სადირიჟო გამოცდილება
თითოეულმა თქვენგანმა, ალბათ, მიაქციოს ყურადღება იმ ფაქტს, რომ ჭიქა წყალში წყალსა და ჰაერს შორის საზღვარზე გამოკვეთილ კოვზს რაღაც გატეხილი სახე აქვს. ზუსტად იგივე სურათს ვაკვირდებით ტბის ან მდინარის ნაპირზე, რომლის წყალსაცავიდან ამოსული ბალახი ჩანს. როცა ვუყურებთ, გვექმნება შთაბეჭდილება, რომ წყლისა და ჰაერის საზღვარზე ეს ბალახის ღერი, თითქოს, გვერდზე იხრება. რა თქმა უნდა, ჩვენ კარგად ვიცით, რომ ეს ნივთები ისეთივე რჩება, როგორიც იყო წყალში მოხვედრამდე. მაგრამ რასაც ჩვენ ვაკვირდებით და რისგანაც წარმოიქმნება ასეთი ვიზუალური ეფექტი, ეს არის სინათლის რეფრაქცია მისი გავრცელებისას.
განხილული მასალიდან, რომელიც თქვენ უკვე შეისწავლეთ წინა გაკვეთილებზე, უნდა გახსოვდეთ, რომ იმისათვის, რომ განვსაზღვროთ, თუ რომელი მიმართულებით გადაიხრება სინათლის სხივი, როდესაც ის გადის საზღვარზე, რომელიც ჰყოფს ორ მედიას, უნდა ვიცოდეთ, რომელ მათგანშია. სინათლის სიჩქარე ნაკლებია და რომელს აქვს მეტი.
მეტი სიცხადისთვის ჩვენ ჩავატარებთ მცირე ექსპერიმენტს თქვენთან ერთად. მაგალითად ავიღოთ ოპტიკური დისკი და მის ცენტრში მოვათავსოთ მინის ფირფიტა. ახლა ვცადოთ სინათლის სხივი მივმართოთ ამ ფირფიტაზე. და რას ვხედავთ? და ჩვენ დავინახეთ, რომ იმ ადგილას, სადაც ჰაერის საზღვარი მინასთან გადის, სინათლე აირეკლება. მაგრამ გარდა იმისა, რომ სინათლე აირეკა, ჩვენ ასევე ვხედავთ, როგორ შეაღწია ის შუშის შიგნით და ამავე დროს შეცვალა მისი გავრცელების მიმართულებაც.
ახლა ნახეთ, როგორ არის ნაჩვენები ფიგურაში:
ახლა შევეცადოთ განვსაზღვროთ ეს ფენომენი.
სინათლის გარდატეხა არის ფენომენი, რომელიც ცვლის სინათლის სხივის მოძრაობის მიმართულებას ერთი გარემოდან მეორეზე გადასვლის მომენტში.
დავუბრუნდეთ ჩვენს ნახატს. მასზე ჩვენ ვხედავთ, რომ AO დგას დაცემის სხივს, OB არის არეკლილი სხივი და OE არის გარდატეხილი სხივი. და რა მოხდებოდა, თუ ავიღებთ და მივმართავთ სხივს EO-ს მიმართულებით? და რაც მოხდა ის არის, რომ „სინათლის სხივების შექცევადობის“ კანონის მიხედვით, ეს სხივი გამოვიდოდა მინიდან OA მიმართულებით.
აქედან გამომდინარეობს, რომ იმ მედიას, რომელსაც შეუძლია სინათლის გადაცემა, როგორც წესი, აქვს განსხვავებული ოპტიკური სიმკვრივე და სინათლის განსხვავებული სიჩქარე. და ასე რომ გესმით, რომ სინათლის სიჩქარე დამოკიდებულია სიმკვრივის მნიშვნელობაზე. ანუ რაც მეტია გარემოს ოპტიკური სიმკვრივე მით უფრო დაბალი იქნება მასში სინათლის სიჩქარე და ამავდროულად ის უფრო ძლიერად გადააქცევს გარედან შემოსულ სინათლეს.
როგორ ხდება სინათლის გარდატეხა?
პირველად ასეთი ფენომენი, როგორიცაა სინათლის გარდატეხა, XVII საუკუნეში. მამა მენიანმა განმარტება მისცა. მისი განცხადებების მიხედვით, აქედან გამომდინარეობს, რომ როდესაც სინათლე გადადის ერთი საშუალებიდან მეორეზე, მისი სხივი იცვლის მიმართულებას, რაც შეიძლება შევადაროთ „ჯარისკაცის ფრონტის“ მოძრაობას, რომელიც ცვლის მიმართულებას ლაშქრობის დროს. წარმოვიდგინოთ მდელო, რომლის გასწვრივ დადის ჯარისკაცების კოლონა, შემდეგ კი ეს მდელო გადაკეტილია სახნავ-სათესი მიწებით, რომელზედაც საზღვარი გადის ფრონტთან მიმართებაში კუთხით.
სახნავ-სათესი მიწაზე მისული ჯარისკაცები იწყებენ მოძრაობის შენელებას და ის ჯარისკაცები, რომლებსაც ჯერ არ მიუღწევიათ ამ საზღვარზე, იგივე სისწრაფით აგრძელებენ მოგზაურობას. შემდეგ კი რა ხდება, ჯარისკაცები, რომლებმაც გადაკვეთეს ხაზი და მიდიან სახნავ-სათესი მიწების გასწვრივ, იწყებენ ჩამორჩენას ძმებს, რომლებიც ჯერ კიდევ მიდიან მდელოს გასწვრივ, და ასე თანდათანობით ჯარების კოლონა იწყებს შემობრუნებას. ამ პროცესის საილუსტრაციოდ შეგიძლიათ იხილოთ ქვემოთ მოცემული ფიგურა.
ზუსტად იგივე პროცესს ვაკვირდებით სინათლის სხივით. იმის გასარკვევად, თუ რომელი მიმართულებით გადაიხრება სინათლის სხივი, იმ მომენტში, როდესაც ის გადის ორი მედიის საზღვრებს, საჭიროა წარმოდგენა გვქონდეს, რომელ მათგანში იქნება სინათლის სიჩქარე უფრო დიდი და რომელზე, პირიქით, ნაკლები იქნება.
და რადგან ჩვენ უკვე გვაქვს წარმოდგენა, რომ სინათლე არის ელექტრომაგნიტური ტალღები, მაშინ ყველაფერი, რაც ვიცით ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარის შესახებ, ასევე ეხება სინათლის სიჩქარეს.
უნდა აღინიშნოს, რომ ვაკუუმში სინათლის სიჩქარე მაქსიმალურია:
მატერიაში სინათლის სიჩქარე, ვაკუუმისგან განსხვავებით, ყოველთვის ნაკლებია: v გარემოს ოპტიკური სიმკვრივე განისაზღვრება იმის მიხედვით, თუ როგორ ვრცელდება სინათლის სხივი გარემოში. ოპტიკურად უფრო მკვრივი იქნება ის გარემო, რომელსაც აქვს სინათლის დაბალი სიჩქარე. სინათლის უფრო ნელი სიჩქარის მქონე გარემოს ამბობენ, რომ „ოპტიკურად უფრო მკვრივია“; თუ ოპტიკური სიმკვრივის შესადარებლად ავიღებთ ჰაერს, შუშას და წყალს, მაშინ ჰაერისა და მინის შედარებისას მინას აქვს ოპტიკურად უფრო მკვრივი გარემო. ასევე შუშისა და წყლის შედარებისას, მინა იქნება ოპტიკურად უფრო მკვრივი საშუალება. ამ გამოცდილებიდან ვხედავთ, რომ როდესაც ის შედის უფრო მჭიდრო გარემოში, სინათლის სხივი გადახრის იმ მიმართულებას, რომელიც ჰქონდა დასაწყისში და იცვლის მიმართულებას პერპენდიკულარულისკენ, სადაც მდებარეობს ორ მედიას შორის ინტერფეისი. ხოლო გარემოში შესვლის შემდეგ, რომელიც ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივია, ამ შემთხვევაში სინათლის სხივი საპირისპირო მიმართულებით იხრება. "α" - დაცემის კუთხე, "β" - გარდატეხის კუთხე. სინათლის გარდატეხის კანონის გამოყენებით, შესაძლებელია გამოვთვალოთ სხივების გზა შუშის სამკუთხა პრიზმისთვის. 87-ე სურათზე შეგიძლიათ უფრო დეტალურად მიჰყვეთ სხივების გზას ამ პრიზმაში: ოდესმე შეგიმჩნევიათ, რომ როდესაც აბაზანას წყლით ავსებთ, როგორც ჩანს, იმაზე ნაკლებია, ვიდრე სინამდვილეშია. რაც შეეხება მდინარეს, ტბას და ტბას, ერთი და იგივე სურათი ჩნდება, მაგრამ ამ ყველაფრის მიზეზი არის ზუსტად ისეთი ფენომენი, როგორიცაა სინათლის რეფრაქცია. მაგრამ, როგორც გესმით, ჩვენი თვალებიც აქტიურ მონაწილეობას იღებს ყველა ამ პროცესში. აი, მაგალითად, იმისთვის, რომ წყალსაცავის ფსკერზე დავინახოთ გარკვეული წერტილი „S“, უპირველეს ყოვლისა აუცილებელია, რომ სინათლის სხივებმა გაიაროს ეს წერტილი და ჩავარდეს თვალში. ვინც მას უყურებს. და შემდეგ სინათლის სხივი, რომელმაც გაიარა გარდატეხის პერიოდი წყლის საზღვარზე ჰაერთან, თვალი უკვე აღიქმება, როგორც სინათლე, რომელიც მომდინარეობს აშკარა გამოსახულების "S1"-დან, მაგრამ მდებარეობს უფრო მაღლა ვიდრე წერტილი "S" წყალსაცავის ფსკერი. წყალსაცავის "h" წარმოსახვითი სიღრმე არის მისი ნამდვილი სიღრმის H დაახლოებით ¾. ეს ფენომენი პირველად აღწერა ევკლიდესმა. 1. მიუთითეთ სინათლის გარდატეხის თქვენი მაგალითები, რომლებიც შეგხვდათ ყოველდღიურ ცხოვრებაში. 2. იპოვეთ ინფორმაცია ევკლიდეს გამოცდილების შესახებ და შეეცადეთ გაიმეოროთ ეს გამოცდილება. ოპტიკაში პრობლემების გადაჭრისას ხშირად საჭიროა ვიცოდეთ შუშის, წყლის ან სხვა ნივთიერების რეფრაქციული ინდექსი. უფრო მეტიც, სხვადასხვა სიტუაციებში შეიძლება ჩართული იყოს ამ რაოდენობის როგორც აბსოლუტური, ასევე ფარდობითი მნიშვნელობები. ჯერ იმაზე, თუ რას აჩვენებს ეს რიცხვი: როგორ ცვლის ესა თუ ის გამჭვირვალე გარემო სინათლის გავრცელების მიმართულებას. უფრო მეტიც, ელექტრომაგნიტური ტალღა შეიძლება გამოვიდეს ვაკუუმიდან და შემდეგ მინის ან სხვა ნივთიერების რეფრაქციულ ინდექსს ეწოდოს აბსოლუტური. უმეტეს შემთხვევაში, მისი მნიშვნელობა 1-დან 2-მდე დიაპაზონშია. მხოლოდ ძალიან იშვიათ შემთხვევებშია რეფრაქციული ინდექსი ორზე მეტი. თუ ობიექტის წინ არის საშუალო სიმკვრივე ვიდრე ვაკუუმი, მაშინ საუბარია შედარებით მნიშვნელობაზე. და ის გამოითვლება როგორც ორი აბსოლუტური მნიშვნელობის თანაფარდობა. მაგალითად, წყლის მინის ფარდობითი რეფრაქციული ინდექსი ტოლი იქნება მინისა და წყლის აბსოლუტური მნიშვნელობების კოეფიციენტის. ნებისმიერ შემთხვევაში, იგი აღინიშნება ლათინური ასოებით "en" - n. ეს მნიშვნელობა მიიღება ერთი და