Experiência de condução
Cada um de vocês, provavelmente, prestou atenção ao fato de que em um copo de água uma colher saindo na fronteira entre a água e o ar parece ter algum tipo de aparência quebrada. Observamos exatamente a mesma imagem na margem de um lago ou rio, a partir do reservatório do qual é visível a grama em crescimento. Quando a olhamos, temos a impressão de que na fronteira da água e do ar, essa folha de grama, por assim dizer, se desvia para o lado. Claro, estamos bem cientes de que esses itens permanecem os mesmos que eram antes de atingirem a água. Mas o que observamos e do que surge esse efeito visual é a refração da luz à medida que ela se propaga.
Do material abordado, que você já estudou em lições anteriores, você deve lembrar que, para determinar em qual direção o feixe de luz se desviará ao passar pela fronteira que separa dois meios, precisamos saber em qual deles o velocidade da luz é menor, e qual tem mais.
Para maior clareza, realizaremos um pequeno experimento com você. Vamos pegar um disco óptico, por exemplo, e colocar uma placa de vidro em seu centro. Agora vamos tentar direcionar um feixe de luz para esta placa. E o que vemos? E vimos que no local onde passa a fronteira do ar com o vidro, a luz é refletida. Mas além do fato de que a luz foi refletida, vemos também como ela penetrava no interior do vidro e ao mesmo tempo mudava a direção de sua propagação.
Agora veja como isso é mostrado na figura:
Agora vamos tentar definir esse fenômeno.
A refração da luz é um fenômeno que altera a direção do movimento de um feixe de luz no momento da transição de um meio para outro.
Vamos voltar ao nosso desenho. Nele vemos que AO representa o feixe incidente, OB é o feixe refletido e OE é o feixe refratado. E o que aconteceria se pegássemos e direcionássemos um feixe na direção de EO? E o que acontecia é que, de acordo com a lei da "reversibilidade dos raios de luz", esse feixe sairia do vidro na direção OA.
Segue-se daí que os meios capazes de transmitir luz, em regra, têm diferentes densidades ópticas e diferentes velocidades da luz. E para que você entenda que a velocidade da luz depende do valor da densidade. Ou seja, quanto maior a densidade óptica do meio, menor será a velocidade da luz nele e ao mesmo tempo refratará a luz que entra de fora com mais força.
Como ocorre a refração da luz?
Pela primeira vez, um fenômeno como a refração da luz, no século XVII. O padre Menyan deu uma explicação. De acordo com suas declarações, segue-se que quando a luz passa de um meio para outro, seu feixe muda de direção, o que pode ser comparado ao movimento de uma "frente de soldado", que muda de direção durante a marcha. Imaginemos um prado ao longo do qual caminha uma coluna de soldados, e depois este prado é bloqueado por terra arável, na qual a fronteira corre em ângulo em relação à frente.
Os soldados que chegaram à terra arável começam a abrandar o seu movimento, e os soldados que ainda não chegaram a esta fronteira continuam a sua viagem na mesma velocidade. E então o que acontece é que os soldados que cruzaram a linha e estão caminhando pela terra cultivável começam a ficar atrás de seus irmãos, que ainda estão caminhando pelo prado, e assim, gradualmente, a coluna de tropas começa a se virar. Para ilustrar esse processo, você pode ver a figura abaixo.
Exatamente o mesmo processo que observamos com um feixe de luz. Para saber em que direção um raio de luz se desviará, no momento em que passa pelas fronteiras de dois meios, é necessário ter uma ideia em qual deles a velocidade da luz será maior e em qual, ao pelo contrário, será menor.
E como já temos uma ideia de que a luz são ondas eletromagnéticas, então tudo o que sabemos sobre a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas também se aplica à velocidade da luz.
Deve-se notar que no vácuo a velocidade da luz é máxima:
Na matéria, a velocidade da luz, ao contrário do vácuo, é sempre menor: v A densidade óptica de um meio é determinada pela forma como um feixe de luz se propaga através do meio. Opticamente mais denso será o meio que tiver menor velocidade da luz. Diz-se que um meio com uma velocidade de luz mais lenta é "oticamente mais denso"; Se pegarmos ar, vidro e água para comparar a densidade óptica, ao comparar ar e vidro, o vidro tem um meio opticamente mais denso. Também na comparação de vidro e água, o vidro será um meio opticamente mais denso. A partir dessa experiência, vemos que ao entrar em um meio mais denso, um raio de luz se desvia da direção que tinha no início e muda de direção para a perpendicular, onde está localizada a interface entre os dois meios. E depois de entrar no meio, que é opticamente menos denso, neste caso, o feixe de luz é desviado na direção oposta. "α" - ângulo de incidência, "β" - ângulo de refração. Usando a lei da refração da luz, é possível calcular o caminho dos raios para um prisma triangular de vidro. Na Figura 87, você pode seguir o caminho dos raios neste prisma com mais detalhes: Você já reparou que quando você enche o banheiro com água, parece que há menos do que realmente é. Com relação ao rio, lagoa e lago, a mesma imagem está surgindo, mas a razão de tudo isso é precisamente um fenômeno como a refração da luz. Mas, como você entende, nossos olhos também participam ativamente de todos esses processos. Aqui, por exemplo, para que possamos ver um certo ponto “S” no fundo de um reservatório, é necessário antes de tudo que os raios de luz passem por esse ponto e caiam no olho da pessoa quem está olhando para isso. E então o feixe de luz, tendo passado o período de refração na borda da água com o ar, já será percebido pelo olho como luz que vem da imagem aparente "S1", mas localizada acima do ponto "S" na fundo do reservatório. A profundidade imaginária do reservatório "h" é aproximadamente ¾ de sua profundidade real H. Este fenômeno foi descrito pela primeira vez por Euclides. 1. Aponte seus exemplos de refração da luz que você encontrou na vida cotidiana. 2. Encontre informações sobre a experiência de Euclides e tente repetir essa experiência. Ao resolver problemas em óptica, muitas vezes é necessário conhecer o índice de refração do vidro, da água ou de outra substância. Além disso, em diferentes situações, tanto valores absolutos quanto relativos dessa quantidade podem estar envolvidos. Primeiro, sobre o que este número mostra: como este ou aquele meio transparente muda a direção da propagação da luz. Além disso, uma onda eletromagnética pode vir do vácuo, e então o índice de refração do vidro ou de outra substância será chamado de absoluto. Na maioria dos casos, seu valor está na faixa de 1 a 2. Apenas em casos muito raros o índice de refração é maior que dois. Se na frente do objeto há um meio mais denso que o vácuo, fala-se de um valor relativo. E é calculado como a razão de dois valores absolutos. Por exemplo, o índice de refração relativo do vidro d'água será igual ao quociente de valores absolutos para vidro e água. Em qualquer caso, é indicado pela letra latina "en" - n. Esse valor é obtido dividindo os valores de mesmo nome entre si, portanto, é simplesmente um coeficiente que não possui nome. Se tomarmos o ângulo de incidência como “alfa” e designarmos o ângulo de refração como “beta”, a fórmula para o valor absoluto do índice de refração fica assim: n = sen α / sen β. Na literatura de língua inglesa, muitas vezes você pode encontrar uma designação diferente. Quando o ângulo de incidência é i, e o ângulo de refração é r. Existe outra fórmula para calcular o índice de refração da luz em vidro e outros meios transparentes. Está relacionado com a velocidade da luz no vácuo e com ela, mas já na substância em consideração. Então fica assim: n = c/νλ. Aqui c é a velocidade da luz no vácuo, ν é sua velocidade em um meio transparente e λ é o comprimento de onda. É determinado pela velocidade com que a luz se propaga no meio em consideração. O ar, a esse respeito, está muito próximo do vácuo, de modo que as ondas de luz se propagam nele praticamente não se desviam de sua direção original. Portanto, se o índice de refração do vidro-ar ou de alguma outra substância adjacente ao ar for determinado, então este último é considerado condicionalmente como vácuo. Qualquer outro meio tem suas próprias características. Eles têm densidades diferentes, têm temperatura própria e tensões elásticas. Tudo isso afeta o resultado da refração da luz por uma substância. Nem o menor papel na mudança da direção da propagação das ondas é desempenhado pelas características da luz. A luz branca é composta de muitas cores, do vermelho ao roxo. Cada parte do espectro é refratada à sua maneira. Além disso, o valor do indicador para a onda da parte vermelha do espectro será sempre menor que o do resto. Por exemplo, o índice de refração do vidro TF-1 varia de 1,6421 a 1,67298, respectivamente, da parte vermelha à violeta do espectro. Aqui estão os valores de valores absolutos, ou seja, o índice de refração quando um feixe passa do vácuo (que é equivalente ao ar) através de outra substância. Esses números serão necessários se for necessário determinar o índice de refração do vidro em relação a outros meios. Reflexão completa. Ocorre quando a luz passa de um meio mais denso para um menos denso. Aqui, em um certo valor do ângulo de incidência, a refração ocorre em um ângulo reto. Ou seja, o feixe desliza ao longo do limite de dois meios. O ângulo limite da reflexão total é a sua valor mínimo, em que a luz não escapa para um meio menos denso. Menos do que isso - ocorre refração e mais - reflexão no mesmo meio do qual a luz se moveu. Doença. O índice de refração do vidro é 1,52. É necessário determinar o ângulo limite em que a luz é completamente refletida da interface entre as superfícies: vidro com ar, água com ar, vidro com água. Você precisará usar os dados do índice de refração para a água fornecidos na tabela. É tomado igual à unidade para o ar. A solução em todos os três casos é reduzida a cálculos usando a fórmula: sin α 0 / sin β = n 1 / n 2, onde n 2 refere-se ao meio a partir do qual a luz se propaga e n 1 onde ela penetra. A letra α 0 denota o ângulo limite. O valor do ângulo β é de 90 graus. Ou seja, seu seno será a unidade. Para o primeiro caso: sen α 0 = 1 /n vidro, então o ângulo limite é igual ao arco-seno de 1 /n vidro. 1/1,52 = 0,6579. O ângulo é 41,14º. No segundo caso, ao determinar o arco seno, você precisa substituir o valor do índice de refração da água. A fração 1 / n de água terá o valor 1 / 1,33 \u003d 0, 7519. Este é o arco-seno do ângulo 48,75º. O terceiro caso é descrito pela razão de n água e n vidro. O arcsine precisará ser calculado para a fração: 1,33 / 1,52, ou seja, o número 0,875. Encontramos o valor do ângulo limite pelo seu arco-seno: 61,05º. Resposta: 41,14º, 48,75º, 61,05º. Doença. Um prisma de vidro é imerso em um recipiente cheio de água. Seu índice de refração é 1,5. O prisma é baseado em um triângulo retângulo. A perna maior está localizada perpendicular ao fundo e a segunda é paralela a ela. Um raio de luz incide normalmente na face superior de um prisma. Qual deve ser o menor ângulo entre a perna horizontal e a hipotenusa para que a luz atinja a perna perpendicular ao fundo do vaso e saia do prisma? Para que o feixe saia do prisma da maneira descrita, ele deve cair em um ângulo limite na face interna (aquela que é a hipotenusa do triângulo na seção do prisma). Por construção, esse ângulo limite acaba sendo igual ao ângulo necessário de um triângulo retângulo. Da lei da refração da luz, verifica-se que o seno do ângulo limite, dividido pelo seno de 90 graus, é igual à razão de dois índices de refração: água para vidro. Cálculos levam a tal valor para o ângulo limite: 62º30´. Os processos associados à luz são um componente importante da física e nos cercam por toda parte em nossa vida cotidiana. O mais importante nessa situação são as leis de reflexão e refração da luz, nas quais a óptica moderna se baseia. A refração da luz é uma parte importante da Ciência moderna. Efeito de distorção Este artigo lhe dirá qual é o fenômeno da refração da luz, bem como como é a lei da refração e o que se segue dela. Quando um feixe incide sobre uma superfície separada por duas substâncias transparentes com densidades ópticas diferentes (por exemplo, vidros diferentes ou na água), alguns dos raios serão refletidos e outros penetrarão na segunda estrutura (por exemplo, se propagará na água ou no vidro). Ao passar de um meio para outro, o feixe é caracterizado por uma mudança em sua direção. Este é o fenômeno da refração da luz. efeito de distorção da água Olhando para as coisas na água, elas parecem distorcidas. Isso é especialmente perceptível na fronteira entre o ar e a água. Visualmente, parece que os objetos subaquáticos são levemente desviados. O fenômeno físico descrito é precisamente a razão pela qual todos os objetos parecem distorcidos na água. Quando os raios atingem o vidro, esse efeito é menos perceptível. Passagem do feixe O mesmo indicador é típico para outros ambientes. Está estabelecido que este indicador depende da densidade da substância. Se o feixe incide de uma estrutura menos densa para uma estrutura mais densa, o ângulo de distorção criado será maior. E se vice-versa, então menos. Para determinar esse fenômeno físico, foi criada a lei da refração. A lei da refração dos fluxos de luz permite determinar as características das substâncias transparentes. A própria lei consiste em duas disposições: Descrição da lei Nesse caso, no momento em que o feixe sai da segunda estrutura para a primeira (por exemplo, quando o fluxo de luz passa do ar, passa pelo vidro e volta para o ar), também ocorrerá um efeito de distorção. O principal indicador nesta situação é a razão do seno do ângulo de incidência para um parâmetro semelhante, mas para distorção. Conforme decorre da lei descrita acima, este indicador é um valor constante. Indicadores para objetos diferentes Graças a este parâmetro, você pode distinguir de forma bastante eficaz entre os tipos de vidro, bem como uma variedade de pedras preciosas. Também é importante para determinar a velocidade da luz em vários meios. Observação! A maior velocidade do fluxo de luz está no vácuo. Ao passar de uma substância para outra, sua velocidade diminuirá. Por exemplo, o diamante, que tem o índice de refração mais alto, terá uma velocidade de propagação de fótons 2,42 vezes mais rápida que o ar. Na água, eles se espalharão 1,33 vezes mais devagar. Para diferentes tipos de vidro, este parâmetro varia de 1,4 a 2,2. Observação! Alguns vidros têm um índice de refração de 2,2, que é muito próximo do diamante (2,4). Portanto, nem sempre é possível distinguir um pedaço de vidro de um diamante real. A luz pode penetrar através de diferentes substâncias, que são caracterizadas por diferentes densidades ópticas. Como dissemos anteriormente, usando esta lei, você pode determinar a característica da densidade do meio (estrutura). Quanto mais denso, mais lenta a velocidade da luz se propagará nele. Por exemplo, o vidro ou a água serão opticamente mais densos que o ar. Este indicador informa como a velocidade de propagação dos fótons muda ao passar de uma substância para outra. Ao mover o fluxo de luz através de objetos transparentes, sua polarização é possível. É observado durante a passagem de um fluxo de luz de meios isotrópicos dielétricos. A polarização ocorre quando os fótons passam pelo vidro. efeito de polarização A polarização parcial é observada quando o ângulo de incidência do fluxo de luz na fronteira de dois dielétricos difere de zero. O grau de polarização depende de quais foram os ângulos de incidência (lei de Brewster). Concluindo nossa pequena digressão, ainda é necessário considerar tal efeito como uma reflexão interna de pleno direito. Fenômeno de exibição completa Para o aparecimento deste efeito, é necessário aumentar o ângulo de incidência do fluxo de luz no momento de sua transição de um meio mais denso para um menos denso na interface entre as substâncias. Em uma situação em que este parâmetro exceda um determinado valor limite, os fótons incidentes no limite desta seção serão completamente refletidos. Na verdade, este será o nosso fenômeno desejado. Sem ele, era impossível fazer fibra ótica. A aplicação prática das características do comportamento do fluxo de luz deu muito, criando uma variedade de dispositivos técnicos para melhorar nossas vidas. Ao mesmo tempo, a luz não abriu todas as suas possibilidades para a humanidade, e seu potencial prático ainda não foi plenamente realizado.
O significado físico do índice de refração. A luz é refratada devido a uma mudança na velocidade de sua propagação ao passar de um meio para outro. O índice de refração do segundo meio em relação ao primeiro é numericamente igual à razão da velocidade da luz no primeiro meio para a velocidade da luz no segundo meio: Assim, o índice de refração mostra quantas vezes a velocidade da luz no meio de onde o feixe sai é maior (menor) que a velocidade da luz no meio em que entra. Como a velocidade de propagação das ondas eletromagnéticas no vácuo é constante, é aconselhável determinar os índices de refração de vários meios em relação ao vácuo. Relação de velocidade Com
A propagação da luz no vácuo até a velocidade de sua propagação em um determinado meio é chamada de índice de refração absoluto determinada substância () e é a principal característica de suas propriedades ópticas, Essa. o índice de refração do segundo meio em relação ao primeiro é igual à razão dos índices absolutos desses meios. Normalmente, as propriedades ópticas de uma substância são caracterizadas pelo índice de refração n
em relação ao ar, que difere pouco do índice de refração absoluto. Neste caso, o meio, no qual o índice absoluto é maior, é denominado opticamente mais denso. Limitando o ângulo de refração. Se a luz passa de um meio com índice de refração mais baixo para um meio com índice de refração mais alto ( n 1< n 2
), então o ângulo de refração é menor que o ângulo de incidência r< i
(Fig. 3). Arroz. 3. Refração da luz durante a transição de meio opticamente menos denso para médio opticamente mais denso. À medida que o ângulo de incidência aumenta para eu sou =
90° (feixe 3, Fig. 2) a luz no segundo meio se propagará apenas dentro do ângulo r pr
chamado limitando o ângulo de refração. Na região do segundo meio dentro de um ângulo adicional ao ângulo limite de refração (90° - eu pr
), nenhuma luz penetra (esta área está sombreada na Fig. 3). Ângulo limite de refração r pr
Mas sin i m = 1, portanto . O fenômeno da reflexão interna total. Quando a luz passa de um meio com alto índice de refração n 1 > n 2
(Fig. 4), então o ângulo de refração é maior que o ângulo de incidência. A luz é refratada (passa para o segundo meio) apenas dentro do ângulo de incidência eu pr
, que corresponde ao ângulo de refração rm =
90°. Arroz. 4. Refração da luz durante a transição de um meio opticamente mais denso para um meio menos opticamente denso. A luz incidente em um grande ângulo é completamente refletida a partir do limite da mídia (Fig. 4 feixe 3). Este fenômeno é chamado de reflexão interna total, e o ângulo de incidência eu pr
é o ângulo limite da reflexão interna total. Ângulo limite de reflexão interna total eu pr
determinado de acordo com a condição: Se a luz viaja de qualquer meio para o vácuo ou para o ar, então Devido à reversibilidade do caminho dos raios para esses dois meios, o ângulo limite de refração na transição do primeiro meio para o segundo é igual ao ângulo limite da reflexão interna total quando o feixe passa do segundo meio para o primeiro . O ângulo limite da reflexão interna total para o vidro é inferior a 42°. Portanto, os raios que atravessam o vidro e incidem em sua superfície em um ângulo de 45° são completamente refletidos. Esta propriedade do vidro é utilizada em prismas rotativos (Fig. 5a) e reversíveis (Fig. 4b), que são frequentemente utilizados em instrumentos ópticos. Arroz. 5: a – prisma rotativo; b - prisma reverso. fibra ótica. A reflexão interna total é usada na construção de guias de luz. A luz, entrando em uma fibra transparente cercada por uma substância de menor índice de refração, é refletida muitas vezes e se propaga ao longo dessa fibra (Fig. 6). Fig.6. A passagem da luz dentro de uma fibra transparente cercada por matéria com índice de refração mais baixo. Para transmitir altos fluxos de luz e manter a flexibilidade do sistema de guia de luz, as fibras individuais são montadas em feixes - guias de luz. O ramo da ótica que trata da transmissão de luz e imagens através de guias de luz é chamado de fibra ótica. O mesmo termo refere-se às próprias peças e dispositivos de fibra óptica. Na medicina, os guias de luz são usados para iluminar cavidades internas com luz fria e transmitir imagens. Parte prática Os instrumentos para determinar o índice de refração de substâncias são chamados refratômetros(Fig. 7). Fig.7. Esquema óptico do refratômetro. 1 - espelho, 2 - cabeça de medição, 3 - sistema de prismas para eliminar a dispersão, 4 - lente, 5 - prisma rotativo (rotação do feixe por 90 0), 6 - escala (em alguns refratômetros existem duas escalas: a escala de índices de refração e a escala de concentração de soluções), 7 - ocular. A parte principal do refratômetro é uma cabeça de medição, composta por dois prismas: um iluminador, localizado na parte dobrável da cabeça, e um de medição. Na saída do prisma de iluminação, sua superfície fosca cria um feixe de luz espalhado que passa pelo líquido de teste (2-3 gotas) entre os prismas. Os raios caem na superfície do prisma de medição em diferentes ângulos, inclusive em um ângulo de 90 0 . No prisma de medição, os raios são coletados na região do ângulo limite de refração, o que explica a formação de uma fronteira luz-sombra na tela do dispositivo. Fig.8. Trajeto do feixe na cabeça de medição: 1 – prisma iluminante, 2 – líquido investigado, 3 - prisma de medição, 4 - tela. DETERMINAÇÃO DA PERCENTAGEM DE AÇÚCAR EM SOLUÇÃO
Luz natural e polarizada. luz visível- isto é ondas eletromagnéticas com uma frequência de oscilação na faixa de 4∙10 14 a 7,5∙10 14 Hz. Ondas eletromagnéticas são transversal: os vetores E e H das intensidades dos campos elétrico e magnético são mutuamente perpendiculares e estão em um plano perpendicular ao vetor velocidade de propagação da onda. Devido ao fato de que os efeitos químicos e biológicos da luz estão principalmente associados ao componente elétrico da onda eletromagnética, o vetor E a intensidade deste campo é chamada vetor de luz, e o plano de oscilações desse vetor é o plano de oscilação da onda de luz. Em qualquer fonte de luz, as ondas são emitidas por muitos átomos e moléculas, os vetores de luz dessas ondas estão localizados em vários planos e as oscilações ocorrem em diferentes fases. Consequentemente, o plano de oscilações do vetor de luz da onda resultante muda continuamente sua posição no espaço (Fig. 1). Essa luz é chamada natural, ou não polarizado. Arroz. 1. Representação esquemática de um feixe e luz natural. Se escolhermos dois planos mutuamente perpendiculares passando por um feixe de luz natural e projetarmos os vetores E no plano, então, em média, essas projeções serão as mesmas. Assim, é conveniente representar um raio de luz natural como uma linha reta na qual o mesmo número de ambas as projeções está localizado na forma de traços e pontos: Quando a luz passa pelos cristais, é possível obter luz cujo plano de oscilação da onda ocupa uma posição constante no espaço. Essa luz é chamada apartamento- ou polarizado linearmente. Devido ao arranjo ordenado de átomos e moléculas em uma rede espacial, o cristal transmite apenas oscilações vetoriais de luz que ocorrem em um determinado plano característico de uma determinada rede. Uma onda de luz polarizada plana é convenientemente representada da seguinte forma: A polarização da luz também pode ser parcial. Nesse caso, a amplitude das oscilações do vetor de luz em qualquer plano excede significativamente as amplitudes das oscilações em outros planos. A luz parcialmente polarizada pode ser convencionalmente representada da seguinte forma: , etc. A proporção do número de traços e pontos determina o grau de polarização da luz. Em todos os métodos de conversão de luz natural em luz polarizada, componentes com uma orientação bem definida do plano de polarização são selecionados total ou parcialmente da luz natural. Métodos para obtenção de luz polarizada: a) reflexão e refração da luz na fronteira de dois dielétricos; b) transmissão de luz através de cristais uniaxiais opticamente anisotrópicos; c) a transmissão de luz através de meios cuja anisotropia óptica é criada artificialmente pela ação de um campo elétrico ou magnético, bem como por deformação. Esses métodos são baseados no fenômeno anisotropia. Anisotropiaé a dependência de uma série de propriedades (mecânicas, térmicas, elétricas, ópticas) na direção. Corpos cujas propriedades são as mesmas em todas as direções são chamados isotrópico. A polarização também é observada durante a dispersão da luz. O grau de polarização é tanto maior quanto menor o tamanho das partículas nas quais ocorre a dispersão. Dispositivos projetados para produzir luz polarizada são chamados de polarizadores. Polarização da luz durante a reflexão e refração na interface entre dois dielétricos. Quando a luz natural é refletida e refratada na interface entre dois dielétricos isotrópicos, ocorre sua polarização linear. Em um ângulo de incidência arbitrário, a polarização da luz refletida é parcial. O feixe refletido é dominado por oscilações perpendiculares ao plano de incidência, enquanto o feixe refratado é dominado por oscilações paralelas a ele (Fig. 2). