Refleksi internal total

refleksi internal- fenomena pemantulan 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 bergantung 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 tercermin 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 optik kurang rapat dengan kembali sepenuhnya ke medium dari mana ia jatuh. [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

Ketika gelombang merambat dalam medium, termasuk yang elektromagnetik, untuk menemukan muka gelombang baru setiap saat, gunakan prinsip Huygens.

Setiap titik muka gelombang merupakan sumber gelombang sekunder.

Dalam medium isotropik homogen, permukaan gelombang gelombang sekunder berbentuk bola dengan jari-jari v × Dt, di mana v adalah kecepatan rambat gelombang dalam medium. Dengan melakukan selubung muka gelombang dari gelombang sekunder, kita memperoleh muka gelombang baru pada waktu tertentu (Gbr. 7.1, a, b).

Hukum refleksi

Menggunakan prinsip Huygens, seseorang dapat membuktikan hukum pemantulan gelombang elektromagnetik pada antarmuka antara dua dielektrik.

Sudut datang sama dengan sudut pantul. Sinar datang dan sinar pantul, bersama-sama dengan tegak lurus antarmuka antara dua dielektrik, terletak pada bidang yang sama. a = b. (7.1)

Biarkan gelombang cahaya bidang jatuh pada antarmuka SD datar antara dua media (balok 1 dan 2, Gambar 7.2). Sudut a antara balok dan tegak lurus LED disebut sudut datang. Jika pada waktu tertentu bagian depan gelombang datang OB mencapai titik O, maka menurut prinsip Huygens, titik ini

Beras. 7.2

mulai memancarkan gelombang sekunder. Selama waktu Dt = IN 1 /v sinar datang 2 mencapai t O 1 . Selama waktu yang sama, bagian depan gelombang sekunder, setelah refleksi di titik O, merambat dalam medium yang sama, mencapai titik-titik belahan bumi, jari-jari OA \u003d v Dt \u003d BO 1. Bagian depan gelombang baru digambarkan oleh bidang AO 1, dan arah rambat diwakili oleh sinar OA. Sudut b disebut sudut pantul. Dari persamaan segitiga OAO 1 dan OBO 1, berlaku hukum pemantulan: sudut datang sama dengan sudut pantul.

Hukum pembiasan

Medium homogen optis 1 dicirikan oleh: , (7.2)

Rasio n 2 / n 1 \u003d n 21 (7,4)

ditelepon

(7.5)

Untuk vakum n = 1.

Karena dispersi (frekuensi cahaya n » 10 14 Hz), misalnya untuk air n = 1,33, dan bukan n = 9 (e = 81), sebagai berikut dari elektrodinamika untuk frekuensi rendah. Jika kecepatan rambat cahaya dalam medium pertama adalah v 1, dan pada medium kedua - v 2,

Beras. 7.3

maka selama waktu Dt gelombang bidang datang melewati jarak AO 1 dalam medium pertama AO 1 = v 1 Dt. Bagian depan gelombang sekunder, tereksitasi dalam medium kedua (sesuai dengan prinsip Huygens), mencapai titik-titik belahan bumi, yang jari-jarinya adalah OB = v 2 Dt. Bagian depan baru gelombang yang merambat di medium kedua digambarkan oleh bidang BO 1 (Gbr. 7.3), dan arah rambatnya diwakili oleh sinar OB dan O 1 C (tegak lurus dengan muka gelombang). Sudut b antara balok OB dan normal terhadap antarmuka antara dua dielektrik di titik O disebut sudut bias. Dari segitiga OAO 1 dan OBO 1 dapat disimpulkan bahwa AO 1 \u003d OO 1 sin a, OB \u003d OO 1 sin b.

Sikap mereka mengungkapkan hukum pembiasan(hukum Snell):

. (7.6)

Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias sama dengan indeks bias relatif kedua media.

Refleksi internal total

Beras. 7.4

Menurut hukum pembiasan, pada antarmuka antara dua media, seseorang dapat mengamati refleksi internal total, jika n 1 > n 2, yaitu b >Рa (Gbr. 7.4). Oleh karena itu, ada sudut datang yang membatasi a pr ketika b = 90 0 . Kemudian hukum pembiasan (7.6) mengambil bentuk berikut:

sin a pr \u003d, (sin 90 0 \u003d 1) (7.7)

Dengan peningkatan lebih lanjut dalam sudut datang a > a pr, cahaya sepenuhnya dipantulkan dari antarmuka antara dua media.

Fenomena seperti itu disebut refleksi internal total dan banyak digunakan dalam optik, misalnya, untuk mengubah arah sinar cahaya (Gbr. 7. 5, a, b).

Ini digunakan dalam teleskop, teropong, serat optik dan instrumen optik lainnya.

Dalam proses gelombang klasik, seperti fenomena refleksi internal total gelombang elektromagnetik, fenomena yang mirip dengan efek terowongan dalam mekanika kuantum diamati, yang dikaitkan dengan sifat gelombang sel dari partikel.

Memang, selama transisi cahaya dari satu media ke media lain, pembiasan cahaya diamati, terkait dengan perubahan kecepatan rambatnya di berbagai media. Pada antarmuka antara dua media, seberkas cahaya dibagi menjadi dua: dibiaskan dan dipantulkan.

Seberkas cahaya jatuh tegak lurus pada permukaan 1 prisma kaca persegi panjang sama kaki dan, tanpa dibiaskan, jatuh pada permukaan 2, pemantulan internal total diamati, karena sudut datang (Ða = 45 0) dari sinar pada wajah 2 adalah lebih besar dari sudut pembatas refleksi internal total (untuk kaca n 2 = 1,5; a pr = 42 0).

Jika prisma yang sama diletakkan pada jarak tertentu H~l/2 dari muka 2, maka berkas cahaya melewati muka 2* dan keluar dari prisma melalui muka 1* sejajar dengan datangnya sinar pada muka 1. Intensitas J dari fluks cahaya yang ditransmisikan berkurang secara eksponensial dengan meningkatnya celah h antara prisma menurut hukum:

,

di mana w adalah beberapa probabilitas sinar melewati media kedua; d adalah koefisien tergantung pada indeks bias zat; l adalah panjang gelombang cahaya datang

Oleh karena itu, penetrasi cahaya ke wilayah "terlarang" adalah analogi optik dari efek terowongan kuantum.

Fenomena pemantulan internal total memang lengkap, karena dalam hal ini semua energi cahaya datang dipantulkan pada antarmuka antara dua media daripada ketika dipantulkan, misalnya, dari permukaan cermin logam. Dengan menggunakan fenomena ini, seseorang dapat melacak analogi lain antara pembiasan dan pemantulan cahaya, di satu sisi, dan radiasi Vavilov-Cherenkov, di sisi lain.

INTERFERENSI GELOMBANG

7.2.1. Peran vektor dan

Dalam praktiknya, beberapa gelombang dapat merambat secara bersamaan di media nyata. Sebagai hasil dari penambahan gelombang, sejumlah fenomena menarik diamati: interferensi, difraksi, pemantulan, dan pembiasan gelombang dll.

Fenomena gelombang ini adalah karakteristik tidak hanya untuk gelombang mekanik, tetapi juga untuk listrik, magnet, cahaya, dll. Semua partikel elementer juga menunjukkan sifat gelombang, yang telah dibuktikan oleh mekanika kuantum.

Salah satu fenomena gelombang yang paling menarik, yang diamati ketika dua atau lebih gelombang merambat dalam medium, disebut interferensi. Medium homogen optis 1 dicirikan oleh: indeks bias mutlak , (7.8)

di mana c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa; v 1 - kecepatan cahaya di medium pertama.

Medium 2 dicirikan oleh indeks bias absolut

di mana v2 adalah kecepatan cahaya dalam medium kedua.

Rasio (7.10)

ditelepon indeks bias relatif medium kedua relatif terhadap yang pertama. Untuk dielektrik transparan, di mana m = 1, menggunakan teori Maxwell, atau

dimana e 1 , e 2 adalah permitivitas media pertama dan kedua.

Untuk vakum, n = 1. Karena dispersi (frekuensi cahaya n » 10 14 Hz), misalnya untuk air, n = 1,33, dan bukan n = 9 (e = 81), sebagai berikut dari elektrodinamika untuk frekuensi rendah. Cahaya adalah gelombang elektromagnetik. Oleh karena itu, medan elektromagnetik ditentukan oleh vektor dan , yang mencirikan kekuatan medan listrik dan magnet, masing-masing. Namun, dalam banyak proses interaksi cahaya dengan materi, seperti efek cahaya pada organ penglihatan, fotosel dan perangkat lain, peran yang menentukan dimiliki oleh vektor, yang dalam optik disebut vektor cahaya.

Perambatan gelombang elektromagnetik di berbagai media mematuhi hukum pemantulan dan pembiasan. Dari hukum-hukum ini, dalam kondisi tertentu, satu efek menarik mengikuti, yang dalam fisika disebut pemantulan internal total cahaya. Mari kita lihat lebih dekat apa efek ini.

Pemantulan dan pembiasan

Sebelum melanjutkan langsung ke pembahasan pemantulan total internal cahaya, perlu diberikan penjelasan tentang proses pemantulan dan pembiasan.

Pemantulan dipahami sebagai perubahan arah gerakan berkas cahaya dalam medium yang sama ketika bertemu antarmuka. Misalnya, jika Anda mengarahkan dari penunjuk laser ke cermin, Anda dapat mengamati efek yang dijelaskan.

Pembiasan, seperti pemantulan, adalah perubahan arah gerakan cahaya, tetapi tidak pada medium pertama, tetapi pada medium kedua. Akibat dari fenomena ini adalah distorsi garis besar objek dan penataan ruangnya. Contoh umum dari pembiasan adalah pecahnya pensil atau pena jika ditempatkan dalam segelas air.

Pembiasan dan pemantulan saling berkaitan. Mereka hampir selalu hadir bersama: sebagian energi sinar dipantulkan, dan sebagian lainnya dibiaskan.

Kedua fenomena tersebut merupakan hasil penerapan prinsip Fermat. Dia mengklaim bahwa cahaya bergerak di sepanjang lintasan antara dua titik yang membutuhkan waktu paling sedikit.

Karena pemantulan adalah efek yang terjadi dalam satu medium, dan pembiasan terjadi pada dua media, penting untuk media yang terakhir bahwa kedua media transparan terhadap gelombang elektromagnetik.

Konsep indeks bias

Indeks bias adalah kuantitas penting untuk deskripsi matematis dari fenomena yang sedang dipertimbangkan. Indeks bias medium tertentu ditentukan sebagai berikut:

Dimana c dan v masing-masing adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa dan materi. Nilai v selalu lebih kecil dari c, sehingga eksponen n akan lebih besar dari satu. Koefisien tak berdimensi n menunjukkan seberapa banyak cahaya dalam suatu zat (medium) akan tertinggal dari cahaya dalam ruang hampa. Perbedaan antara kecepatan ini menyebabkan munculnya fenomena pembiasan.

Kecepatan cahaya dalam materi berkorelasi dengan kepadatan yang terakhir. Semakin padat medium, semakin sulit bagi cahaya untuk bergerak di dalamnya. Misalnya, untuk udara n = 1.00029, yaitu, hampir seperti vakum, untuk air n = 1,333.

Pemantulan, Pembiasan dan Hukumnya

Contoh mencolok dari hasil refleksi total adalah permukaan berlian yang mengkilap. Indeks bias berlian adalah 2,43, begitu banyak sinar cahaya yang mengenai permata mengalami beberapa refleksi total sebelum meninggalkannya.

Masalah menentukan sudut kritis c untuk berlian

Mari kita pertimbangkan masalah sederhana, di mana kami akan menunjukkan cara menggunakan rumus di atas. Penting untuk menghitung berapa banyak sudut kritis refleksi total akan berubah jika berlian ditempatkan dari udara ke dalam air.

Setelah melihat tabel untuk nilai indeks bias media yang ditunjukkan, kami menuliskannya:

• untuk udara: n 1 = 1.00029;
• untuk air: n 2 = 1,333;
• untuk berlian: n 3 = 2,43.

Sudut kritis untuk pasangan berlian-udara adalah:

c1 \u003d arcsin (n 1 / n 3) \u003d arcsin (1.00029 / 2.43) 24,31 o.

Seperti yang Anda lihat, sudut kritis untuk pasangan media ini cukup kecil, yaitu, hanya sinar itu yang dapat meninggalkan berlian ke udara yang akan lebih dekat ke normal dari 24,31 o .

Untuk kasus berlian dalam air, kita mendapatkan:

c2 \u003d arcsin (n 2 / n 3) \u003d arcsin (1.333 / 2.43) 33.27 o.

Kenaikan sudut kritis adalah:

c \u003d c2 - c1 33,27 o - 24,31 o \u003d 8,96 o.

Sedikit peningkatan dalam sudut kritis untuk pantulan total cahaya dalam berlian mengarah pada fakta bahwa ia berkilau di air hampir sama seperti di udara.

pada gambar sebuahmenunjukkan sinar normal yang melewati antarmuka air-plexiglass dan keluar dari pelat kaca plexiglass tanpa mengalami defleksi saat melewati dua antarmuka antara kaca plexiglass dan udara. pada gambar b menunjukkan seberkas cahaya memasuki pelat setengah lingkaran secara normal tanpa pembelokan, tetapi membentuk sudut y dengan normal di titik O di dalam pelat kaca plexiglass. Ketika sinar meninggalkan media yang lebih padat (plexiglass), kecepatan rambatnya di media yang kurang padat (udara) meningkat. Oleh karena itu, ia dibiaskan, membuat sudut x terhadap normal di udara, yang lebih besar dari y.



Berdasarkan fakta bahwa n \u003d sin (sudut yang dibuat balok dengan normal di udara) / sin (sudut yang dibuat balok dengan normal di medium), plexiglass n \u003d sin x / sin y. Jika beberapa pengukuran x dan y dilakukan, indeks bias kaca plexiglass dapat dihitung dengan merata-ratakan hasil untuk setiap pasangan nilai. Sudut y dapat diperbesar dengan menggerakkan sumber cahaya sepanjang busur lingkaran yang berpusat di titik O.

Hasil dari ini adalah untuk meningkatkan sudut x sampai posisi yang ditunjukkan pada gambar tercapai. di, yaitu, sampai x menjadi sama dengan 90 o. Jelas bahwa sudut x tidak boleh lebih besar. Sudut yang dibuat sinar sekarang dengan normal di dalam kaca plexiglass disebut sudut kritis atau pembatas dengan(ini adalah sudut datang pada batas dari medium lebih rapat ke medium kurang rapat, jika sudut bias dalam medium kurang rapat adalah 90°).

Sinar pantul yang lemah biasanya diamati, serta sinar terang, yang dibiaskan di sepanjang tepi lurus pelat. Ini adalah konsekuensi dari refleksi internal parsial. Perhatikan juga bahwa ketika cahaya putih digunakan, cahaya yang muncul di sepanjang tepi lurus terurai menjadi warna spektrum. Jika sumber cahaya dimajukan lebih jauh di sekitar busur, seperti pada gambar G, sehingga I di dalam kaca plexiglass menjadi lebih besar dari sudut kritis c dan tidak terjadi pembiasan pada antarmuka antara dua media. Sebaliknya, balok mengalami refleksi internal total pada sudut r terhadap normal, di mana r = i.

Terjadi refleksi internal total, sudut datang i harus diukur di dalam medium yang lebih rapat (plexiglass) dan harus lebih besar dari sudut kritis c. Perhatikan bahwa hukum pemantulan juga berlaku untuk semua sudut datang yang lebih besar dari sudut kritis.

Sudut kritis berlian hanya 24°38". Jadi, "kilauannya" bergantung pada kemudahan terjadinya refleksi internal total ganda bila disinari oleh cahaya, yang sebagian besar bergantung pada pemotongan dan pemolesan yang terampil untuk meningkatkan efek ini. ditentukan bahwa n = 1 /sin s, jadi pengukuran sudut kritis c yang akurat akan menentukan n.

Pelajaran 1. Tentukan n untuk kaca plexiglass dengan mencari sudut kritis

Tempatkan pelat kaca plexiglass setengah lingkaran di tengah selembar kertas putih besar dan lacak garis besarnya dengan hati-hati. Temukan titik tengah O dari tepi lurus pelat. Dengan menggunakan busur derajat, buatlah NO normal yang tegak lurus terhadap tepi lurus ini di titik O. Posisikan kembali pelat pada garis besarnya. Pindahkan sumber cahaya di sekitar busur ke kiri NO, sambil mengarahkan sinar datang ke titik O. Ketika sinar bias mengikuti tepi lurus, seperti yang ditunjukkan pada gambar, tandai jalur sinar datang dengan tiga titik P 1 , P 2 , dan P 3 .



Lepaskan sementara pelat dan hubungkan ketiga titik ini dengan garis lurus, yang harus melalui O. Dengan menggunakan busur derajat, ukur sudut kritis c antara sinar datang yang ditarik dan garis normal. Sekali lagi dengan hati-hati letakkan pelat di garis besarnya dan ulangi apa yang Anda lakukan sebelumnya, tetapi kali ini pindahkan sumber cahaya di sekitar busur ke kanan NO, arahkan sinar secara terus menerus pada titik O. Catat dua nilai terukur c dalam hasil tabel dan tentukan nilai rata-rata sudut kritis c. Kemudian tentukan indeks bias n n untuk kaca plexiglass menggunakan rumus n n = 1 /sin s.


Perangkat untuk penelitian 1 juga dapat digunakan untuk menunjukkan bahwa untuk sinar cahaya yang merambat dalam media yang lebih rapat (plexiglass) dan datang pada antarmuka "plexiglass - udara" pada sudut yang lebih besar dari sudut kritis c, sudut datang i sama dengan refleksi sudut r.

Pelajaran 2. Periksa hukum pemantulan cahaya untuk sudut datang yang lebih besar dari sudut kritis

Tempatkan pelat kaca plexiglass setengah lingkaran di atas selembar kertas putih besar dan telusuri garis-garisnya dengan hati-hati. Seperti pada kasus pertama, cari titik tengah O dan bangun NO normal. Untuk kaca plexiglass, sudut kritis c = 42°, oleh karena itu, sudut datang i > 42° lebih besar dari sudut kritis. Dengan menggunakan busur derajat, bangunlah sinar-sinar pada sudut 45°, 50°, 60°, 70°, dan 80° terhadap normal NO.

Sekali lagi, tempatkan pelat kaca plexiglass dengan hati-hati ke dalam garis besarnya dan arahkan berkas cahaya dari sumber cahaya sepanjang garis 45°. Berkas akan menuju titik O, dipantulkan dan muncul dari sisi arkuata pelat di sisi lain garis normal. Tandai tiga titik P 1 , P 2 dan P 3 pada sinar pantul. Lepaskan sementara pelat dan hubungkan ketiga titik tersebut dengan garis lurus yang harus melalui titik O.



Dengan menggunakan busur derajat, ukur sudut pantul r antara dan sinar pantul, catat hasilnya dalam tabel. Posisikan pelat dengan hati-hati pada garis besarnya dan ulangi untuk sudut 50°, 60°, 70°, dan 80° terhadap normal. Tulis nilai r ke tempat yang sesuai dalam tabel hasil. Plot sudut pantul r versus sudut datang i. Sebuah plot garis lurus yang diplot pada rentang sudut datang dari 45° sampai 80° akan cukup untuk menunjukkan bahwa sudut i sama dengan sudut r.

Sudut pembatas dari pantulan total adalah sudut datangnya cahaya pada antarmuka antara dua media, sesuai dengan sudut bias 90 derajat.

Serat optik adalah cabang dari optik yang mempelajari fenomena fisik yang terjadi dan terjadi pada serat optik.

4. Perambatan gelombang dalam medium optikal yang tidak homogen. Penjelasan tentang kelengkungan sinar. fatamorgana. Refraksi astronomi. Medium tidak homogen untuk gelombang radio.

Fatamorgana adalah fenomena optik di atmosfer: pantulan cahaya oleh batas antara lapisan udara yang sangat berbeda dalam kepadatan. Bagi seorang pengamat, refleksi semacam itu terdiri dari fakta bahwa, bersama dengan objek yang jauh (atau bagian dari langit), gambar imajinernya, yang dipindahkan relatif terhadap objek, terlihat. Fatamorgana dibagi menjadi yang lebih rendah, terlihat di bawah objek, yang atas, di atas objek, dan yang samping.

fatamorgana rendah

Terjadi ketika ada gradien suhu vertikal yang sangat besar (berkurang dengan ketinggian) di atas permukaan datar yang terlalu panas, seringkali berupa gurun atau jalan beraspal. Gambar imajiner langit menciptakan ilusi air di permukaan. Jadi, jalan yang pergi ke kejauhan pada hari musim panas tampak basah.

fatamorgana superior

Itu diamati di atas permukaan bumi yang dingin dengan distribusi suhu inversi (tumbuh dengan ketinggiannya).

fatamorgana

Fenomena kompleks fatamorgana dengan distorsi tajam pada penampilan objek disebut Fata Morgana.

fatamorgana volumetrik

Di pegunungan, sangat jarang, dalam kondisi tertentu, Anda dapat melihat "diri yang terdistorsi" pada jarak yang cukup dekat. Fenomena ini dijelaskan dengan adanya uap air yang "tergenang" di udara.

Pembiasan astronomis - fenomena pembiasan sinar cahaya dari benda langit ketika melewati atmosfer / Karena kepadatan atmosfer planet selalu berkurang dengan ketinggian, pembiasan cahaya terjadi sedemikian rupa sehingga, dengan cembungnya, balok melengkung di semua kasus menghadapi zenith. Dalam hal ini, pembiasan selalu "meningkatkan" gambar benda langit di atas posisi sebenarnya.

Pembiasan menyebabkan sejumlah efek optik-atmosfer di Bumi: peningkatan garis bujur hari karena fakta bahwa piringan matahari, karena pembiasan, naik di atas cakrawala beberapa menit lebih awal daripada saat di mana Matahari harus terbit berdasarkan pertimbangan geometris; perataan piringan Bulan dan Matahari yang terlihat di dekat cakrawala karena fakta bahwa tepi bawah piringan naik dengan pembiasan lebih tinggi daripada yang atas; bintang berkelap-kelip, dll. Karena perbedaan pembiasan sinar cahaya dengan panjang gelombang yang berbeda (sinar biru dan ungu menyimpang lebih dari yang merah), pewarnaan benda langit yang nyata terjadi di dekat cakrawala.

5. Konsep gelombang terpolarisasi linier. Polarisasi cahaya alami. radiasi tak terpolarisasi. polarizer dichroic. Polarizer dan penganalisa cahaya. hukum Malus.

Polarisasi gelombang- fenomena pelanggaran simetri distribusi gangguan di melintang gelombang (misalnya, kekuatan medan listrik dan magnet dalam gelombang elektromagnetik) relatif terhadap arah rambatnya. PADA membujur Dalam gelombang, polarisasi tidak dapat muncul, karena gangguan pada jenis gelombang ini selalu bertepatan dengan arah rambat.

linier - osilasi gangguan terjadi di beberapa bidang. Dalam hal ini, seseorang berbicara tentang pesawat terpolarisasi melambai";

melingkar - ujung vektor amplitudo menggambarkan lingkaran di bidang osilasi. Bergantung pada arah rotasi vektor, Baik atau kiri.

Polarisasi cahaya adalah proses perampingan osilasi vektor kuat medan listrik gelombang cahaya ketika cahaya melewati zat tertentu (selama pembiasan) atau ketika fluks cahaya dipantulkan.

Polarizer dichroic berisi film yang mengandung setidaknya satu zat organik dichroic yang molekul atau fragmen molekulnya memiliki struktur planar. Setidaknya bagian dari film memiliki struktur kristal. Zat dikroat memiliki setidaknya satu kurva serapan spektral maksimum dalam rentang spektral 400 - 700 nm dan/atau 200 - 400 nm dan 0,7 - 13 m. Dalam pembuatan polarisator, film yang mengandung zat organik dikroat diterapkan ke substrat, efek orientasi diterapkan padanya, dan dikeringkan. Dalam hal ini, kondisi untuk menerapkan film dan jenis serta besarnya efek orientasi dipilih sehingga parameter urutan film yang sesuai dengan setidaknya satu maksimum pada kurva serapan spektral dalam kisaran spektral 0,7 - 13 m memiliki nilai minimal 0,8. Struktur kristal setidaknya sebagian dari film adalah kisi kristal tiga dimensi yang dibentuk oleh molekul organik dikroat. EFEK: perluasan jangkauan spektral operasi polarizer dengan peningkatan simultan dari karakteristik polarisasinya.

Hukum Malus adalah hukum fisika yang menyatakan ketergantungan intensitas cahaya terpolarisasi linier setelah melewati polarizer pada sudut antara bidang polarisasi dari cahaya datang dan polarizer.

di mana Saya 0 - intensitas insiden cahaya pada polarizer, Saya adalah intensitas cahaya yang keluar dari polarizer, k a- koefisien transparansi polarizer.

6. Fenomena Brewster. Rumus Fresnel untuk koefisien refleksi untuk gelombang yang vektor listriknya terletak pada bidang datang dan untuk gelombang yang vektor listriknya tegak lurus terhadap bidang datang. Ketergantungan koefisien refleksi pada sudut datang. Derajat polarisasi gelombang pantul.

Hukum Brewster adalah hukum optik yang menyatakan hubungan indeks bias dengan sudut sedemikian rupa di mana cahaya yang dipantulkan dari antarmuka akan sepenuhnya terpolarisasi dalam bidang yang tegak lurus terhadap bidang datang, dan sinar bias terpolarisasi sebagian di bidang bidang datang, dan polarisasi sinar bias mencapai nilai terbesarnya. Sangat mudah untuk menetapkan bahwa dalam hal ini sinar pantul dan sinar bias saling tegak lurus. Sudut yang bersesuaian disebut sudut Brewster. Hukum Brewster: , di mana n 21 - indeks bias media kedua relatif terhadap yang pertama, br adalah sudut datang (sudut Brewster). Dengan amplitudo gelombang datang (U turun) dan gelombang pantul (U ref) pada garis KBV, dihubungkan dengan hubungan:

K bv \u003d (U pad - U neg) / (U pad + U neg)

Melalui koefisien refleksi tegangan (KU), KBV dinyatakan sebagai berikut:

K bv \u003d (1 - K U) / (1 + K U) Dengan sifat beban yang murni aktif, KBV sama dengan:

K bv \u003d R / di R< ρ или

K bv = / R pada R

di mana R adalah hambatan aktif beban, adalah hambatan gelombang saluran

7. Konsep interferensi cahaya. Penambahan dua gelombang inkoheren dan koheren yang garis polarisasinya berhimpitan. Ketergantungan intensitas gelombang yang dihasilkan dalam penambahan dua gelombang koheren pada perbedaan fase mereka. Konsep perbedaan geometris dan optik dalam jalur gelombang. Kondisi umum untuk mengamati maksimum dan minimum gangguan.

Interferensi cahaya adalah penambahan non-linier dari dua atau lebih gelombang cahaya. Fenomena ini disertai dengan intensitas maxima dan minima silih berganti dalam ruang. Distribusinya disebut pola interferensi. Ketika cahaya mengganggu, energi didistribusikan kembali di ruang angkasa.

Gelombang dan sumber yang menggairahkannya disebut koheren jika beda fase gelombang tidak bergantung pada waktu. Gelombang dan sumber yang membangkitkan mereka disebut tidak koheren jika perbedaan fase gelombang berubah dengan waktu. Rumus untuk perbedaan:

, di mana , ,

8. Metode laboratorium untuk mengamati interferensi cahaya: eksperimen Young, biprisma Fresnel, cermin Fresnel. Perhitungan posisi maxima dan minima interferensi.

Percobaan Jung - Dalam percobaan, seberkas cahaya diarahkan ke layar-layar buram dengan dua slot paralel, di belakang layar proyeksi dipasang. Percobaan ini menunjukkan interferensi cahaya, yang merupakan bukti teori gelombang. Keunikan celah adalah lebarnya kira-kira sama dengan panjang gelombang cahaya yang dipancarkan. Pengaruh lebar slot pada interferensi dibahas di bawah ini.

Dengan asumsi bahwa cahaya terdiri dari partikel ( teori cahaya sel), maka pada layar proyeksi orang hanya akan melihat dua pita cahaya paralel yang melewati celah layar. Di antara mereka, layar proyeksi hampir tidak menyala.

Biprisma Fresnel - dalam fisika - prisma ganda dengan sudut yang sangat kecil di simpul.
Biprisma Fresnel adalah perangkat optik yang memungkinkan satu sumber cahaya membentuk dua gelombang koheren, yang memungkinkan untuk mengamati pola interferensi yang stabil di layar.
Biprisma Frenkel berfungsi sebagai alat bukti eksperimental sifat gelombang cahaya.

Cermin Fresnel adalah perangkat optik yang diusulkan pada tahun 1816 oleh O. J. Fresnel untuk mengamati fenomena berkas cahaya interferensi-koheren. Perangkat ini terdiri dari dua cermin datar I dan II, membentuk sudut dihedral yang berbeda dari 180° hanya beberapa arcmin (lihat Gambar 1 pada item Interferensi cahaya). Ketika cermin disinari dari sumber S, berkas sinar yang dipantulkan dari cermin dapat dianggap berasal dari sumber koheren S1 dan S2, yang merupakan bayangan imajiner S. Dalam ruang di mana berkas tumpang tindih, interferensi terjadi. Jika sumber S adalah linier (celah) dan sejajar dengan tepi FZ, maka ketika disinari dengan cahaya monokromatik, pola interferensi berupa garis-garis gelap dan terang yang berjarak sama sejajar dengan celah diamati pada layar M, yang dapat dipasang di mana saja di wilayah balok tumpang tindih. Jarak antar pita dapat digunakan untuk menentukan panjang gelombang cahaya. Eksperimen yang dilakukan dengan PV adalah salah satu bukti yang menentukan sifat gelombang cahaya.

9. Interferensi cahaya pada film tipis. Kondisi untuk pembentukan pita terang dan pita gelap dalam cahaya yang dipantulkan dan ditransmisikan.

10. Garis-garis dengan kemiringan yang sama dan garis-garis dengan ketebalan yang sama. cincin interferensi Newton. Jari-jari cincin gelap dan terang.

11. Interferensi cahaya dalam film tipis pada kejadian cahaya normal. Pencerahan perangkat optik.

12. Interferometer optik Michelson dan Jamin. Penentuan indeks bias suatu zat menggunakan interferometer dua sinar.

13. Konsep interferensi multipath cahaya. interferometer Fabry-Perot. Penambahan sejumlah gelombang dengan amplitudo yang sama, yang fase-fasenya membentuk deret aritmatika. Ketergantungan intensitas gelombang yang dihasilkan pada perbedaan fase gelombang interferensi. Syarat terbentuknya maksima utama dan minima interferensi. Sifat dari pola interferensi multibeam.

14. Konsep difraksi gelombang. Parameter gelombang dan batas penerapan hukum optik geometris. Prinsip Huygens-Fresnel.

15. Metode zona Fresnel dan bukti perambatan cahaya bujursangkar.

16. Difraksi Fresnel oleh lubang bundar. Jari-jari zona Fresnel untuk muka gelombang bola dan bidang.

17. Difraksi cahaya pada piringan buram. Perhitungan luas zona Fresnel.

18. Masalah memperbesar amplitudo gelombang ketika melewati lubang bundar. Amplitudo dan pelat zona fase. Pelat pemfokusan dan zona. Lensa pemfokusan sebagai wadah pembatas pelat zona fase bertahap. Lensa zonasi.