იმავე სახელის მნიშვნელობების ერთმანეთზე გაყოფით, ამიტომ ეს არის უბრალოდ კოეფიციენტი, რომელსაც სახელი არ აქვს. თუ დაცემის კუთხეს ავიღებთ როგორც „ალფა“ და აღვნიშნავთ გარდატეხის კუთხეს, როგორც „ბეტა“, მაშინ რეფრაქციული ინდექსის აბსოლუტური მნიშვნელობის ფორმულა ასე გამოიყურება: n = sin α / sin β. ინგლისურენოვან ლიტერატურაში ხშირად შეგიძლიათ იპოვოთ განსხვავებული აღნიშვნა. როდესაც დაცემის კუთხე არის i, ხოლო გარდატეხის კუთხე არის r. არსებობს კიდევ ერთი ფორმულა, თუ როგორ გამოვთვალოთ სინათლის გარდატეხის ინდექსი მინაში და სხვა გამჭვირვალე მედიაში. იგი დაკავშირებულია სინათლის სიჩქარესთან ვაკუუმში და მასთან, მაგრამ უკვე განსახილველ ნივთიერებაში. შემდეგ ასე გამოიყურება: n = c/νλ. აქ c არის სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში, ν არის მისი სიჩქარე გამჭვირვალე გარემოში და λ არის ტალღის სიგრძე. იგი განისაზღვრება განსახილველ გარემოში სინათლის გავრცელების სიჩქარით. ჰაერი ამ მხრივ ძალიან ახლოს არის ვაკუუმთან, ამიტომ სინათლის ტალღები მასში ვრცელდება, პრაქტიკულად, არ გადაიხრება თავდაპირველი მიმართულებიდან. მაშასადამე, თუ დადგინდა მინა-ჰაერის ან ჰაერის მიმდებარე სხვა ნივთიერების რეფრაქციული ინდექსი, მაშინ ეს უკანასკნელი პირობითად მიიღება ვაკუუმად. ნებისმიერ სხვა საშუალებას აქვს თავისი მახასიათებლები. მათ აქვთ სხვადასხვა სიმკვრივე, აქვთ საკუთარი ტემპერატურა, ასევე ელასტიური სტრესები. ეს ყველაფერი გავლენას ახდენს ნივთიერების მიერ სინათლის გარდატეხის შედეგზე. ტალღის გავრცელების მიმართულების შეცვლაში არანაკლებ როლს ასრულებს სინათლის მახასიათებლები. თეთრი შუქი შედგება მრავალი ფერისგან, წითელიდან მეწამულამდე. სპექტრის თითოეული ნაწილი თავისებურად ირღვევა. უფრო მეტიც, სპექტრის წითელი ნაწილის ტალღისთვის ინდიკატორის მნიშვნელობა ყოველთვის ნაკლები იქნება, ვიდრე დანარჩენი. მაგალითად, TF-1 შუშის რეფრაქციული ინდექსი მერყეობს 1,6421-დან 1,67298-მდე, შესაბამისად, სპექტრის წითელიდან იისფერ ნაწილამდე. აქ არის აბსოლუტური სიდიდეების მნიშვნელობები, ანუ გარდატეხის ინდექსი, როდესაც სხივი ვაკუუმიდან (რომელიც ჰაერის ექვივალენტურია) გადის სხვა ნივთიერებით. ეს მაჩვენებლები საჭირო იქნება, თუ საჭიროა მინის რეფრაქციული ინდექსის დადგენა სხვა მედიასთან შედარებით. სრული ანარეკლი. ეს ხდება მაშინ, როდესაც სინათლე გადადის უფრო მკვრივი გარემოდან ნაკლებად მკვრივზე. აქ, დაცემის კუთხის გარკვეული მნიშვნელობისას, გარდატეხა ხდება სწორი კუთხით. ანუ, სხივი სრიალებს ორი მედიის საზღვრის გასწვრივ. მთლიანი ასახვის შემზღუდველი კუთხე არის მისი მინიმალური ღირებულება, რომლის დროსაც სინათლე არ გადის ნაკლებად მკვრივ გარემოში. მასზე ნაკლები - ხდება გარდატეხა და მეტი - ასახვა იმავე გარემოში, საიდანაც შუქი გადავიდა. მდგომარეობა. შუშის გარდატეხის ინდექსი არის 1,52. აუცილებელია განისაზღვროს შეზღუდვის კუთხე, რომლის დროსაც სინათლე მთლიანად აისახება ზედაპირებს შორის ინტერფეისიდან: მინა ჰაერით, წყალი ჰაერით, მინა წყლით. თქვენ უნდა გამოიყენოთ ცხრილში მოცემული წყლის გარდატეხის ინდექსის მონაცემები. იგი მიღებულია ჰაერისთვის ერთიანობის ტოლფასი. გამოსავალი სამივე შემთხვევაში მცირდება გამოთვლებით ფორმულის გამოყენებით: sin α 0 / sin β = n 1 / n 2, სადაც n 2 აღნიშნავს გარემოს, საიდანაც სინათლე ვრცელდება და n 1 სადაც ის აღწევს. ასო α 0 აღნიშნავს შემზღუდველ კუთხეს. β კუთხის მნიშვნელობა არის 90 გრადუსი. ანუ მისი სინუსი იქნება ერთიანობა. პირველი შემთხვევისთვის: sin α 0 = 1/n მინა, მაშინ შემზღუდველი კუთხე უდრის 1/n მინის რკალს. 1/1.52 = 0.6579. კუთხე არის 41,14º. მეორე შემთხვევაში, რკალის განსაზღვრისას, თქვენ უნდა შეცვალოთ წყლის რეფრაქციული ინდექსის მნიშვნელობა. წყლის ფრაქცია 1/n მიიღებს მნიშვნელობას 1/1.33 \u003d 0. 7519. ეს არის კუთხის რკალი 48.75º. მესამე შემთხვევა აღწერილია n წყლისა და n შუშის თანაფარდობით. რკალი უნდა გამოითვალოს წილადისთვის: 1.33 / 1.52, ანუ რიცხვი 0.875. ჩვენ ვპოულობთ შემზღუდველი კუთხის მნიშვნელობას მისი რკალით: 61,05º. პასუხი: 41.14º, 48.75º, 61.05º. მდგომარეობა. მინის პრიზმა ჩაეფლო წყლით სავსე ჭურჭელში. მისი რეფრაქციული ინდექსი არის 1,5. პრიზმა დაფუძნებულია მართკუთხა სამკუთხედზე. უფრო დიდი ფეხი მდებარეობს ფსკერზე პერპენდიკულარულად, მეორე კი მის პარალელურად. სინათლის სხივი ჩვეულებრივ ეცემა პრიზმის ზედა მხარეს. რა უნდა იყოს ყველაზე პატარა კუთხე ჰორიზონტალურ ფეხსა და ჰიპოტენუზას შორის, რომ შუქმა მიაღწიოს ჭურჭლის ფსკერის პერპენდიკულარულ ფეხს და გამოვიდეს პრიზმიდან? იმისათვის, რომ სხივმა დატოვოს პრიზმა აღწერილი წესით, ის უნდა დაეცეს შეზღუდვის კუთხით შიდა სახეზე (ის, რომელიც არის პრიზმის მონაკვეთში სამკუთხედის ჰიპოტენუზა). კონსტრუქციით, ეს შემზღუდველი კუთხე ტოლია მართკუთხა სამკუთხედის საჭირო კუთხით. სინათლის გარდატეხის კანონიდან ირკვევა, რომ შემზღუდველი კუთხის სინუსი, გაყოფილი 90 გრადუსიან სინუსზე, უდრის ორი გარდატეხის ინდექსის თანაფარდობას: წყალი და მინა. გამოთვლები მიგვიყვანს ასეთ მნიშვნელობამდე შემზღუდველი კუთხისთვის: 62º30´. პროცესები, რომლებიც დაკავშირებულია სინათლესთან, ფიზიკის მნიშვნელოვანი კომპონენტია და ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ყველგან გვახვევს. ამ სიტუაციაში ყველაზე მნიშვნელოვანია სინათლის არეკვლისა და გარდატეხის კანონები, რომლებზეც დაფუძნებულია თანამედროვე ოპტიკა. სინათლის რეფრაქცია მნიშვნელოვანი ნაწილია თანამედროვე მეცნიერება. დამახინჯების ეფექტი ეს სტატია გეტყვით, თუ რა არის სინათლის გარდატეხის ფენომენი, ასევე როგორ გამოიყურება გარდატეხის კანონი და რა მომდინარეობს მისგან. როდესაც სხივი ეცემა ზედაპირზე, რომელიც გამოყოფილია ორი გამჭვირვალე ნივთიერებით, რომლებსაც აქვთ განსხვავებული ოპტიკური სიმკვრივე (მაგალითად, სხვადასხვა ჭიქები ან წყალში), სხივების ნაწილი აირეკლება, ნაწილი კი მეორე სტრუქტურაში შეაღწევს (მაგ. გამრავლდება წყალში ან ჭიქაში). ერთი საშუალოდან მეორეზე გადასვლისას სხივი ხასიათდება მისი მიმართულების ცვლილებით. ეს არის სინათლის რეფრაქციის ფენომენი. წყლის დამახინჯების ეფექტი წყალში ნივთებს რომ ვუყურებ, ისინი დამახინჯებულები ჩანან. ეს განსაკუთრებით შესამჩნევია ჰაერისა და წყლის საზღვარზე. ვიზუალურად ჩანს, რომ წყალქვეშა ობიექტები ოდნავ გადახრილია. აღწერილი ფიზიკური ფენომენი არის ზუსტად ის მიზეზი, რის გამოც ყველა ობიექტი წყალში დამახინჯებულია. როდესაც სხივები მინაზე მოხვდება, ეს ეფექტი ნაკლებად შესამჩნევია. სხივის გადასასვლელი იგივე მაჩვენებელი დამახასიათებელია სხვა გარემოებისთვის. დადგენილია, რომ ეს მაჩვენებელი დამოკიდებულია ნივთიერების სიმკვრივეზე. თუ სხივი დაეცემა ნაკლებად მკვრივი სტრუქტურიდან უფრო მკვრივ სტრუქტურამდე, მაშინ შექმნილი დამახინჯების კუთხე უფრო დიდი იქნება. და თუ პირიქით, მაშინ ნაკლები. ამ ფიზიკური ფენომენის დასადგენად შეიქმნა გარდატეხის კანონი. სინათლის ნაკადების გარდატეხის კანონი საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ გამჭვირვალე ნივთიერებების მახასიათებლები. თავად კანონი შედგება ორი დებულებისგან: კანონის აღწერა ამ შემთხვევაში, იმ მომენტში, როდესაც სხივი გამოდის მეორე სტრუქტურიდან პირველში (მაგალითად, როდესაც სინათლის ნაკადი გადის ჰაერიდან, მინის გავლით და ისევ ჰაერში), ასევე მოხდება დამახინჯების ეფექტი. ამ სიტუაციაში მთავარი მაჩვენებელია დაცემის კუთხის სინუსის თანაფარდობა მსგავს პარამეტრთან, მაგრამ დამახინჯებისთვის. როგორც ზემოთ აღწერილი კანონიდან ჩანს, ეს მაჩვენებელი მუდმივი მნიშვნელობაა. ინდიკატორები სხვადასხვა ობიექტებისთვის ამ პარამეტრის წყალობით, საკმაოდ ეფექტურად შეგიძლიათ განასხვავოთ მინის ტიპები, ასევე ძვირფასი ქვების მრავალფეროვნება. ასევე მნიშვნელოვანია სხვადასხვა მედიაში სინათლის სიჩქარის დასადგენად. Შენიშვნა! სინათლის ნაკადის ყველაზე მაღალი სიჩქარე ვაკუუმშია. ერთი ნივთიერებიდან მეორეზე გადასვლისას მისი სიჩქარე იკლებს. მაგალითად, ალმასს, რომელსაც აქვს ყველაზე მაღალი რეფრაქციული ინდექსი, ექნება ფოტონის გავრცელების სიჩქარე ჰაერზე 2,42-ჯერ უფრო სწრაფი. წყალში ისინი 1,33-ჯერ ნელა გავრცელდებიან. სხვადასხვა ტიპის მინისთვის ეს პარამეტრი 1.4-დან 2.2-მდე მერყეობს. Შენიშვნა! ზოგიერთ სათვალეს აქვს რეფრაქციული ინდექსი 2.2, რაც ძალიან ახლოს არის ბრილიანტთან (2.4). ამიტომ, ყოველთვის არ არის შესაძლებელი შუშის ნაჭერის გარჩევა ნამდვილი ბრილიანტისგან. სინათლეს შეუძლია შეაღწიოს სხვადასხვა ნივთიერებით, რომლებიც ხასიათდება განსხვავებული ოპტიკური სიმკვრივით. როგორც ადრე ვთქვით, ამ კანონის გამოყენებით შეგიძლიათ განსაზღვროთ საშუალო (სტრუქტურის) სიმკვრივის მახასიათებელი. რაც უფრო მკვრივია, მით უფრო ნელია მასში სინათლის სიჩქარე. მაგალითად, მინა ან წყალი ოპტიკურად უფრო მკვრივი იქნება ვიდრე ჰაერი. ეს მაჩვენებელი გვიჩვენებს, თუ როგორ იცვლება ფოტონების გავრცელების სიჩქარე ერთი ნივთიერებიდან მეორეზე გადასვლისას. გამჭვირვალე ობიექტებში სინათლის ნაკადის გადაადგილებისას შესაძლებელია მისი პოლარიზაცია. იგი შეინიშნება დიელექტრიკული იზოტროპული მედიიდან სინათლის ნაკადის გავლისას. პოლარიზაცია ხდება მაშინ, როდესაც ფოტონები გადიან მინაში. პოლარიზაციის ეფექტი ნაწილობრივი პოლარიზაცია შეინიშნება, როდესაც სინათლის ნაკადის დაცემის კუთხე ორი დიელექტრიკის საზღვარზე განსხვავდება ნულიდან. პოლარიზაციის ხარისხი დამოკიდებულია იმაზე, თუ როგორი იყო დაცემის კუთხეები (ბრუსტერის კანონი). ჩვენი მოკლე დიგრესიის დასასრულს, ჯერ კიდევ აუცილებელია ასეთი ეფექტის გათვალისწინება, როგორც სრულფასოვანი შიდა ასახვა. სრული ჩვენების ფენომენი ამ ეფექტის გამოჩენისთვის აუცილებელია სინათლის ნაკადის დაცემის კუთხის გაზრდა მისი გადასვლის მომენტში ნივთიერებებს შორის ინტერფეისზე მკვრივიდან ნაკლებად მკვრივ გარემოზე. იმ სიტუაციაში, როდესაც ეს პარამეტრი აღემატება გარკვეულ ზღვრულ მნიშვნელობას, მაშინ ამ მონაკვეთის საზღვარზე მომხდარი ფოტონები მთლიანად აისახება. სინამდვილეში, ეს იქნება ჩვენი სასურველი ფენომენი. მის გარეშე შეუძლებელი იყო ოპტიკურ-ბოჭკოვანი სისტემის დამზადება. სინათლის ნაკადის ქცევის მახასიათებლების პრაქტიკულმა გამოყენებამ ბევრი რამ მისცა, შექმნა სხვადასხვა ტექნიკური მოწყობილობა ჩვენი ცხოვრების გასაუმჯობესებლად. ამავდროულად, სინათლეს არ გაუხსნია კაცობრიობისთვის ყველა თავისი შესაძლებლობა და მისი პრაქტიკული პოტენციალი ჯერ კიდევ არ არის სრულად რეალიზებული.
რეფრაქციული ინდექსის ფიზიკური მნიშვნელობა.სინათლის გარდატეხა ხდება მისი გავრცელების სიჩქარის ცვლილების გამო ერთი გარემოდან მეორეზე გადასვლისას. მეორე გარემოს გარდატეხის ინდექსი პირველთან შედარებით რიცხობრივად უდრის პირველ გარემოში სინათლის სიჩქარის თანაფარდობას მეორე გარემოში სინათლის სიჩქარესთან: ამრიგად, გარდატეხის ინდექსი გვიჩვენებს, რამდენჯერ მეტია სინათლის სიჩქარე გარემოში, საიდანაც სხივი გამოდის, ვიდრე სინათლის სიჩქარე იმ გარემოში, რომელშიც ის შედის. ვინაიდან ვაკუუმში ელექტრომაგნიტური ტალღების გავრცელების სიჩქარე მუდმივია, მიზანშეწონილია განისაზღვროს სხვადასხვა მედიის რეფრაქციული ინდექსები ვაკუუმთან მიმართებაში. სიჩქარის თანაფარდობა თან
სინათლის გავრცელება ვაკუუმში მისი გავრცელების სიჩქარეზე მოცემულ გარემოში ეწოდება აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსიმოცემული ნივთიერება () და არის მისი ოპტიკური თვისებების მთავარი მახასიათებელი, იმათ. მეორე გარემოს გარდატეხის ინდექსი პირველთან შედარებით უდრის ამ მედიის აბსოლუტური მაჩვენებლების თანაფარდობას. ჩვეულებრივ, ნივთიერების ოპტიკური თვისებები ხასიათდება რეფრაქციული ინდექსით ნ
ჰაერთან შედარებით, რომელიც ოდნავ განსხვავდება აბსოლუტური რეფრაქციული ინდექსისგან. ამ შემთხვევაში გარემოს, რომელშიც აბსოლუტური ინდექსი უფრო დიდია, ოპტიკურად მკვრივი ეწოდება. გარდატეხის შეზღუდვის კუთხე.თუ სინათლე უფრო დაბალი გარდატეხის ინდექსის მქონე გარემოდან გადადის უფრო მაღალი გარდატეხის ინდექსის მქონე გარემოზე ( n 1< n 2
), მაშინ გარდატეხის კუთხე ნაკლებია დაცემის კუთხეზე რ< i
(ნახ. 3). ბრინჯი. 3. სინათლის გარდატეხა გადასვლისას ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივი საშუალოდან საშუალომდე ოპტიკურად უფრო მკვრივი. როგორც დაცემის კუთხე იზრდება მე მ =
90° (სხივი 3, სურ. 2) სინათლე მეორე გარემოში გავრცელდება მხოლოდ კუთხის ფარგლებში r pr
დაურეკა გარდატეხის შეზღუდვის კუთხე. მეორე გარემოს რეგიონში გარდატეხის შემზღუდველი კუთხის დამატებით კუთხით (90° - მე პრ
), სინათლე არ აღწევს (ეს უბანი დაჩრდილულია ნახ. 3-ზე). შეზღუდეთ გარდატეხის კუთხე r pr
მაგრამ sin i m = 1, ამიტომ. მთლიანი შინაგანი ასახვის ფენომენი.როდესაც სინათლე გადის მაღალი რეფრაქციული ინდექსის მქონე გარემოდან n 1 > n 2
(ნახ. 4), მაშინ გარდატეხის კუთხე მეტია დაცემის კუთხეზე. სინათლე ირღვევა (გადის მეორე გარემოში) მხოლოდ დაცემის კუთხით მე პრ
, რომელიც შეესაბამება გარდატეხის კუთხეს rm =
90°. ბრინჯი. 4. სინათლის გარდატეხა ოპტიკურად მკვრივი გარემოდან საშუალოზე გადასვლისას ნაკლებად ოპტიკურად მკვრივი. სინათლის ინციდენტი დიდი კუთხით მთლიანად აისახება მედიის საზღვრიდან (ნახ. 4 სხივი 3). ამ ფენომენს ეწოდება მთლიანი შიდა ასახვა და დაცემის კუთხე მე პრ
არის მთლიანი შიდა ასახვის შემზღუდველი კუთხე. მთლიანი შიდა ასახვის შემზღუდველი კუთხე მე პრ
განისაზღვრება მდგომარეობის მიხედვით: თუ სინათლე მიემართება ნებისმიერი გარემოდან ვაკუუმში ან ჰაერში, მაშინ ამ ორი მედიისთვის სხივების გზის შექცევადობის გამო, გარდატეხის შემზღუდველი კუთხე პირველი გარემოდან მეორეზე გადასვლისას უდრის მთლიანი შიდა ასახვის შემზღუდველ კუთხეს, როდესაც სხივი გადადის მეორე გარემოდან პირველზე. . შუშის მთლიანი შიდა ასახვის შემზღუდველი კუთხე 42°-ზე ნაკლებია. ამიტომ, სხივები, რომლებიც მოძრაობენ მინაში და ეცემა მის ზედაპირზე 45° კუთხით, მთლიანად აირეკლება. შუშის ეს თვისება გამოიყენება მბრუნავ (ნახ. 5ა) და შექცევად (ნახ. 4ბ) პრიზმებში, რომლებიც ხშირად გამოიყენება ოპტიკურ ინსტრუმენტებში. ბრინჯი. 5: ა – მბრუნავი პრიზმა; ბ - საპირისპირო პრიზმა. ბოჭკოვანი ოპტიკა.მთლიანი შიდა ასახვა გამოიყენება მოქნილის მშენებლობაში მსუბუქი გიდები. სინათლე, რომელიც შედის გამჭვირვალე ბოჭკოში, რომელიც გარშემორტყმულია უფრო დაბალი რეფრაქციული ინდექსის მქონე ნივთიერებით, ბევრჯერ აირეკლება და ვრცელდება ამ ბოჭკოს გასწვრივ (ნახ. 6). სურ.6. სინათლის გავლა გამჭვირვალე ბოჭკოში, რომელიც გარშემორტყმულია მატერიით უფრო დაბალი რეფრაქციული ინდექსით. მაღალი სინათლის ნაკადების გადასაცემად და სინათლის სახელმძღვანელო სისტემის მოქნილობის შესანარჩუნებლად, ცალკეული ბოჭკოები იკრიბება ჩალიჩებად - მსუბუქი გიდები. ოპტიკის ფილიალს, რომელიც ეხება სინათლისა და გამოსახულების გადაცემას სინათლის გიდების საშუალებით, ეწოდება ბოჭკოვანი ოპტიკა. იგივე ტერმინი ეხება თავად ბოჭკოვანი ნაწილებსა და მოწყობილობებს. მედიცინაში სინათლის სახელმძღვანელო გამოიყენება ცივი შუქით შიდა ღრუების გასანათებლად და გამოსახულების გადასაცემად. პრაქტიკული ნაწილი ნივთიერებების რეფრაქციული ინდექსის განსაზღვრის ინსტრუმენტები ე.წ რეფრაქტომეტრები(ნახ. 7). ნახ.7. რეფრაქტომეტრის ოპტიკური სქემა. 1 - სარკე, 2 - საზომი თავი, 3 - პრიზმების სისტემა დისპერსიის აღმოსაფხვრელად, 4 - ობიექტივი, 5 - მბრუნავი პრიზმა (სხივის ბრუნვა 90 0-ით), 6 - მასშტაბი (ზოგიერთ რეფრაქტომეტრში არსებობს ორი მასშტაბი: რეფრაქციული მაჩვენებლების მასშტაბი და ხსნარების კონცენტრაციის მასშტაბი), 7 - ოკულარი. რეფრაქტომეტრის ძირითადი ნაწილია საზომი თავი, რომელიც შედგება ორი პრიზმისგან: განათებული, რომელიც მდებარეობს თავის დასაკეცი ნაწილში და საზომი. მანათობელი პრიზმის გასასვლელში მისი მქრქალი ზედაპირი ქმნის სინათლის გაფანტულ სხივს, რომელიც გადის საცდელ სითხეში (2-3 წვეთი) პრიზმებს შორის. სხივები ეცემა საზომი პრიზმის ზედაპირზე სხვადასხვა კუთხით, მათ შორის 90 0 კუთხით. საზომი პრიზმაში სხივები გროვდება გარდატეხის შემზღუდველი კუთხის რეგიონში, რაც განმარტავს მოწყობილობის ეკრანზე შუქ-ჩრდილის საზღვრის ფორმირებას. სურ.8. სხივის გზა საზომი თავში: 1 - განათებული პრიზმა, 2 - გამოკვლეული სითხე, 3 - საზომი პრიზმა, 4 - ეკრანი. ხსნარში შაქრის პროცენტის განსაზღვრა
ბუნებრივი და პოლარიზებული შუქი. ხილული სინათლე- ეს ელექტრომაგნიტური ტალღებირხევის სიხშირით 4∙10 14-დან 7.5∙10 14 ჰც-მდე დიაპაზონში. ელექტრომაგნიტური ტალღებიარიან განივი: ელექტრული და მაგნიტური ველის სიძლიერის ვექტორები E და H ერთმანეთის პერპენდიკულურია და დევს ტალღის გავრცელების სიჩქარის ვექტორის პერპენდიკულარულ სიბრტყეში. გამომდინარე იქიდან, რომ სინათლის როგორც ქიმიური, ასევე ბიოლოგიური ეფექტი ძირითადად დაკავშირებულია ელექტრომაგნიტური ტალღის ელექტრულ კომპონენტთან, ვექტორთან. ეამ ველის ინტენსივობა ეწოდება სინათლის ვექტორი,და ამ ვექტორის რხევების სიბრტყე არის სინათლის ტალღის რხევის სიბრტყე. ნებისმიერ სინათლის წყაროში ტალღები გამოიყოფა მრავალი ატომისა და მოლეკულის მიერ, ამ ტალღების სინათლის ვექტორები განლაგებულია სხვადასხვა სიბრტყეში, ხოლო რხევები ხდება სხვადასხვა ფაზაში. შესაბამისად, მიღებული ტალღის სინათლის ვექტორის რხევების სიბრტყე განუწყვეტლივ იცვლის თავის პოზიციას სივრცეში (ნახ. 1). ამ ნათებას ე.წ ბუნებრივი,ან არაპოლარიზებული. ბრინჯი. 1. სხივისა და ბუნებრივი სინათლის სქემატური გამოსახულება. თუ ჩვენ ავირჩევთ ორ ურთიერთ პერპენდიკულარულ სიბრტყეს, რომელიც გადის ბუნებრივი სინათლის სხივზე და ვაპროექტებთ E ვექტორებს სიბრტყეზე, მაშინ საშუალოდ ეს პროგნოზები იგივე იქნება. ამრიგად, მოსახერხებელია გამოსახოთ ბუნებრივი სინათლის სხივი, როგორც სწორი ხაზი, რომელზედაც ორივე პროგნოზის იგივე რაოდენობა მდებარეობს ტირეებისა და წერტილების სახით: როდესაც სინათლე გადის კრისტალებში, შესაძლებელია მივიღოთ შუქი, რომლის ტალღის რხევის სიბრტყე მუდმივ პოზიციას იკავებს სივრცეში. ამ ნათებას ე.წ ბინა-ან ხაზოვანი პოლარიზებული. ატომებისა და მოლეკულების მოწესრიგებული განლაგების გამო სივრცულ გისოსში, კრისტალი გადასცემს მხოლოდ სინათლის ვექტორულ რხევებს, რომლებიც წარმოიქმნება მოცემული გისოსისთვის დამახასიათებელ გარკვეულ სიბრტყეში. თვითმფრინავის პოლარიზებული სინათლის ტალღა მოხერხებულად არის გამოსახული შემდეგნაირად: სინათლის პოლარიზაცია ასევე შეიძლება იყოს ნაწილობრივი. ამ შემთხვევაში, სინათლის ვექტორის რხევების ამპლიტუდა ნებისმიერ სიბრტყეში მნიშვნელოვნად აღემატება სხვა სიბრტყეების რხევების ამპლიტუდას. ნაწილობრივ პოლარიზებული შუქი პირობითად შეიძლება გამოისახოს შემდეგნაირად: და ა.შ. ტირეებისა და წერტილების რაოდენობის თანაფარდობა განსაზღვრავს სინათლის პოლარიზაციის ხარისხს. ბუნებრივი სინათლის პოლარიზებულ შუქად გარდაქმნის ყველა მეთოდში, კომპონენტები, რომლებსაც აქვთ პოლარიზაციის სიბრტყის კარგად განსაზღვრული ორიენტაცია, მთლიანად ან ნაწილობრივ შეირჩევა ბუნებრივი სინათლისგან. პოლარიზებული სინათლის მიღების მეთოდები: ა) სინათლის არეკვლა და გარდატეხა ორი დიელექტრიკის საზღვარზე; ბ) სინათლის გადაცემა ოპტიკურად ანიზოტროპული ცალღეროვანი კრისტალებით; გ) სინათლის გადაცემა მედიით, რომლის ოპტიკური ანიზოტროპია ხელოვნურად იქმნება ელექტრული ან მაგნიტური ველის მოქმედებით, აგრეთვე დეფორმაციის გამო. ეს მეთოდები ეფუძნება ფენომენს ანიზოტროპია. ანისოტროპიაარის მთელი რიგი თვისებების (მექანიკური, თერმული, ელექტრო, ოპტიკური) დამოკიდებულება მიმართულებაზე. სხეულებს, რომელთა თვისებები ყველა მიმართულებით ერთნაირია, ეწოდება იზოტროპული. პოლარიზაცია შეინიშნება სინათლის გაფანტვის დროსაც. რაც უფრო მაღალია პოლარიზაციის ხარისხი, მით უფრო მცირეა ნაწილაკების ზომა, რომლებზეც ხდება გაფანტვა. მოწყობილობები, რომლებიც შექმნილია პოლარიზებული სინათლის წარმოებისთვის, ე.წ პოლარიზატორები. სინათლის პოლარიზაცია არეკვლისა და გარდატეხის დროს ორ დიელექტრიკას შორის.როდესაც ბუნებრივი სინათლე აირეკლება და ირღვევა ორ იზოტროპულ დიელექტრიკს შორის, ხდება მისი ხაზოვანი პოლარიზაცია. დაცემის თვითნებური კუთხით, არეკლილი სინათლის პოლარიზაცია ნაწილობრივია. არეკლილი სხივი დომინირებს დაცემის სიბრტყის პერპენდიკულარული რხევებით, ხოლო გარდატეხილ სხივში დომინირებს მის პარალელურად რხევები (ნახ. 2). ბრინჯი. 2. ბუნებრივი სინათლის ნაწილობრივი პოლარიზაცია არეკვლისა და რეფრაქციის დროს თუ დაცემის კუთხე აკმაყოფილებს tg i B = n 21 პირობას, მაშინ არეკლილი სინათლე მთლიანად პოლარიზებულია (ბრუსტერის კანონი), ხოლო რეფრაქციული სხივი პოლარიზებულია არა მთლიანად, არამედ მაქსიმალურად (ნახ. 3). ამ შემთხვევაში, არეკლილი და გარდატეხილი სხივები ერთმანეთის პერპენდიკულურია. არის ორი მედიის ფარდობითი გარდატეხის მაჩვენებელი, i B არის ბრუსტერის კუთხე. ბრინჯი. 3. არეკლილი სხივის ტოტალური პოლარიზაცია არეკვლისა და გარდატეხის დროს ორ იზოტროპულ დიელექტრიკს შორის ინტერფეისზე. ორმაგი რეფრაქცია.არსებობს მთელი რიგი კრისტალები (კალციტი, კვარცი და ა.შ.), რომლებშიც სინათლის სხივი, გარდატეხის დროს, იყოფა ორ სხივად, განსხვავებული თვისებებით. კალციტი (ისლანდიური სპარ) არის კრისტალი ექვსკუთხა გისოსით. ექვსკუთხა პრიზმის სიმეტრიის ღერძს, რომელიც ქმნის მის უჯრედს, ეწოდება ოპტიკური ღერძი. ოპტიკური ღერძი არ არის ხაზი, არამედ მიმართულება კრისტალში. ამ მიმართულების პარალელურად ნებისმიერი ხაზი ასევე არის ოპტიკური ღერძი. თუ ფირფიტა ამოჭრილია კალციტის კრისტალიდან ისე, რომ მისი სახეები იყოს ოპტიკური ღერძის პერპენდიკულარული და სინათლის სხივი მიმართულია ოპტიკური ღერძის გასწვრივ, მაშინ მასში ცვლილებები არ მოხდება. თუმცა, თუ სხივი მიმართულია ოპტიკური ღერძის კუთხით, მაშინ იგი დაიყოფა ორ სხივად (სურ. 4), რომელთაგან ერთს ჩვეულებრივ უწოდებენ, მეორეს - არაჩვეულებრივს. ბრინჯი. 4. ორმხრივი შეფერხება, როდესაც სინათლე გადის კალციტის ფირფიტაზე. MN არის ოპტიკური ღერძი. ჩვეულებრივი სხივი მდებარეობს დაცემის სიბრტყეში და აქვს ჩვეულებრივი რეფრაქციული ინდექსი მოცემული ნივთიერებისთვის. არაჩვეულებრივი სხივი მდგომარეობს სიბრტყეში, რომელიც გადის დაცემის სხივს და ბროლის ოპტიკურ ღერძს, რომელიც შედგენილია სხივის დაცემის წერტილში. ამ თვითმფრინავს ე.წ ბროლის მთავარი სიბრტყე. რეფრაქციული ინდექსები ჩვეულებრივი და არაჩვეულებრივი სხივებისთვის განსხვავებულია. როგორც ჩვეულებრივი, ისე არაჩვეულებრივი სხივები პოლარიზებულია. ჩვეულებრივი სხივების რხევის სიბრტყე ძირითადი სიბრტყის პერპენდიკულარულია. არაჩვეულებრივი სხივების რხევები ხდება ბროლის მთავარ სიბრტყეში. ორმხრივი შეფერხების ფენომენი განპირობებულია კრისტალების ანიზოტროპიით. ოპტიკური ღერძის გასწვრივ სინათლის ტალღის სიჩქარე ჩვეულებრივი და არაჩვეულებრივი სხივებისთვის ერთნაირია. სხვა მიმართულებებში, არაჩვეულებრივი ტალღის სიჩქარე კალციტში უფრო მეტია, ვიდრე ჩვეულებრივი. ყველაზე დიდი განსხვავება ორივე ტალღის სიჩქარეს შორის ხდება ოპტიკური ღერძის პერპენდიკულარული მიმართულებით. ჰაიგენსის პრინციპის თანახმად, ტალღის ზედაპირის თითოეულ წერტილში ორმხრივი შეფერხებით, რომელიც აღწევს ბროლის საზღვრებს, ერთდროულად წარმოიქმნება ორი ელემენტარული ტალღა (არა ერთი, როგორც ჩვეულებრივ მედიაში), რომლებიც ვრცელდება კრისტალში. ერთი ტალღის გავრცელების სიჩქარე ყველა მიმართულებით ერთნაირია, ე.ი. ტალღას აქვს სფერული ფორმა და ე.წ ჩვეულებრივი. სხვა ტალღის გავრცელების სიჩქარე ბროლის ოპტიკური ღერძის მიმართულებით იგივეა, რაც ჩვეულებრივი ტალღის სიჩქარე, ხოლო ოპტიკური ღერძის პერპენდიკულარული მიმართულებით განსხვავდება მისგან. ტალღას აქვს ელიფსოიდური ფორმა და ე.წ არაჩვეულებრივი(ნახ.5). ბრინჯი. 5. ჩვეულებრივი (ო) და არაჩვეულებრივი (ე) ტალღის გავრცელება კრისტალში. ორმაგი რეფრაქციით. პრიზმა ნიკოლოზი.პოლარიზებული სინათლის მისაღებად გამოიყენება ნიკოლის პოლარიზებული პრიზმა. კალციტისგან ამოჭრიან გარკვეული ფორმისა და ზომის პრიზმას, შემდეგ იჭრება დიაგონალური სიბრტყის გასწვრივ და წებდება კანადური ბალზამით. როდესაც სინათლის სხივი ეცემა ზედა სახეზე პრიზმის ღერძის გასწვრივ (ნახ. 6), არაჩვეულებრივი სხივი ეცემა წებოვან სიბრტყეზე უფრო მცირე კუთხით და გადის თითქმის მიმართულების შეცვლის გარეშე. ჩვეულებრივი სხივი ეცემა კანადური ბალზამის მთლიანი არეკვლის კუთხით მეტი კუთხით, აირეკლება წებოვანი სიბრტყიდან და შეიწოვება პრიზმის გაშავებული პირით. ნიკოლის პრიზმა წარმოქმნის სრულად პოლარიზებულ სინათლეს, რომლის რხევის სიბრტყე მდებარეობს პრიზმის მთავარ სიბრტყეში. ბრინჯი. 6. ნიკოლას პრიზმა. ჩვეულებრივი გავლის სქემა და არაჩვეულებრივი სხივები. დიქროიზმი.არსებობს კრისტალები, რომლებიც სხვადასხვა გზით შთანთქავენ ჩვეულებრივ და არაჩვეულებრივ სხივებს. ასე რომ, თუ ბუნებრივი სინათლის სხივი მიმართულია ტურმალინის კრისტალზე, ოპტიკური ღერძის მიმართულების პერპენდიკულარულად, მაშინ მხოლოდ რამდენიმე მილიმეტრიანი ფირფიტის სისქით, ჩვეულებრივი სხივი მთლიანად შეიწოვება და მხოლოდ არაჩვეულებრივი სხივი გამოვა. კრისტალი (ნახ. 7). ბრინჯი. 7. სინათლის გავლა ტურმალინის კრისტალში. ჩვეულებრივი და არაჩვეულებრივი სხივების შთანთქმის განსხვავებულ ბუნებას ე.წ შთანთქმის ანიზოტროპია,ან დიქროიზმი.ამრიგად, ტურმალინის კრისტალები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც პოლარიზატორები. პოლაროიდები.ამჟამად, პოლარიზატორები ფართოდ გამოიყენება. პოლაროიდები.პოლაროიდის გასაკეთებლად, გამჭვირვალე ფილმი წებდება შუშის ან პლექსიგლასის ორ ფირფიტას შორის, რომელიც შეიცავს დიქროიული ნივთიერების პოლარიზებული სინათლის კრისტალებს (მაგალითად, იოდოკინონის სულფატი). ფილმის წარმოების პროცესში, კრისტალები ისეა ორიენტირებული, რომ მათი ოპტიკური ღერძი იყოს პარალელურად. მთელი სისტემა ფიქსირდება ჩარჩოში. პოლაროიდების დაბალი ღირებულება და დიდი ფართობით ფირფიტების დამზადების შესაძლებლობა უზრუნველყოფდა მათ ფართო გამოყენებას პრაქტიკაში. პოლარიზებული სინათლის ანალიზი.სინათლის პოლარიზაციის ბუნებისა და ხარისხის შესასწავლად მოწყობილობებს ე.წ ანალიზატორები.როგორც ანალიზატორები, გამოიყენება იგივე მოწყობილობები, რომლებიც ემსახურება ხაზოვანი პოლარიზებული სინათლის მიღებას - პოლარიზატორები, მაგრამ ადაპტირებულია გრძივი ღერძის გარშემო ბრუნვისთვის. ანალიზატორი გადის მხოლოდ ვიბრაციას, რომელიც ემთხვევა მის მთავარ სიბრტყეს. წინააღმდეგ შემთხვევაში, მხოლოდ რხევის კომპონენტი, რომელიც ემთხვევა ამ სიბრტყეს, გადის ანალიზატორში. თუ ანალიზატორში შემავალი სინათლის ტალღა ხაზოვანია პოლარიზებული, მაშინ ანალიზატორიდან გამოსული ტალღის ინტენსივობა აკმაყოფილებს მალუსის კანონი: სადაც I 0 არის შემომავალი სინათლის ინტენსივობა, φ არის კუთხე შემომავალი სინათლის სიბრტყესა და ანალიზატორის მიერ გადაცემულ სინათლეს შორის. სინათლის გავლა პოლარიზატორი-ანალიზატორის სისტემაში სქემატურად არის ნაჩვენები ნახ. რვა. ბრინჯი. სურ. 8. სინათლის გავლის სქემა პოლარიზატორი-ანალიზატორის სისტემაში (P - პოლარიზატორი, A - ანალიზატორი, E - ეკრანი): ა) პოლარიზატორისა და ანალიზატორის ძირითადი სიბრტყეები ერთმანეთს ემთხვევა; ბ) პოლარიზატორისა და ანალიზატორის ძირითადი სიბრტყეები განლაგებულია გარკვეული კუთხით; გ) პოლარიზატორისა და ანალიზატორის ძირითადი სიბრტყეები ერთმანეთის პერპენდიკულურია. თუ პოლარიზატორისა და ანალიზატორის ძირითადი სიბრტყეები ერთმანეთს ემთხვევა, მაშინ სინათლე მთლიანად გადის ანალიზატორში და ანათებს ეკრანს (ნახ. 7ა). თუ ისინი განლაგებულია გარკვეული კუთხით, სინათლე გადის ანალიზატორში, მაგრამ შესუსტებულია (ნახ. 7ბ) მით უფრო უახლოვდება ეს კუთხე 90 0-ს. თუ ეს სიბრტყეები ერთმანეთის პერპენდიკულარულია, მაშინ სინათლე მთლიანად ჩაქრება ანალიზატორის მიერ (ნახ. 7c) პოლარიზებული სინათლის რხევის სიბრტყის ბრუნვა. პოლარიმეტრია.ზოგიერთ კრისტალს, ისევე როგორც ორგანული ნივთიერებების ხსნარებს, აქვთ მათში გამავალი პოლარიზებული სინათლის რხევების სიბრტყის ბრუნვის უნარი. ამ ნივთიერებებს ე.წ ოპტიკურადა აქტიური. მათ შორისაა შაქარი, მჟავები, ალკალოიდები და ა.შ. ოპტიკურად აქტიური ნივთიერებების უმრავლესობისთვის დადგინდა ორი მოდიფიკაციის არსებობა, რომელიც ბრუნავს პოლარიზაციის სიბრტყეს, შესაბამისად, საათის ისრის მიმართულებით და საათის ისრის საწინააღმდეგოდ (დამკვირვებლისთვის, რომელიც სხივისკენ იყურება). პირველ მოდიფიკაციას ე.წ დექსტროროტორული,ან დადებითიმეორე - ლევოროტარული,ან უარყოფითი. ნივთიერების ბუნებრივი ოპტიკური აქტივობა არაკრისტალურ მდგომარეობაში განპირობებულია მოლეკულების ასიმეტრიით. კრისტალურ ნივთიერებებში ოპტიკური აქტივობა ასევე შეიძლება გამოწვეული იყოს გისოსებში მოლეკულების განლაგების თავისებურებებით. მყარ სხეულებში, პოლარიზაციის სიბრტყის ბრუნვის კუთხე φ პირდაპირპროპორციულია სხეულში სინათლის სხივის გზის d სიგრძისა: სადაც α არის ბრუნვის უნარი (სპეციფიკური ბრუნვა),დამოკიდებულია ნივთიერების ტიპზე, ტემპერატურასა და ტალღის სიგრძეზე. მარცხნივ და მარჯვნივ ბრუნვის მოდიფიკაციისთვის, ბრუნვის შესაძლებლობები იგივეა სიდიდით. ამონახსნებისთვის, პოლარიზაციის სიბრტყის ბრუნვის კუთხე სადაც α არის სპეციფიკური ბრუნვა, c არის ოპტიკურად აქტიური ნივთიერების კონცენტრაცია ხსნარში. α-ს მნიშვნელობა დამოკიდებულია ოპტიკურად აქტიური ნივთიერებისა და გამხსნელის ბუნებაზე, ტემპერატურასა და სინათლის ტალღის სიგრძეზე. სპეციფიკური როტაცია- ეს არის 100-ჯერ გაზრდილი ბრუნვის კუთხე 1 დმ სისქის ხსნარისთვის ნივთიერების კონცენტრაციით 1 გრამი 100 სმ 3 ხსნარზე 20 0 C ტემპერატურაზე და სინათლის ტალღის სიგრძეზე λ=589 ნმ. ამ თანაფარდობის საფუძველზე c კონცენტრაციის დასადგენად ძალიან მგრძნობიარე მეთოდს ე.წ პოლარიმეტრია (საქარიმეტრია). პოლარიზაციის სიბრტყის ბრუნვის დამოკიდებულება სინათლის ტალღის სიგრძეზე ეწოდება ბრუნვის დისპერსია.პირველ მიახლოებაში არსებობს ბიოს კანონი: სადაც A არის კოეფიციენტი, რომელიც დამოკიდებულია ნივთიერების ბუნებასა და ტემპერატურაზე. კლინიკურ პირობებში, მეთოდი პოლარიმეტრიაგამოიყენება შარდში შაქრის კონცენტრაციის დასადგენად. ამისთვის გამოყენებულ მოწყობილობას ე.წ საქარიმეტრი(ნახ. 9). ბრინჯი. 9. საქარიმეტრის ოპტიკური განლაგება: და - ბუნებრივი სინათლის წყარო; C - სინათლის ფილტრი (მონოქრომატორი), რომელიც უზრუნველყოფს მოწყობილობის მუშაობის კოორდინაციას ბიოტის კანონით; L არის კონვერგირებადი ლინზა, რომელიც გამოსვლისას იძლევა სინათლის პარალელურ სხივს; P - პოლარიზატორი; K – ტუბი სატესტო ხსნარით; A - ანალიზატორი, რომელიც დამონტაჟებულია მბრუნავ დისკზე D დანაყოფებით. კვლევის ჩატარებისას ანალიზატორი პირველად დაყენებულია ხედვის ველის მაქსიმალურ ჩაბნელებაზე სატესტო ხსნარის გარეშე. შემდეგ მოწყობილობაში მოთავსებულია ხსნარის მილი და ანალიზატორის მობრუნებით, ხედვის ველი კვლავ ბნელდება. იმ ორი კუთხიდან, რომლითაც ანალიზატორი უნდა შემოტრიალდეს, ყველაზე პატარა არის ანალიზატორის ბრუნვის კუთხე. კუთხე გამოიყენება ხსნარში შაქრის კონცენტრაციის გამოსათვლელად. გამოთვლების გასამარტივებლად, ხსნარით მილი მზადდება ისე, რომ ანალიზატორის ბრუნვის კუთხე (გრადუსებში) რიცხობრივად ტოლია კონცენტრაციისა. თანხსნარი (გრამებში 100 სმ 3-ზე). გლუკოზის მილის სიგრძეა 19 სმ. პოლარიზებული მიკროსკოპია.მეთოდი ეფუძნება ანიზოტროპიაუჯრედებისა და ქსოვილების ზოგიერთი კომპონენტი, რომლებიც ჩნდება პოლარიზებულ შუქზე დაკვირვებისას. სტრუქტურები, რომლებიც შედგება პარალელურად განლაგებული მოლეკულებისგან ან დაწყობის სახით განლაგებული დისკებისგან, როდესაც შედის გარემოში გარდატეხის ინდექსით, რომელიც განსხვავდება სტრუქტურის ნაწილაკების გარდატეხის მაჩვენებლისგან, ავლენს უნარს. ორმაგი რეფრაქცია.ეს ნიშნავს, რომ სტრუქტურა გადასცემს მხოლოდ პოლარიზებულ შუქს, თუ პოლარიზაციის სიბრტყე პარალელურია ნაწილაკების გრძელი ღერძების პარალელურად. ეს ძალაში რჩება მაშინაც კი, როდესაც ნაწილაკებს არ აქვთ საკუთარი ორმხრივი შეფერხება. Ოპტიკური ანიზოტროპიაშეიმჩნევა კუნთში, შემაერთებელ ქსოვილში (კოლაგენი) და ნერვულ ბოჭკოებში. ჩონჩხის კუნთის სახელი ზოლიანი"კუნთოვანი ბოჭკოს ცალკეული მონაკვეთების ოპტიკური თვისებების განსხვავების გამო. იგი შედგება ქსოვილის ნივთიერების მუქი და მსუბუქი უბნების მონაცვლეობით. ეს აძლევს ბოჭკოს განივი ზოლს. კუნთოვანი ბოჭკოების შესწავლა პოლარიზებულ შუქზე ცხადყოფს, რომ უფრო ბნელი ადგილებია ანისოტროპულიდა აქვს თვისებები ორმხრივი შეფერხება, ხოლო უფრო ბნელი ადგილებია იზოტროპული. კოლაგენიბოჭკოები ანიზოტროპულია, მათი ოპტიკური ღერძი მდებარეობს ბოჭკოვანი ღერძის გასწვრივ. მიცელები რბილობში ნეიროფიბრილებიასევე ანიზოტროპული არიან, მაგრამ მათი ოპტიკური ღერძები განლაგებულია რადიალური მიმართულებით. ამ სტრუქტურების ჰისტოლოგიური გამოკვლევისთვის გამოიყენება პოლარიზებული მიკროსკოპი. პოლარიზებული მიკროსკოპის ყველაზე მნიშვნელოვანი კომპონენტია პოლარიზატორი, რომელიც მდებარეობს სინათლის წყაროსა და კონდენსატორს შორის. გარდა ამისა, მიკროსკოპს აქვს მბრუნავი საფეხური ან ნიმუშის დამჭერი, ანალიზატორი, რომელიც მდებარეობს ობიექტსა და ოკულარებს შორის, რომელიც შეიძლება დამონტაჟდეს ისე, რომ მისი ღერძი იყოს პერპენდიკულარული პოლარიზატორის ღერძზე და კომპენსატორი. როდესაც პოლარიზატორი და ანალიზატორი გადაკვეთილია და ობიექტი აკლია ან იზოტროპულიველი ერთნაირად ბნელი ჩანს. თუ არის ობიექტი ორმაგი შეფერხებით და ის განლაგებულია ისე, რომ მისი ღერძი იყოს პოლარიზაციის სიბრტყის კუთხით, განსხვავებული 0 0-დან ან 90 0-დან, ის დაყოფს პოლარიზებულ შუქს ორ კომპონენტად - პარალელურად და პერპენდიკულარულად. ანალიზატორის სიბრტყე. შესაბამისად, სინათლის ნაწილი გაივლის ანალიზატორში, რის შედეგადაც ხდება ობიექტის ნათელი გამოსახულება მუქი ფონზე. როდესაც ობიექტი ბრუნავს, მისი გამოსახულების სიკაშკაშე შეიცვლება და მაქსიმუმს მიაღწევს პოლარიზატორის ან ანალიზატორის მიმართ 450 კუთხით. პოლარიზებული მიკროსკოპია გამოიყენება ბიოლოგიურ სტრუქტურებში (მაგ. კუნთების უჯრედებში) მოლეკულების ორიენტაციის შესასწავლად, ასევე სხვა მეთოდებით უხილავ სტრუქტურებზე (მაგ. უჯრედის გაყოფის დროს მიტოზური ღერო), ხვეული სტრუქტურის იდენტიფიკაციისას. პოლარიზებული სინათლე გამოიყენება მოდელის პირობებში, რათა შეფასდეს მექანიკური სტრესები, რომლებიც წარმოიქმნება ძვლოვან ქსოვილებში. ეს მეთოდი ეფუძნება ფოტოელასტიურობის ფენომენს, რომელიც მოიცავს ოპტიკური ანიზოტროპიის წარმოქმნას თავდაპირველად იზოტროპულ მყარ სხეულებში მექანიკური დატვირთვების მოქმედებით. სინათლის ტალღის სიგრძის განსაზღვრა დიფრაქციული ბადეების გამოყენებით
მსუბუქი ჩარევა.სინათლის ჩარევა არის ფენომენი, რომელიც წარმოიქმნება სინათლის ტალღების ზემოქმედებისას და თან ახლავს მათი გაძლიერება ან შესუსტება. სტაბილური ჩარევის ნიმუში წარმოიქმნება, როდესაც თანმიმდევრული ტალღები ზედმიწევნით არის გადანაწილებული. თანმიმდევრულ ტალღებს უწოდებენ ტალღებს თანაბარი სიხშირით და იგივე ფაზებით ან მუდმივი ფაზის ცვლაში. სინათლის ტალღების გაძლიერება ჩარევის დროს (მაქსიმალური მდგომარეობა) ხდება, თუ Δ ჯდება ნახევარტალღის სიგრძის ლუწი რაოდენობა: სადაც კ
– მაქსიმალური რიგი, k=0,±1,±2,±,…±n; λ
არის სინათლის ტალღის სიგრძე. სინათლის ტალღების შესუსტება ჩარევის დროს (მინიმალური მდგომარეობა) შეინიშნება, თუ ნახევრად ტალღის სიგრძის უცნაური რაოდენობა ჯდება ოპტიკური ბილიკის განსხვავებაში Δ: სადაც კ
არის მინიმუმის რიგი. ორი სხივის ოპტიკური ბილიკის განსხვავება არის სხვაობა წყაროებიდან დაკვირვების წერტილამდე. ჩარევა თხელ ფილმებში.თხელ ფენებში ჩარევა შეიძლება შეინიშნოს საპნის ბუშტებში, ნავთის ადგილზე წყლის ზედაპირზე მზის შუქით განათებისას. დაეცემა სხივი 1 თხელი ფილმის ზედაპირზე (იხ. ნახ. 2). ჰაერი-ფილის ინტერფეისზე გარდატეხილი სხივი გადის ფილაში, აირეკლება მისი შიდა ზედაპირიდან, უახლოვდება ფირის გარე ზედაპირს, ირღვევა ფენა-ჰაერის ინტერფეისზე და სხივი გამოდის. სხივ 2-ს მივმართავთ სხივის გასასვლელ წერტილში, რომელიც გადის 1-ლი სხივის პარალელურად. სხივი 2 აისახება ფილმის ზედაპირიდან, ზედ დადგმული სხივზე და ორივე სხივი ერევა. ფილმის პოლიქრომატული შუქით განათებისას ვიღებთ ცისარტყელას სურათს. ეს გამოწვეულია იმით, რომ ფილმი არ არის ერთგვაროვანი სისქით. შესაბამისად, წარმოიქმნება სხვადასხვა სიდიდის ბილიკების განსხვავებები, რომლებიც შეესაბამება სხვადასხვა ტალღის სიგრძეს (ფერადი საპნის ფილმები, ზოგიერთი მწერის და ფრინველის ფრთების მოლურჯო ფერები, ზეთის ან ზეთების ფირები წყლის ზედაპირზე და ა.შ.). სინათლის ჩარევა გამოიყენება მოწყობილობებში - ინტერფერომეტრებში. ინტერფერომეტრები არის ოპტიკური მოწყობილობები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ორი სხივის სივრცით გამოყოფისთვის და მათ შორის გარკვეული ბილიკის განსხვავების შესაქმნელად. ინტერფერომეტრები გამოიყენება ტალღის სიგრძის დასადგენად მცირე დისტანციებზე მაღალი სიზუსტით, ნივთიერებების რეფრაქციული მაჩვენებლების დასადგენად და ოპტიკური ზედაპირების ხარისხის დასადგენად. სანიტარიული და ჰიგიენური მიზნებისთვის ინტერფერომეტრი გამოიყენება მავნე აირების შემცველობის დასადგენად. ინტერფერომეტრისა და მიკროსკოპის (ინტერფერენციული მიკროსკოპი) კომბინაცია ბიოლოგიაში გამოიყენება გამჭვირვალე მიკრო-ობიექტების რეფრაქციული ინდექსის, მშრალი ნივთიერების კონცენტრაციისა და სისქის გასაზომად. ჰიუგენს-ფრენელის პრინციპი.ჰაიგენსის აზრით, საშუალო ტალღის თითოეული წერტილი, რომელსაც პირველადი ტალღა აღწევს მოცემულ მომენტში, არის მეორადი ტალღების წყარო. ფრენელმა დახვეწა ჰაიგენსის ეს პოზიცია იმით, რომ მეორადი ტალღები თანმიმდევრულია, ე.ი. როდესაც ზედმიწევნით, ისინი მისცემს სტაბილურ ჩარევის ნიმუშს. სინათლის დიფრაქცია.სინათლის დიფრაქცია არის სინათლის სწორხაზოვანი გავრცელებისგან გადახრის ფენომენი. დიფრაქცია პარალელურ სხივებში ერთი ჭრილიდან.დაუშვით სამიზნე ფართოდ in
მონოქრომატული სინათლის პარალელური სხივი ეცემა (იხ. სურ. 3): სხივების გზაზე დამონტაჟებულია ლინზა ლ
, რომლის ფოკუსურ სიბრტყეში მდებარეობს ეკრანი ე
. სხივების უმეტესობა არ დიფრაქციულია; არ შეცვალოთ მათი მიმართულება და ისინი ფოკუსირებულია ობიექტივის მიერ ლ
ეკრანის ცენტრში, რომელიც ქმნის ცენტრალურ მაქსიმუმს ან ნულოვანი რიგის მაქსიმუმს. სხივები დიფრაქციული თანაბარი დიფრაქციული კუთხით φ
, ეკრანზე შექმნის მაქსიმუმებს 1,2,3,…, ნ
- ბრძანებებს. ამრიგად, დიფრაქციული ნიმუში, რომელიც მიიღება პარალელური სხივების ერთი ჭრილიდან მონოქრომატული შუქით განათებისას არის კაშკაშა ზოლი, მაქსიმალური განათებით ეკრანის ცენტრში, შემდეგ მოდის მუქი ზოლი (მინიმუმ 1-ლი რიგის), შემდეგ მოდის ნათელი ზოლი ( 1-ლი რიგის მაქსიმუმი). შეკვეთა), მუქი ზოლი (მინიმუმი მე-2 რიგის), მაქსიმუმ მე-2 რიგის და ა.შ. დიფრაქციის ნიმუში სიმეტრიულია ცენტრალურ მაქსიმუმთან მიმართებაში. როდესაც ჭრილი განათებულია თეთრი შუქით, ეკრანზე იქმნება ფერადი ზოლების სისტემა, მხოლოდ ცენტრალური მაქსიმუმი შეინარჩუნებს ინციდენტის სინათლის ფერს. პირობები მაქსდა წთდიფრაქცია.თუ ოპტიკურ გზაზე განსხვავებაში Δ
მოერგოს კენტი რაოდენობის სეგმენტების ტოლს, მაშინ იზრდება სინათლის ინტენსივობა ( მაქს
დიფრაქცია): სადაც კ
არის მაქსიმუმის რიგი; კ
=±1,±2,±…,± n;
λ
არის ტალღის სიგრძე. თუ ოპტიკურ გზაზე განსხვავებაში Δ
მოერგოს ლუწი რაოდენობის სეგმენტებს, რის შემდეგაც ხდება სინათლის ინტენსივობის შესუსტება ( წთ
დიფრაქცია): სადაც კ
არის მინიმუმის რიგი. დიფრაქციული ბადე.დიფრაქციული ბადე შედგება მონაცვლეობითი ზოლებისაგან, რომლებიც გაუმჭვირვალეა სინათლის გავლისთვის ზოლებით (ნაპრალები), რომლებიც გამჭვირვალეა სინათლის მიმართ და თანაბარი სიგანით. დიფრაქციული ბადეების მთავარი მახასიათებელი მისი პერიოდია დ
. დიფრაქციული ბადეების პერიოდი არის გამჭვირვალე და გაუმჭვირვალე ზოლების მთლიანი სიგანე: დიფრაქციული ბადე გამოიყენება ოპტიკურ ინსტრუმენტებში ინსტრუმენტის გარჩევადობის გასაუმჯობესებლად. დიფრაქციული ბადეების გარჩევადობა დამოკიდებულია სპექტრის მიმდევრობაზე კ
და დარტყმების რაოდენობაზე ნ
: სადაც რ
- გარჩევადობა. დიფრაქციული ბადეების ფორმულის წარმოშობა.მოდით მივმართოთ ორი პარალელური სხივი დიფრაქციულ ბადეზე: 1 და 2 ისე, რომ მათ შორის მანძილი ტოლი იყოს გახეხვის პერიოდის. დ
. წერტილებზე მაგრამ
და AT
1 და 2 სხივები დიფრაქციულია, გადახრილი მართკუთხა მიმართულებიდან კუთხით φ
არის დიფრაქციის კუთხე. სხივები
და
ფოკუსირებული ლინზებით ლ
ეკრანზე, რომელიც მდებარეობს ლინზის ფოკუსურ სიბრტყეში (სურ. 5). ბადეების თითოეული ჭრილი შეიძლება ჩაითვალოს მეორადი ტალღების წყაროდ (ჰაიგენს-ფრენელის პრინციპი). ეკრანზე D წერტილში, ჩვენ ვაკვირდებით ჩარევის ნიმუშის მაქსიმუმს. წერტილიდან მაგრამ
სხივის გზაზე
ჩამოაგდეთ პერპენდიკულარი და მიიღეთ C წერტილი. განიხილეთ სამკუთხედი ABC
: მართკუთხა სამკუთხედი РВАС=Рф
როგორც კუთხეები ორმხრივი პერპენდიკულარული გვერდებით. დან Δ
ABC: სადაც AB=d
(მშენებლობით), SW = ∆
არის ოპტიკური ბილიკის განსხვავება. ვინაიდან D წერტილში ჩვენ ვაკვირდებით მაქსიმალურ ჩარევას, მაშინ სადაც კ
არის მაქსიმუმის რიგი, λ
არის სინათლის ტალღის სიგრძე. ღირებულებების შეერთება AB=d,
ფორმულაში შევიდა sinφ
: აქედან ვიღებთ: AT ზოგადი ხედიდიფრაქციული გახეხვის ფორმულას აქვს ფორმა: ± ნიშნები აჩვენებს, რომ ეკრანზე ჩარევის ნიმუში სიმეტრიულია ცენტრალურ მაქსიმუმთან მიმართებაში. ჰოლოგრაფიის ფიზიკური საფუძვლები.ჰოლოგრაფია არის ტალღის ველის ჩაწერისა და რეკონსტრუქციის მეთოდი, რომელიც ეფუძნება ტალღის დიფრაქციისა და ჩარევის ფენომენებს. თუ რეგულარულ ფოტოზე ფიქსირდება მხოლოდ ობიექტიდან ასახული ტალღების ინტენსივობა, მაშინ ტალღების ფაზები დამატებით იწერება ჰოლოგრამაზე, რაც დამატებით ინფორმაციას იძლევა ობიექტის შესახებ და შესაძლებელს ხდის სამგანზომილებიანი გამოსახულების მიღებას. ობიექტი. ოპტიკური გამოსხივების (სინათლის) გავრცელების მიმართულების შეცვლა, როდესაც ის გადის ორ მედიას შორის ინტერფეისში. გაფართოებულ ბრტყელ ინტერფეისზე ჰომოგენურ იზოტროპულ გამჭვირვალე (არაშთამნთქმელ) საშუალებებს შორის რეფრაქციული ინდექსებით n1 და n2 განისაზღვრება PS. ორი კანონზომიერება: რეფრაქციული სიბრტყეში მდგომარეობს დაცემის სხივის გავლით და ნორმალური (პერპენდიკულარული) ინტერფეისის მიმართ; დაცემის კუთხეები j და გარდატეხის c (ნახ.) დაკავშირებულია გარდატეხის სნელის კანონით: n1sinj=n2sinc. სინათლის სხივების გზა რეფრაქციის დროს ბრტყელ ზედაპირზე, რომელიც ჰყოფს ორ გამჭვირვალე მედიას. წერტილოვანი ხაზი მიუთითებს ასახულ სხივზე. გარდატეხის კუთხე % მეტია დაცემის კუთხეზე j; ეს მიუთითებს იმაზე, რომ ში ამ საქმესგარდატეხა ხდება ოპტიკურად უფრო მკვრივი პირველი გარემოდან ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივ მეორეში (n1>n2). n არის ნორმალური ინტერფეისისთვის. პ.ს. თან ახლავს სინათლის არეკვლა; ამ შემთხვევაში, სხივების გარდატეხილი და არეკლილი სხივების ენერგიების ჯამი (მათ რაოდენობრივი გამონათქვამები გამომდინარეობს ფრენელის ფორმულებიდან) უდრის მოხვედრის სხივის ენერგიას. ეხება მათ. ინტენსივობა დამოკიდებულია დაცემის კუთხეზე, n1 და n2 მნიშვნელობებზე და სინათლის პოლარიზაციაზე დაცემის სხივში. ნორმალური დაცემით, თანაფარდობა იხ. გარდატეხილი და შემხვედრი სინათლის ტალღების ენერგიაა 4n1n2/(n1+n2)2; ჰაერიდან სინათლის გადასვლის არსებით კონკრეტულ შემთხვევაში (n1 მაღალი სიზუსტით = 1) მინაში n2 = 1.5, ეს არის 96%. თუ n2 ინციდენტის სინათლის ტალღის მიერ ინტერფეისში მიტანილი ენერგია აირეკლება ასახული ტალღით (მთლიანი შიდა ასახვის ფენომენი). ნებისმიერი j-სთვის, გარდა j=0, P. s. თან ახლავს სინათლის პოლარიზაციის ცვლილება (ყველაზე ძლიერი ე.წ. ბრუსტერის კუთხეზე j = arctg (n2 / n1), (იხ. BREWSTER'S LAW), რომელიც გამოიყენება წრფივი პოლარიზებული სინათლის მისაღებად (იხ. OPTICS). ინციდენტის სხივების პოლარიზაცია აშკარად ვლინდება ოპტიკურად ანიზოტროპული გარემოში ორმხრივი შეფერხების შემთხვევაში. შთამნთქმელ მედიაში, PS შეიძლება მკაცრად იყოს აღწერილი იმავე გამონათქვამების ფორმალური გამოყენებით, როგორც არაშთამნთქმელი მედიისთვის, მაგრამ განიხილება n, როგორც რთული რაოდენობა ( წარმოსახვითი ნაწილი ახასიათებს ამ შემთხვევაში, c ასევე რთული ხდება და კარგავს გარდატეხის კუთხის მარტივ მნიშვნელობას, რაც მას აქვს არაშთანთქმის მედიისთვის. ზოგადად, საშუალო n დამოკიდებულია სინათლის l სიგრძეზე ( სინათლის დისპერსია); მისი სხივები მოძრაობს სხვადასხვა მიმართულებით სხვადასხვა l. PS-ის კანონები არის ლინზების და მრავალი ოპტიკური მოწყობილობის დიზაინის საფუძველი, რომლებიც ემსახურება სინათლის სხივების მიმართულების შეცვლას და ოპტიკური გამოსახულების მიღებას. ფიზიკური ენციკლოპედიური ლექსიკონი. - მ.: საბჭოთა ენციკლოპედია.
.
1983
. სინათლის ტალღის (სინათლის სხივის) გავრცელების მიმართულების შეცვლა ორ სხვადასხვა გამჭვირვალე მედიას შორის ინტერფეისის გავლისას. ბრტყელ ინტერფეისზე ორ ჰომოგენურ იზოტროპულ მედიას შორის აბს. გარდატეხის ინდექსებიდა
პ.ს. კვალი განისაზღვრება. კანონები: ინციდენტი, არეკლილი და რეფრაქციული სხივები და დაცემის წერტილის ინტერფეისის ნორმალური მდგომარეობს იმავე სიბრტყეში (დამთხვევის სიბრტყე); დაცემის და გარდატეხის კუთხეები (ნახ. 1), რომლებიც წარმოიქმნება შესაბამისი სხივებით ნორმალურთან და მედიის რეფრაქციული მაჩვენებლებით და დაკავშირებულია მონოქრომატულთან. სვეტა სნელი კანონითრეფრაქცია ბრინჯი. 1. სინათლის გარდატეხა ორ მედიასთან ინტერფეისზე n 1და ისრები გვიჩვენებს ელექტრული ვექტორის კომპონენტების მდებარეობას დაცემის სიბრტყეში, წრეები წერტილით - დაცემის სიბრტყის პერპენდიკულარულად. ჩვეულებრივ პ-თან ერთად. თან ახლავს სინათლის არეკვლა იმავე საზღვრიდან. არაშთამნთქმელი (გამჭვირვალე) მედიისთვის, გარდატეხილი ტალღის სინათლის ნაკადის ჯამური ენერგია უდრის სხვაობას ინციდენტისა და არეკლილი ტალღების ნაკადების ენერგიებს შორის (ენერგიის შენარჩუნების კანონი). გარდატეხილი ტალღის სინათლის ნაკადის ინტენსივობის შეფარდება ინციდენტთან – კოეფიციენტთან. ინტერფეისის გადაცემა მედიას შორის - დამოკიდებულია ინციდენტის ტალღის შუქის პოლარიზაციაზე, დაცემის კუთხეზე და რეფრაქციულ მაჩვენებლებზე და გარდატეხილი (და არეკლილი) ტალღის ინტენსივობის მკაცრი განსაზღვრა შეიძლება მიღებულ იქნას მაქსველის ამოხსნიდან. განტოლებები ელექტრული შესაბამისი სასაზღვრო პირობებით. და მაგნი. სინათლის ტალღის ვექტორები და გამოხატულია ფრენელის ფორმულები.თუ ელექტრო დაშალეთ ინციდენტის ვექტორი და რეფრაქციული ტალღები ორად (დამთხვევის სიბრტყეში) და (მასზე პერპენდიკულარულად), კოეფიციენტის ფრესნელის ფორმულებად. შესაბამისი კომპონენტების გადაცემას აქვს ფორმა და-ზე დამოკიდებულება ნაჩვენებია ნახ. 2. გამოთქმებიდან (*) და ნახ. 2 აქედან გამომდინარეობს, რომ დაცემის ყველა კუთხისთვის, გარდა ჩვეულებრივი შემთხვევის განსაკუთრებული შემთხვევისა ეს ნიშნავს, რომ ყველასთვის (გარდა = 0-ისა) ხდება რეფრაქციული სინათლე. თუ ნატურალური (არა პოლარიზებული) დაეცემა ინტერფეისს, რისთვისაც შემდეგ რეფრაქციულ ტალღაში, ანუ შუქი ნაწილობრივ პოლარიზდება. ნაიბი. ნიშნავს. რეფრაქციული ტალღა ჩნდება ბრუსტერის კუთხით დაცემისას = ბრინჯი. 2. გადაცემის კოეფიციენტების და სხვადასხვა პოლარიზაციის ტალღების დამოკიდებულება საზღვარზე გარდატეხის დროს დაცემის კუთხეზე ( = 1) - მინა (გარღვევის ინდექსით = 1,52); შემთხვევითი არაპოლარიზებული სინათლისთვის. თუ სინათლე ეცემა ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივი გარემოდან უფრო მკვრივზე (), მაშინ გარდატეხილი სხივი არსებობს ყველა კუთხისთვის 0-დან თუ სინათლე ეცემა ოპტიკურად უფრო მკვრივი გარემოდან ნაკლებ მკვრივში, მაშინ გარდატეხილი ტალღა არსებობს მხოლოდ დაცემის კუთხე \u003d 0-დან = arcsin-მდე. დაცემის კუთხით > arcsinП. თან. არ ხდება, არის მხოლოდ არეკლილი ტალღა - ფენომენი მთლიანი შიდა ასახვა. ოპტიკურად ანიზოტროპულ მედიაში, ზოგად შემთხვევაში, წარმოიქმნება ორი რეფრაქციული სინათლის ტალღა ურთიერთპერპენდიკულარული პოლარიზაციის მქონე (იხ. კრისტალური ოპტიკა). ფორმალურად, კანონები P. s. გამჭვირვალე მედიისთვის შეიძლება გავრცელდეს შთამნთქმელ მედიაზე, თუ განვიხილავთ ასეთ მედიას, როგორც კომპლექსურ რაოდენობას, სადაც k არის შთანთქმის კოეფიციენტი. ძლიერი შთანთქმის მქონე ლითონების შემთხვევაში (და დიდი არეკვლის კოეფიციენტი), ლითონის შიგნით გავრცელებული ტალღა შეიწოვება თხელ ზედაპირულ ფენაში და გატეხილი ტალღის კონცეფცია კარგავს თავის მნიშვნელობას (იხ. ლითონის ოპტიკა). ვინაიდან მედიის გარდატეხის ინდექსი დამოკიდებულია სინათლის ტალღის სიგრძეზე l (იხ. სინათლის გაფანტვა)შემდეგ გამჭვირვალე მედიის არამონოქრომატულ ინტერფეისზე დაცემის შემთხვევაში. გარდატეხილი სინათლის სხივები. ტალღის სიგრძე მიდის განსხვავების მიხედვით. მიმართულებები, რომლებიც გამოიყენება დისპერსიულ პრიზმებში. პ.ს. გამჭვირვალე მედიის ამოზნექილი, ჩაზნექილი და ბრტყელი ზედაპირები დაფუძნებულია ლინზებზე, რომლებიც ემსახურება მიღებას ოპტიკური სურათები,დისპერსიული პრიზმები და სხვ.ოპტიკური. ელემენტები. თუ გარდატეხის ინდექსი მუდმივად იცვლება (მაგალითად, სიმაღლის მქონე ატმოსფეროში), მაშინ, როდესაც სინათლის სხივი ვრცელდება ასეთ გარემოში, ასევე ხდება გავრცელების მიმართულებით უწყვეტი ცვლილება - სხივი იხრება გარდატეხის უფრო დიდი მნიშვნელობისკენ. ინდექსი (იხ. სინათლის რეფრაქციაატმოსფეროში), მაგრამ სინათლის არეკვლა არ არის. მაღალი სიმძლავრის ლაზერების მიერ შექმნილი მაღალი ინტენსივობის გამოსხივების მოქმედებით, საშუალო ხდება არაწრფივი. ინდუცირებულია გარემოს მოლეკულებში ძლიერი ელექტრული მოქმედების ქვეშ. სინათლის ტალღის ველები, დიპოლები, მოლეკულების ელექტრონების რხევების არაჰარმონიულობის გამო, ასხივებენ მეორად ტალღებს გარემოში არა მხოლოდ ინციდენტის გამოსხივების სიხშირით, არამედ ტალღებს გაორმაგებული სიხშირით - ჰარმონიები - 2 (და უფრო მაღალი). ჰარმონია 3, ...). მოლეკულური თვალსაზრისით, ამ მეორადი ტალღების ჩარევა იწვევს შედეგად მიღებული რეფრაქციული ტალღების გარემოში წარმოქმნას სიხშირით (როგორც ხაზოვან ოპტიკაში) (იხ. ჰაიგენსი- ფრენელის პრინციპი)ასევე სიხშირით
, ყირიმს შეესაბამება მაკროსკოპული. რეფრაქციული მაჩვენებლები და საშუალო დისპერსიის გამო ნათ.: Landsberg G. S., Optics, 5th ed., M., 1976; სივუხინ დ.ვ., ფიზიკის ზოგადი კურსი, მე-2 გამოცემა, [ტ. 4] - ოპტიკა, მ., 1985 წ. V. I. მალიშევი. ფიზიკური ენციკლოპედია. 5 ტომად. - მ.: საბჭოთა ენციკლოპედია.
მთავარი რედაქტორი A.M. პროხოროვი.
1988
. სინათლის გარდატეხა, სინათლის გავრცელების მიმართულების ცვლილება ორ გამჭვირვალე მედიას შორის ინტერფეისის გავლისას. დაცემის კუთხე j და გარდატეხის კუთხე c დაკავშირებულია მიმართებით: sinj/sinc=n2/n1=v1/v2, სადაც n1 და n2 არის მედიის გარდატეხის ინდექსები,… … თანამედროვე ენციკლოპედია სინათლის გავრცელების მიმართულების შეცვლა ორ გამჭვირვალე მედიას შორის ინტერფეისის გავლისას. დაცემის კუთხე და გარდატეხის კუთხე დაკავშირებულია ურთიერთმიმართებით: სადაც n1 და n2 არის მედიის გარდატეხის ინდექსები, v1 და v2 არის სინათლის სიჩქარე 1 და 2 მედიაში ... დიდი ენციკლოპედიური ლექსიკონი სინათლის რეფრაქცია- გარდატეხა სინათლის გავრცელების მიმართულების შეცვლა ორ მედიას შორის ინტერფეისის გავლისას ან იმ გარემოში, რომელსაც აქვს რეფრაქციული ინდექსი ცვლადი წერტილიდან წერტილამდე. [რეკომენდებული ტერმინების კრებული. საკითხი 79. ფიზიკური ოპტიკა. აკადემია…… ტექნიკური მთარგმნელის სახელმძღვანელო სინათლის გარდატეხა, სინათლის სხივის მიმართულების შეცვლა ერთი გარემოდან მეორეზე გადაადგილებისას. დაცემის კუთხის სინუსის თანაფარდობა (p გარდატეხის კუთხის სინუსთან ip ან, რაც იგივეა, სინათლის ტალღის გავრცელების სიჩქარის თანაფარდობა ერთსა და მეორეში ... ... დიდი სამედიცინო ენციკლოპედია სინათლის გავრცელების მიმართულების შეცვლა ორ გამჭვირვალე მედიას შორის ინტერფეისის გავლისას. დაცემის კუთხე (და ასახვა) φ და გარდატეხის კუთხე x დაკავშირებულია ურთიერთობით: , სადაც n1 და n2 არის მედიის გარდატეხის მაჩვენებლები, v1 და v2 არის სინათლის სიჩქარე ... ... ენციკლოპედიური ლექსიკონი სინათლის გავრცელების მიმართულების შეცვლა ორ გამჭვირვალე მედიას შორის ინტერფეისის გავლისას. დაცემის კუთხე (და ასახვა) φ და გარდატეხის კუთხე x დაკავშირებულია მიმართებით: სადაც n1 და n2 არის მედიის გარდატეხის მაჩვენებლები, v1 და v2 არის სინათლის სიჩქარე 1-ში ... ... ბუნებისმეტყველება. ენციკლოპედიური ლექსიკონი სინათლის რეფრაქცია- šviesos lūžimas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Šviesos bangų sklidimo krypties kitimas nevienalytėje aplinkoje. ატიტიკმენის: ინგლ. მსუბუქი ვოკის რეფრაქცია. ლიხტბრეჩუნგი, ფ რუს. სინათლის რეფრაქცია, n pranc. რეფრაქცია…… Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas
საშუალების ოპტიკური სიმკვრივე
გარემოს, რომელშიც სინათლის სიჩქარე უფრო დიდია, ეწოდება "ოპტიკურად ნაკლებად მკვრივი". 
გარდატეხის კუთხე
სინათლის გარდატეხა სამკუთხა პრიზმაში
სინათლის რეფრაქცია თვალში
Საშინაო დავალება
რეფრაქციული ინდექსის ორი ტიპი
რა არის რეფრაქციული ინდექსის გამოთვლის ფორმულა?
რაზეა დამოკიდებული გარდატეხის ინდექსი?
მაგალითები სხვადასხვა ნივთიერებებისთვის
რა სხვა რაოდენობები გამოიყენება პრობლემების გადასაჭრელად?
დავალება #1
დავალება #2
ფიზიკური ფენომენის საფუძვლები
სინათლის ანარეკლი და გარდატეხა განსაკუთრებით კარგად ჩანს წყალში.
სინათლის გარდატეხა არის ფიზიკური ფენომენი, რომელიც ხასიათდება მზის სხივის მიმართულების ცვლილებით ერთი გარემოდან (სტრუქტურიდან) მეორეში გადაადგილების მომენტში.
გაგების გასაუმჯობესებლად ეს პროცესი, განვიხილოთ სხივის ჰაერიდან წყალში ჩავარდნის მაგალითი (მსგავსად მინის შემთხვევაში). ინტერფეისის გასწვრივ პერპენდიკულარულის დახატვით შესაძლებელია სინათლის სხივის გარდატეხის და დაბრუნების კუთხის გაზომვა. ეს მაჩვენებელი (გატეხვის კუთხე) შეიცვლება, როდესაც ნაკადი შეაღწევს წყალში (მინის შიგნით).
Შენიშვნა! ეს პარამეტრი გაგებულია, როგორც კუთხე, რომელიც ქმნის პერპენდიკულარს ორი ნივთიერების განცალკევებამდე, როდესაც სხივი შეაღწევს პირველი სტრუქტურიდან მეორეში.
ამავდროულად, დაცემის ფერდობის ცვლილება ასევე იმოქმედებს ამ მაჩვენებელზე. მაგრამ მათ შორის ურთიერთობა არ რჩება მუდმივი. ამავე დროს, მათი სინუსების თანაფარდობა დარჩება მუდმივი მნიშვნელობა, რომელიც ნაჩვენებია შემდეგი ფორმულით: sinα / sinγ = n, სადაც:ფიზიკური კანონი
მნიშვნელოვანი პარამეტრი სხვადასხვა ობიექტებისთვის
ამავდროულად, როდესაც იცვლება დაცემის ფერდობის მნიშვნელობა, იგივე სიტუაცია იქნება დამახასიათებელი მსგავსი ინდიკატორისთვის. ამ პარამეტრს დიდი მნიშვნელობა აქვს, რადგან გამჭვირვალე ნივთიერებების განუყოფელი მახასიათებელია.
ნივთიერებების ოპტიკური სიმკვრივე
გარდა იმისა, რომ ეს პარამეტრი მუდმივი მნიშვნელობაა, ის ასევე ასახავს სინათლის სიჩქარის თანაფარდობას ორ ნივთიერებაში. ფიზიკური მნიშვნელობა შეიძლება გამოისახოს შემდეგი ფორმულით:კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მაჩვენებელი
სრული შიდა ასახვა
დასკვნა
როგორ გააკეთოთ ქაღალდის ნათურა საკუთარი ხელით
როგორ შევამოწმოთ LED ზოლის მუშაობასინათლის გარდატეხის კანონები.
,
, მაშინ sin r m =1, შესაბამისად, .
,
,
, როდესაც
როდესაც (სურ. 2). სადაც< 1, а = 1, т. е. преломление поляризов. света с не сопровождается отражением.
და, შესაბამისად, ორი რეფრაქციული ტალღა იქმნება საშუალო სიხშირეებით და ვრცელდება დეკომპის გასწვრივ. მიმართულებები. ამ შემთხვევაში, რეფრაქციული ტალღის ინტენსივობა სიხშირეზე გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე ინტენსივობა სიხშირეზე (დამატებითი ინფორმაციისთვის იხილეთ ხელოვნება. არაწრფივი ოპტიკა).ნახეთ, რა არის "სინათლის გარდატეხა" სხვა ლექსიკონებში:
