right|$ yang artinya pantulannya "penuh".

Catatan 1

Perlu dicatat bahwa gelombang tidak homogen tidak hilang dalam medium kedua. Jadi, jika $\alpha =(\alpha )_0=(arcsin \left(n\right),\ then\ )$ $E_(pr\bot )=2E_(pr\bot ).$ tidak ada kasus. Karena rumus Fresnel berlaku untuk medan monokromatik, yaitu untuk proses tetap. Dalam hal ini, hukum kekekalan energi mensyaratkan bahwa perubahan rata-rata energi selama periode dalam medium kedua sama dengan nol. Gelombang dan fraksi energi yang sesuai menembus melalui antarmuka ke media kedua ke kedalaman dangkal dari urutan panjang gelombang dan bergerak di dalamnya sejajar dengan antarmuka dengan kecepatan fase yang kurang dari kecepatan fase gelombang di media kedua. Ini kembali ke lingkungan pertama pada titik yang diimbangi dari titik masuk.

Penetrasi gelombang ke medium kedua dapat diamati dalam percobaan. Intensitas gelombang cahaya dalam medium kedua hanya terlihat pada jarak yang lebih kecil dari panjang gelombang. Di dekat antarmuka tempat gelombang cahaya jatuh, yang mengalami pemantulan total, di sisi media kedua, cahaya lapisan tipis dapat dilihat jika ada zat fluoresen di media kedua.

Pemantulan total menyebabkan fatamorgana terjadi ketika permukaan bumi berada pada suhu tinggi. Jadi, total pantulan cahaya yang berasal dari awan menimbulkan kesan adanya genangan air di permukaan aspal yang dipanaskan.

Dalam refleksi normal, relasi $\frac(E_(otr\bot ))(E_(pad\bot ))$ dan $\frac(E_(otr//))(E_(pad//))$ selalu real . Di bawah refleksi total mereka kompleks. Artinya dalam hal ini fase gelombang mengalami lompatan, sedangkan berbeda dengan nol atau $\pi $. Jika gelombang terpolarisasi tegak lurus terhadap bidang datang, maka kita dapat menulis:

di mana $(\delta )_(\bot )$ adalah lompatan fase yang diinginkan. Menyamakan bagian nyata dan imajiner, kami memiliki:

Dari ekspresi (5) kita peroleh:

Dengan demikian, untuk gelombang yang terpolarisasi pada bidang datang, dapat diperoleh:

Lompatan fase $(\delta )_(//)$ dan $(\delta )_(\bot )$ tidak sama. Gelombang pantul akan terpolarisasi elips.

Penerapan refleksi total

Mari kita asumsikan bahwa dua media identik dipisahkan oleh celah udara tipis. Gelombang cahaya jatuh padanya dengan sudut yang lebih besar dari batasnya. Mungkin saja ia akan menembus celah udara sebagai gelombang yang tidak homogen. Jika ketebalan celah kecil, maka gelombang ini akan mencapai batas kedua zat dan tidak akan terlalu melemah. Setelah melewati celah udara ke dalam zat, gelombang akan berubah lagi menjadi homogen. Eksperimen semacam itu dilakukan oleh Newton. Ilmuwan menekan prisma lain, yang dipoles berbentuk bola, ke sisi miring dari prisma persegi panjang. Dalam hal ini, cahaya masuk ke prisma kedua tidak hanya di tempat mereka bersentuhan, tetapi juga di cincin kecil di sekitar kontak, di tempat di mana ketebalan celah sebanding dengan panjang gelombang panjang. Jika pengamatan dilakukan dalam cahaya putih, maka tepi cincin memiliki warna kemerahan. Ini memang seharusnya, karena kedalaman penetrasi sebanding dengan panjang gelombang (untuk sinar merah lebih besar daripada sinar biru). Dengan mengubah ketebalan celah, dimungkinkan untuk mengubah intensitas cahaya yang ditransmisikan. Fenomena ini membentuk dasar telepon ringan, yang dipatenkan oleh Zeiss. Dalam perangkat ini, membran transparan bertindak sebagai salah satu media, yang berosilasi di bawah aksi insiden suara di atasnya. Cahaya yang melewati celah udara berubah intensitas dalam waktu dengan perubahan kekuatan suara. Masuk ke fotosel, itu menghasilkan arus bolak-balik, yang berubah sesuai dengan perubahan kekuatan suara. Arus yang dihasilkan diperkuat dan digunakan lebih lanjut.

Fenomena penetrasi gelombang melalui celah tipis tidak khusus untuk optik. Hal ini dimungkinkan untuk gelombang alam apapun, jika kecepatan fase di celah lebih tinggi dari kecepatan fase di lingkungan. Fenomena ini sangat penting dalam fisika nuklir dan atom.

Fenomena pemantulan internal total digunakan untuk mengubah arah rambat cahaya. Untuk tujuan ini, prisma digunakan.

Contoh 1

Latihan: Berikan contoh fenomena refleksi total yang sering dijumpai.

Keputusan:

Seseorang dapat memberikan contoh seperti itu. Jika jalan raya sangat panas, maka suhu udara maksimum di dekat permukaan aspal dan menurun dengan bertambahnya jarak dari jalan raya. Ini berarti bahwa indeks bias udara minimal di permukaan dan meningkat dengan bertambahnya jarak. Akibatnya, sinar-sinar yang memiliki sudut kecil terhadap permukaan jalan raya menanggung pemantulan total. Jika Anda memusatkan perhatian Anda, saat mengemudi di dalam mobil, di bagian permukaan jalan raya yang sesuai, Anda dapat melihat sebuah mobil terbalik cukup jauh di depan.

Contoh 2

Latihan: Berapakah sudut Brewster untuk seberkas cahaya yang jatuh pada permukaan kristal jika sudut batas pantul total berkas ini pada antarmuka kristal udara adalah 400?

Keputusan:

\[(tg(\alpha )_b)=\frac(n)(n_v)=n\kiri(2.2\kanan).\]

Dari ekspresi (2.1) kami memiliki:

Kami mengganti sisi kanan ekspresi (2.3) ke dalam rumus (2.2), kami menyatakan sudut yang diinginkan:

\[(\alpha )_b=arctg\left(\frac(1)((sin \left((\alpha )_(pred)\right)\ ))\right).\]

Mari kita lakukan perhitungan:

\[(\alpha )_b=arctg\left(\frac(1)((sin \left(40()^\circ \right)\ ))\right)\approx 57()^\circ .\]

Menjawab:$(\alpha )_b=57()^\circ .$

KULIAH 23 OPTIK GEOMETRIK

KULIAH 23 OPTIK GEOMETRIK

1. Hukum pemantulan dan pembiasan cahaya.

2. Refleksi internal total. serat optik.

3. Lensa. Kekuatan optik lensa.

4. Aberasi lensa.

5. Konsep dan rumus dasar.

6. Tugas.

Ketika memecahkan banyak masalah yang berkaitan dengan perambatan cahaya, seseorang dapat menggunakan hukum optik geometris berdasarkan konsep berkas cahaya sebagai garis di mana energi gelombang cahaya merambat. Dalam medium homogen, sinar cahaya berbentuk bujursangkar. Optik geometris adalah kasus pembatas optik gelombang karena panjang gelombang cenderung nol (λ →0).

23.1. Hukum pemantulan dan pembiasan cahaya. Total refleksi internal, panduan cahaya

Hukum refleksi

pantulan cahaya- fenomena yang terjadi pada antarmuka antara dua media, akibatnya berkas cahaya mengubah arah rambatnya, tetap berada di media pertama. Sifat pemantulan tergantung pada rasio antara dimensi (h) ketidakteraturan permukaan pemantulan dan panjang gelombang (λ) radiasi insiden.

refleksi menyebar

Ketika ketidakteraturan ditempatkan secara acak, dan ukurannya sesuai dengan urutan panjang gelombang atau melebihinya, ada refleksi menyebar- penghamburan cahaya ke berbagai arah. Karena pantulan difus, benda tidak bercahaya menjadi terlihat ketika cahaya dipantulkan dari permukaannya.

Refleksi cermin

Jika dimensi ketidakteraturan kecil dibandingkan dengan panjang gelombang (h<< λ), то возникает направленное, или cermin, pantulan cahaya (Gbr. 23.1). Dalam hal ini, hukum berikut dipenuhi.

Berkas datang, sinar pantul, dan garis normal ke antarmuka antara dua media, yang ditarik melalui titik datang berkas, terletak pada bidang yang sama.

Sudut pantul sama dengan sudut datang :β = sebuah.

Beras. 23.1. Lintasan sinar dalam pemantulan spekuler

Hukum pembiasan

Ketika berkas cahaya jatuh pada antarmuka antara dua media transparan, itu dibagi menjadi dua sinar: dipantulkan dan dibiaskan(Gbr. 23.2). Sinar bias merambat di media kedua, mengubah arahnya. Sifat optik medium adalah mutlak

Beras. 23.2. Lintasan sinar pada pembiasan

Indeks bias, yang sama dengan rasio kecepatan cahaya dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya dalam medium ini:

Arah sinar bias tergantung pada rasio indeks bias dari dua media. Hukum pembiasan berikut terpenuhi.

Berkas datang, sinar bias, dan garis normal pada antarmuka antara dua media, yang ditarik melalui titik datang sinar, terletak pada bidang yang sama.

Rasio sinus sudut datang dengan sinus sudut bias adalah nilai konstanta yang sama dengan rasio indeks bias mutlak media kedua dan pertama:

23.2. refleksi internal total. serat optik

Pertimbangkan transisi cahaya dari media dengan indeks bias tinggi n 1 (optik lebih rapat) ke media dengan indeks bias lebih rendah n 2 (optik kurang rapat). Gambar 23.3 menunjukkan sinar datang pada antarmuka kaca-udara. Untuk kaca, indeks bias n 1 = 1,52; untuk udara n 2 = 1,00.

Beras. 23.3. Terjadinya refleksi internal total (n 1 > n 2)

Peningkatan sudut datang menyebabkan peningkatan sudut bias hingga sudut bias menjadi 90°. Dengan peningkatan lebih lanjut dalam sudut datang, sinar datang tidak dibiaskan, tetapi sepenuhnya tercermin dari antarmuka. Fenomena ini disebut refleksi internal total. Ini diamati ketika cahaya datang dari media yang lebih padat pada batas dengan media yang kurang rapat dan terdiri dari berikut ini.

Jika sudut datang melebihi sudut pembatas untuk media ini, maka tidak ada pembiasan pada antarmuka dan cahaya datang dipantulkan sepenuhnya.

Sudut datang yang membatasi ditentukan oleh hubungan

Jumlah intensitas sinar pantul dan sinar bias sama dengan intensitas sinar datang. Ketika sudut datang meningkat, intensitas sinar pantul meningkat, sedangkan intensitas sinar bias berkurang, dan untuk sudut datang pembatas menjadi sama dengan nol.

serat optik

Fenomena refleksi internal total digunakan dalam panduan cahaya fleksibel.

Jika cahaya diarahkan ke ujung serat kaca tipis yang dikelilingi oleh kelongsong dengan indeks bias sudut yang lebih rendah, maka cahaya akan merambat melalui serat, mengalami pemantulan total pada antarmuka kelongsong kaca. Serat seperti itu disebut panduan ringan. Tikungan pemandu cahaya tidak mengganggu lewatnya cahaya

Dalam panduan cahaya modern, hilangnya cahaya sebagai akibat dari penyerapannya sangat kecil (di urutan 10% per km), yang memungkinkan untuk menggunakannya dalam sistem komunikasi serat optik. Dalam kedokteran, bundel panduan cahaya tipis digunakan untuk membuat endoskopi, yang digunakan untuk pemeriksaan visual organ internal berongga (Gbr. 23.5). Jumlah serat dalam endoskop mencapai satu juta.

Dengan bantuan saluran pemandu cahaya terpisah, diletakkan dalam bundel umum, radiasi laser ditransmisikan untuk tujuan efek terapeutik pada organ internal.

Beras. 23.4. Perambatan sinar cahaya melalui serat

Beras. 23.5. endoskopi

Ada juga panduan cahaya alami. Sebagai contoh, pada tumbuhan herba, batang berperan sebagai pemandu cahaya yang membawa cahaya ke bagian bawah tanah tumbuhan. Sel-sel batang membentuk kolom paralel, yang mengingatkan pada desain pemandu lampu industri. Jika sebuah

untuk menerangi kolom seperti itu, memeriksanya melalui mikroskop, jelas bahwa dindingnya tetap gelap, dan bagian dalam setiap sel menyala terang. Kedalaman cahaya yang disampaikan dengan cara ini tidak melebihi 4-5 cm, tetapi bahkan panduan cahaya yang begitu pendek sudah cukup untuk memberikan cahaya ke bagian bawah tanah tanaman herba.

23.3. Lensa. Kekuatan optik lensa

Lensa - benda transparan, biasanya dibatasi oleh dua permukaan bola, yang masing-masing dapat cembung atau cekung. Garis lurus yang melalui pusat-pusat bola ini disebut sumbu optik utama lensa(kata rumah biasanya dihilangkan).

Lensa yang ketebalan maksimumnya lebih kecil dari jari-jari kedua permukaan bola disebut tipis.

Melewati lensa, berkas cahaya berubah arah - dibelokkan. Jika penyimpangannya ke samping sumbu optik, maka lensa tersebut disebut mengumpulkan jika tidak, lensa disebut penyebaran.

Setiap sinar datang pada lensa cembung yang sejajar sumbu optik, setelah dibiaskan, melewati titik pada sumbu optik (F), disebut fokus utama(Gbr. 23.6, a). Untuk lensa divergen, melalui lintasan fokus kelanjutan sinar bias (Gbr. 23.6, b).

Setiap lensa memiliki dua fokus yang terletak di kedua sisinya. Jarak fokus ke pusat lensa disebut panjang fokus utama(f).

Beras. 23.6. Fokus lensa konvergen (a) dan divergen (b)

Dalam rumus perhitungan, f diambil dengan tanda “+” untuk pertemuan lensa dan dengan tanda "-" untuk penyebaran lensa.

Kebalikan dari jarak fokus disebut kekuatan optik lensa: D = 1/f. Satuan daya optik - dioptri(dpt). 1 dioptri adalah kekuatan optik lensa yang memiliki jarak fokus 1 m.

kekuatan optik lensa tipis dan Focal length tergantung pada jari-jari bola dan indeks bias zat lensa relatif terhadap lingkungan:

dimana R 1 , R 2 - jari-jari kelengkungan permukaan lensa; n adalah indeks bias zat lensa relatif terhadap lingkungan; tanda "+" diambil untuk cembung permukaan, dan tanda "-" - untuk cekung. Salah satu permukaan mungkin datar. Dalam hal ini, ambil R = , 1/R = 0.

Lensa digunakan untuk mengambil gambar. Perhatikan sebuah benda yang terletak tegak lurus terhadap sumbu optik lensa konvergen, dan buatlah bayangan dari titik atasnya A. Bayangan seluruh benda juga akan tegak lurus terhadap sumbu lensa. Tergantung pada posisi objek relatif terhadap lensa, dua kasus pembiasan sinar dimungkinkan, ditunjukkan pada Gambar. 23.7.

1. Jika jarak benda ke lensa melebihi jarak fokus f, maka sinar yang dipancarkan oleh titik A, setelah melewati lensa memotong di titik A, yang disebut gambar yang sebenarnya. Gambar yang sebenarnya diperoleh terbalik.

2. Jika jarak benda ke lensa kurang dari jarak fokus f, maka sinar yang dipancarkan oleh titik A, setelah melewati lensa balapan-

Beras. 23.7. Bayangan nyata (a) dan imajiner (b) diberikan oleh lensa konvergen

jalan-jalan dan di titik A" ekstensi mereka berpotongan. Titik ini disebut gambar imajiner. Gambar imajiner diperoleh langsung.

Sebuah lensa divergen memberikan bayangan maya dari sebuah benda di semua posisinya (Gbr. 23.8).

Beras. 23.8. Bayangan maya yang diberikan oleh lensa divergen

Untuk menghitung gambar digunakan rumus lensa, yang menetapkan hubungan antara ketentuan-ketentuan poin dan dia Gambar-gambar

di mana f adalah panjang fokus (untuk lensa divergen negatif) a 1 - jarak dari objek ke lensa; a 2 adalah jarak dari bayangan ke lensa (tanda "+" diambil untuk bayangan nyata, dan tanda "-" untuk bayangan maya).

Beras. 23.9. Opsi Formula Lensa

Perbandingan ukuran bayangan dengan ukuran benda disebut peningkatan linier:

Kenaikan linier dihitung dengan rumus k = a 2 / a 1. lensa (genap tipis) akan memberikan gambar yang "benar", mematuhi rumus lensa, hanya jika kondisi berikut terpenuhi:

Indeks bias lensa tidak bergantung pada panjang gelombang cahaya, atau cahaya cukup monokromatik.

Saat menggunakan lensa pencitraan nyata subjek, pembatasan ini, sebagai suatu peraturan, tidak terpenuhi: ada dispersi; beberapa titik objek terletak jauh dari sumbu optik; berkas cahaya datang tidak paraksial, lensa tidak tipis. Semua ini mengarah ke distorsi gambar-gambar. Untuk mengurangi distorsi, lensa instrumen optik dibuat dari beberapa lensa yang terletak berdekatan satu sama lain. Kekuatan optik lensa tersebut sama dengan jumlah kekuatan optik lensa:

23.4. Aberasi lensa

penyimpangan adalah nama umum untuk kesalahan gambar yang terjadi saat menggunakan lensa. penyimpangan (dari bahasa Latin "aberratio"- penyimpangan), yang hanya muncul dalam cahaya non-monokromatik, disebut berwarna. Semua jenis penyimpangan lainnya adalah monokromatik karena manifestasinya tidak terkait dengan komposisi spektral kompleks cahaya nyata.

1. Aberasi bulat- monokromatik penyimpangan karena fakta bahwa bagian ekstrem (perifer) lensa menyimpangkan sinar yang datang dari sumber titik lebih kuat daripada bagian tengahnya. Akibatnya, daerah perifer dan tengah lensa membentuk gambar yang berbeda (masing-masing S 2 dan S "2) dari sumber titik S 1 (Gbr. 23.10). Oleh karena itu, pada posisi layar mana pun, gambar di atasnya diperoleh berupa titik terang.

Penyimpangan semacam ini dihilangkan dengan menggunakan sistem lensa cekung dan cembung.

Beras. 23.10. Penyimpangan bola

2. Astigmatisme- monokromatik aberasi, yang terdiri dari fakta bahwa gambar suatu titik memiliki bentuk bintik elips, yang, pada posisi tertentu dari bidang gambar, merosot menjadi segmen.

Astigmatisme balok miring memanifestasikan dirinya ketika sinar yang berasal dari suatu titik membuat sudut yang signifikan dengan sumbu optik. Pada Gambar 23.11, sumber titik terletak pada sumbu optik sekunder. Dalam hal ini, dua bayangan muncul dalam bentuk segmen garis lurus yang terletak tegak lurus satu sama lain di bidang I dan II. Gambar sumber hanya dapat diperoleh dalam bentuk titik buram antara bidang I dan II.

Silindris karena asimetri sistem optik. Jenis astigmatisme ini terjadi ketika simetri sistem optik sehubungan dengan berkas cahaya rusak karena desain sistem itu sendiri. Dengan aberasi ini, lensa membuat gambar di mana kontur dan garis yang diorientasikan ke arah yang berbeda memiliki ketajaman yang berbeda. Hal ini terlihat pada lensa silindris (Gbr. 23.11, b).

Lensa silindris membentuk bayangan linier dari objek titik.

Beras. 23.11. Silindris: balok miring (a); karena silindris lensa (b)

Pada mata, astigmatisme terbentuk ketika ada asimetri pada kelengkungan lensa dan sistem kornea. Untuk mengoreksi astigmatisme, digunakan kacamata yang memiliki kelengkungan berbeda ke arah yang berbeda.

3. Distorsi(distorsi). Ketika sinar yang dikirim oleh objek membuat sudut besar dengan sumbu optik, jenis lain ditemukan monokromatik penyimpangan - distorsi. Dalam hal ini, kesamaan geometris antara objek dan gambar dilanggar. Alasannya adalah bahwa pada kenyataannya perbesaran linier yang diberikan oleh lensa tergantung pada sudut datang sinar. Akibatnya, gambar kotak persegi mengambil baik bantal-, atau berbentuk tong lihat (Gbr. 23.12).

Untuk memerangi distorsi, sistem lensa dengan distorsi berlawanan dipilih.

Beras. 23.12. Distorsi: a - bantalan bantalan, b - laras

4. Aberasi kromatik memanifestasikan dirinya dalam kenyataan bahwa seberkas cahaya putih yang memancar dari suatu titik memberikan gambarnya dalam bentuk lingkaran pelangi, sinar ungu berpotongan lebih dekat ke lensa daripada yang merah (Gbr. 23.13).

Alasan untuk aberasi kromatik adalah ketergantungan indeks bias suatu zat pada panjang gelombang cahaya datang (dispersi). Untuk mengoreksi aberasi ini dalam optik, digunakan lensa yang terbuat dari kacamata dengan dispersi yang berbeda (akromat, apokromat).

Beras. 23.13. Aberasi kromatik

23.5. Konsep dan rumus dasar

Lanjutan tabel

Akhir meja

23.6. tugas

1. Mengapa gelembung udara bersinar di dalam air?

Menjawab: karena pantulan cahaya pada antarmuka air-udara.

2. Mengapa sendok tampak membesar dalam segelas air berdinding tipis?

Menjawab: Air dalam gelas bertindak sebagai lensa konvergen silinder. Kami melihat gambar imajiner yang diperbesar.

3. Kekuatan optik lensa adalah 3 dioptri. Berapakah jarak fokus lensa tersebut? Nyatakan jawaban Anda dalam cm.

Keputusan

D \u003d 1 / f, f \u003d 1 / D \u003d 1/3 \u003d 0,33 m. Menjawab: f = 33cm.

4. Panjang fokus kedua lensa adalah sama, berturut-turut: f = +40 cm, f 2 = -40 cm Tentukan kekuatan optiknya.

6. Bagaimana cara menentukan panjang fokus lensa konvergen dalam cuaca cerah?

Keputusan

Jarak Matahari ke Bumi sangat jauh sehingga semua sinar yang jatuh pada lensa sejajar satu sama lain. Jika Anda mendapatkan bayangan Matahari di layar, maka jarak lensa ke layar akan sama dengan panjang fokus.

7. Untuk lensa dengan jarak fokus 20 cm, tentukan jarak ke benda di mana ukuran linier bayangan nyata adalah: a) dua kali lebih besar dari ukuran benda; b) sama dengan ukuran benda; c) setengah ukuran benda.

8. Kekuatan optik lensa untuk orang dengan penglihatan normal adalah 25 dioptri. Indeks bias 1.4. Hitung jari-jari kelengkungan lensa jika diketahui bahwa satu jari-jari kelengkungan adalah dua kali jari-jari lainnya.

Pertama, mari kita berfantasi sedikit. Bayangkan suatu hari musim panas SM, seorang pria primitif berburu ikan dengan tombak. Dia memperhatikan posisinya, membidik dan menyerang untuk beberapa alasan sama sekali tidak di tempat ikan itu terlihat. Dirindukan? Tidak, nelayan memiliki mangsa di tangannya! Masalahnya adalah nenek moyang kita secara intuitif memahami topik yang akan kita pelajari sekarang. Dalam kehidupan sehari-hari, kita melihat sendok yang dicelupkan ke dalam segelas air tampak bengkok, ketika kita melihat melalui toples kaca, benda tampak bengkok. Kami akan mempertimbangkan semua pertanyaan ini dalam pelajaran, yang temanya adalah: “Pembiasan cahaya. Hukum pembiasan cahaya. Refleksi internal total.

Dalam pelajaran sebelumnya, kita berbicara tentang nasib sinar dalam dua kasus: apa yang terjadi jika sinar cahaya merambat dalam media yang homogen transparan? Jawaban yang benar adalah bahwa itu akan menyebar dalam garis lurus. Dan apa yang akan terjadi ketika seberkas cahaya jatuh pada antarmuka antara dua media? Dalam pelajaran terakhir kita berbicara tentang sinar pantul, hari ini kita akan mempertimbangkan bagian dari berkas cahaya yang diserap oleh medium.

Bagaimana nasib berkas yang telah menembus dari media transparan optik pertama ke media transparan optik kedua?

Beras. 1. Pembiasan cahaya

Jika sinar jatuh pada antarmuka antara dua media transparan, maka sebagian energi cahaya kembali ke media pertama, menciptakan sinar yang dipantulkan, dan bagian lainnya masuk ke media kedua dan, sebagai aturan, mengubah arahnya.

Perubahan arah rambat cahaya dalam hal perjalanannya melalui antarmuka antara dua media disebut pembiasan cahaya(Gbr. 1).

Beras. 2. Sudut datang, refraksi, dan refleksi

Pada Gambar 2 kita melihat sinar datang, sudut datang akan dilambangkan dengan . Berkas yang akan mengatur arah sinar bias disebut sinar bias. Sudut antara tegak lurus terhadap antarmuka antara media, dipulihkan dari titik datang, dan sinar bias disebut sudut bias, pada gambar ini adalah sudut . Untuk melengkapi gambar, kami juga memberikan gambar sinar pantul dan, karenanya, sudut pantul β. Apa hubungan antara sudut datang dan sudut bias, apakah mungkin untuk memprediksi, mengetahui sudut datang dan dari media mana berkas dilewatkan ke mana, apa yang akan menjadi sudut bias? Ternyata kamu bisa!

Kami memperoleh hukum yang secara kuantitatif menggambarkan hubungan antara sudut datang dan sudut bias. Mari kita gunakan prinsip Huygens, yang mengatur perambatan gelombang dalam medium. Hukum terdiri dari dua bagian.

Sinar datang, sinar bias, dan garis tegak lurus yang dikembalikan ke titik datang terletak pada bidang yang sama.

Rasio sinus sudut datang dengan sinus sudut bias adalah nilai konstan untuk dua media yang diberikan dan sama dengan rasio kecepatan cahaya di media ini.

Hukum ini disebut hukum Snell, menurut ilmuwan Belanda yang pertama kali merumuskannya. Penyebab terjadinya pembiasan adalah perbedaan kecepatan cahaya pada medium yang berbeda. Anda dapat memverifikasi validitas hukum pembiasan dengan mengarahkan seberkas cahaya secara eksperimental pada sudut yang berbeda ke antarmuka antara dua media dan mengukur sudut datang dan pembiasan. Jika kita mengubah sudut-sudut ini, mengukur sinus dan menemukan rasio sinus sudut-sudut ini, kita akan yakin bahwa hukum pembiasan memang valid.

Bukti hukum pembiasan menggunakan prinsip Huygens adalah konfirmasi lain dari sifat gelombang cahaya.

Indeks bias relatif n 21 menunjukkan berapa kali kecepatan cahaya V1 dalam medium pertama berbeda dari kecepatan cahaya V2 dalam medium kedua.

Indeks bias relatif adalah demonstrasi yang jelas dari fakta bahwa alasan perubahan arah cahaya ketika melewati dari satu medium ke medium lain adalah perbedaan kecepatan cahaya di dua media. Istilah "kerapatan optik suatu media" sering digunakan untuk mengkarakterisasi sifat optik suatu media (Gbr. 3).

Beras. 3. Kerapatan optik medium (α > )

Jika berkas melewati dari medium dengan kecepatan cahaya yang lebih tinggi ke medium dengan kecepatan cahaya yang lebih rendah, maka, seperti dapat dilihat dari Gambar 3 dan hukum pembiasan cahaya, itu akan ditekan terhadap tegak lurus, yaitu , sudut bias lebih kecil dari sudut datang. Dalam hal ini, berkas dikatakan telah berpindah dari media optik yang kurang rapat ke media yang lebih rapat secara optik. Contoh: dari udara ke air; dari air ke gelas.

Situasi sebaliknya juga mungkin terjadi: kecepatan cahaya di medium pertama lebih kecil dari kecepatan cahaya di medium kedua (Gbr. 4).

Beras. 4. Kerapatan optik medium (α< γ)

Kemudian sudut bias akan lebih besar dari sudut datang, dan transisi seperti itu akan dikatakan terjadi dari media yang lebih rapat secara optik ke media yang kurang rapat secara optik (dari kaca ke air).

Kerapatan optik dari dua media dapat berbeda cukup signifikan, sehingga situasi yang ditunjukkan dalam foto (Gbr. 5) menjadi mungkin:

Beras. 5. Perbedaan antara kerapatan optik media

Perhatikan bagaimana kepala dipindahkan relatif terhadap tubuh, yang berada dalam cairan, dalam media dengan kepadatan optik yang lebih tinggi.

Namun, indeks bias relatif tidak selalu merupakan karakteristik yang nyaman untuk bekerja, karena itu tergantung pada kecepatan cahaya di media pertama dan kedua, tetapi bisa ada banyak kombinasi dan kombinasi dua media (air - udara, kaca). - berlian, gliserin - alkohol , gelas - air dan sebagainya). Tabel akan sangat rumit, akan merepotkan untuk bekerja, dan kemudian satu lingkungan absolut diperkenalkan, dibandingkan dengan kecepatan cahaya di lingkungan lain yang dibandingkan. Vakum dipilih sebagai yang mutlak dan kecepatan cahaya dibandingkan dengan kecepatan cahaya dalam vakum.

Indeks bias mutlak medium n- ini adalah nilai yang mencirikan kepadatan optik medium dan sama dengan rasio kecepatan cahaya Dengan dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya dalam media tertentu.

Indeks bias mutlak lebih nyaman untuk bekerja, karena kita selalu tahu kecepatan cahaya dalam ruang hampa, itu sama dengan 3·108 m/s dan merupakan konstanta fisik universal.

Indeks bias mutlak tergantung pada parameter eksternal: suhu, kepadatan, dan juga pada panjang gelombang cahaya, sehingga tabel biasanya menunjukkan indeks bias rata-rata untuk rentang panjang gelombang tertentu. Jika kita membandingkan indeks bias udara, air dan kaca (Gbr. 6), kita melihat bahwa indeks bias udara mendekati satu, jadi kita akan menganggapnya sebagai satu unit ketika menyelesaikan masalah.

Beras. 6. Tabel indeks bias absolut untuk media yang berbeda

Sangat mudah untuk mendapatkan hubungan antara indeks bias absolut dan relatif media.

Indeks bias relatif, yaitu untuk berkas yang melewati dari medium satu ke medium dua, sama dengan rasio indeks bias mutlak pada medium kedua dengan indeks bias mutlak pada medium pertama.

Sebagai contoh: = ≈ 1,16

Jika indeks bias mutlak kedua media hampir sama, ini berarti indeks bias relatif selama transisi dari satu media ke media lain akan sama dengan satu, yaitu berkas cahaya sebenarnya tidak dibiaskan. Misalnya, ketika berpindah dari minyak adas manis ke permata, beryl praktis tidak akan menyimpang cahaya, yaitu, ia akan berperilaku seperti ketika melewati minyak adas manis, karena indeks biasnya masing-masing adalah 1,56 dan 1,57, sehingga permata dapat cara bersembunyi dalam cairan, itu tidak akan terlihat.

Jika Anda menuangkan air ke dalam gelas transparan dan melihat melalui dinding kaca ke dalam cahaya, maka kita akan melihat kemilau keperakan dari permukaan karena fenomena refleksi internal total, yang akan dibahas sekarang. Ketika berkas cahaya melewati dari media optik yang lebih rapat ke media optik yang kurang rapat, efek yang menarik dapat diamati. Untuk kepastian, kita akan menganggap bahwa cahaya berpindah dari air ke udara. Mari kita asumsikan bahwa ada sumber titik cahaya S di kedalaman reservoir, memancarkan sinar ke segala arah. Misalnya, seorang penyelam menyorotkan senter.

Balok SO 1 jatuh di permukaan air dengan sudut terkecil, sinar ini dibiaskan sebagian - balok O 1 A 1 dan sebagian dipantulkan kembali ke dalam air - sinar O 1 B 1. Dengan demikian, sebagian energi sinar datang ditransfer ke sinar bias, dan bagian energi yang tersisa ditransfer ke sinar pantul.

Beras. 7. Total refleksi internal

Sinar SO 2, yang sudut datangnya lebih besar, juga dibagi menjadi dua sinar: dibiaskan dan dipantulkan, tetapi energi sinar asli didistribusikan di antara mereka dengan cara yang berbeda: sinar bias O 2 A 2 akan lebih redup daripada sinar sinar O 1 A 1, yaitu, ia akan menerima fraksi energi yang lebih kecil, dan sinar pantul O 2 V 2, masing-masing, akan lebih terang daripada sinar O 1 V 1, yaitu, ia akan menerima bagian yang lebih besar dari energi. Ketika sudut datang meningkat, keteraturan yang sama dilacak - bagian yang meningkat dari energi sinar datang ke sinar yang dipantulkan dan bagian yang lebih kecil ke sinar yang dibiaskan. Sinar bias menjadi redup dan pada titik tertentu menghilang sepenuhnya, penghilangan ini terjadi ketika sudut datang tercapai, yang sesuai dengan sudut bias 90 0 . Dalam situasi ini, sinar bias OA harus sejajar dengan permukaan air, tetapi tidak ada yang pergi - semua energi sinar datang SO pergi sepenuhnya ke sinar pantul OB. Secara alami, dengan peningkatan lebih lanjut dalam sudut datang, sinar yang dibiaskan tidak akan ada. Fenomena yang dijelaskan adalah refleksi internal total, yaitu, media optik yang lebih padat pada sudut yang dipertimbangkan tidak memancarkan sinar dari dirinya sendiri, semuanya dipantulkan di dalamnya. Sudut di mana fenomena ini terjadi disebut membatasi sudut refleksi internal total.

Nilai sudut pembatas mudah ditemukan dari hukum pembiasan:

= => = arcsin, untuk air 49 0

Aplikasi yang paling menarik dan populer dari fenomena refleksi internal total adalah yang disebut pandu gelombang, atau serat optik. Ini persis cara pensinyalan yang digunakan oleh perusahaan telekomunikasi modern di Internet.

Kami mendapatkan hukum pembiasan cahaya, memperkenalkan konsep baru - indeks bias relatif dan absolut, dan juga menemukan fenomena refleksi internal total dan aplikasinya, seperti serat optik. Anda dapat mengkonsolidasikan pengetahuan dengan memeriksa tes dan simulator yang relevan di bagian pelajaran.

Mari kita dapatkan bukti hukum pembiasan cahaya menggunakan prinsip Huygens. Penting untuk dipahami bahwa penyebab pembiasan adalah perbedaan kecepatan cahaya di dua media yang berbeda. Mari kita nyatakan kecepatan cahaya di medium pertama V 1 , dan di medium kedua - V 2 (Gbr. 8).

Beras. 8. Bukti hukum pembiasan cahaya

Biarkan gelombang cahaya pesawat jatuh pada antarmuka datar antara dua media, misalnya, dari udara ke air. Permukaan gelombang AC tegak lurus terhadap sinar dan , antarmuka antara media MN pertama mencapai balok , dan balok mencapai permukaan yang sama setelah selang waktu t, yang akan sama dengan lintasan SW dibagi dengan kecepatan cahaya di media pertama.

Oleh karena itu, pada saat gelombang sekunder di titik B baru mulai tereksitasi, gelombang dari titik A sudah berbentuk belahan bumi dengan jari-jari AD, yang sama dengan kecepatan cahaya di medium kedua dengan t: AD = t, yaitu prinsip Huygens dalam aksi visual . Permukaan gelombang dari gelombang yang dibiaskan dapat diperoleh dengan menggambar garis singgung permukaan ke semua gelombang sekunder dalam medium kedua, yang pusatnya terletak pada antarmuka antara media, dalam hal ini adalah bidang BD, itu adalah selubung dari gelombang sekunder. Sudut datang balok sama dengan sudut CAB dalam segitiga ABC, sisi salah satu sudut ini tegak lurus dengan sisi yang lain. Oleh karena itu, SW akan sama dengan kecepatan cahaya di medium pertama sebesar t

CB = t = AB sin

Pada gilirannya, sudut bias akan sama dengan sudut ABD pada segitiga ABD, oleh karena itu:

AD = t = AB sin

Membagi ekspresi istilah dengan istilah, kita mendapatkan:

n adalah nilai konstanta yang tidak bergantung pada sudut datang.

Kami telah memperoleh hukum pembiasan cahaya, sinus sudut datang ke sinus sudut bias adalah nilai konstan untuk dua media yang diberikan dan sama dengan rasio kecepatan cahaya di dua media yang diberikan.

Sebuah kapal kubik dengan dinding buram terletak sedemikian rupa sehingga mata pengamat tidak melihat dasarnya, tetapi sepenuhnya melihat dinding CD kapal. Berapa banyak air yang harus dituangkan ke dalam bejana agar pengamat dapat melihat benda F yang terletak pada jarak b = 10 cm dari sudut D? Tepi kapal = 40 cm (Gbr. 9).

Apa yang sangat penting dalam menyelesaikan masalah ini? Anggaplah karena mata tidak melihat bagian bawah bejana, tetapi melihat titik terjauh dari dinding samping, dan bejana berbentuk kubus, maka sudut datang balok pada permukaan air ketika kita menuangkannya akan sama dengan 45 0.

Beras. 9. Tugas ujian

Balok jatuh ke titik F, yang berarti kita melihat objek dengan jelas, dan garis putus-putus hitam menunjukkan arah sinar jika tidak ada air, yaitu ke titik D. Dari segitiga NFC, garis singgung sudut , garis singgung sudut bias, adalah rasio kaki yang berlawanan dengan kaki yang berdekatan atau, berdasarkan gambar, h dikurangi b dibagi dengan h.

tg = = , h adalah tinggi zat cair yang kita tuangkan;

Fenomena paling intens dari refleksi internal total digunakan dalam sistem serat optik.

Beras. 10. Serat optik

Jika seberkas cahaya diarahkan ke ujung tabung kaca padat, maka setelah beberapa kali pemantulan internal total, sinar akan muncul dari sisi tabung yang berlawanan. Ternyata tabung gelas merupakan penghantar gelombang cahaya atau pandu gelombang. Ini akan terjadi apakah tabung itu lurus atau melengkung (Gambar 10). Panduan cahaya pertama, ini adalah nama kedua pemandu gelombang, digunakan untuk menerangi tempat-tempat yang sulit dijangkau (selama penelitian medis, ketika cahaya disuplai ke salah satu ujung pemandu cahaya, dan ujung lainnya menerangi tempat yang tepat) . Aplikasi utama adalah obat-obatan, defectoscopy motor, bagaimanapun, pandu gelombang tersebut paling banyak digunakan dalam sistem transmisi informasi. Frekuensi pembawa gelombang cahaya adalah satu juta kali frekuensi sinyal radio, yang berarti bahwa jumlah informasi yang dapat kita pancarkan menggunakan gelombang cahaya adalah jutaan kali lebih besar daripada jumlah informasi yang ditransmisikan oleh gelombang radio. Ini adalah kesempatan bagus untuk menyampaikan sejumlah besar informasi dengan cara yang sederhana dan murah. Sebagai aturan, informasi ditransmisikan melalui kabel serat menggunakan radiasi laser. Serat optik sangat diperlukan untuk transmisi sinyal komputer yang cepat dan berkualitas tinggi yang mengandung sejumlah besar informasi yang ditransmisikan. Dan inti dari semua ini terletak pada fenomena sederhana dan umum seperti pembiasan cahaya.

Bibliografi

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. Fisika (tingkat dasar) - M.: Mnemozina, 2012.
2. Gendenstein L.E., Dick Yu.I. Fisika kelas 10. - M.: Mnemosyne, 2014.
3. Kikoin I.K., Kikoin A.K. Fisika - 9, Moskow, Pendidikan, 1990.

1. edu.glavsprav.ru ().
2. Nvtc.ee ().
3. Raal100.narod.ru ().
4. Optika.ucoz.ru ().

Pekerjaan rumah

1. Definisi pembiasan cahaya.
2. Sebutkan penyebab terjadinya pembiasan cahaya!
3. Sebutkan aplikasi yang paling populer dari refleksi internal total.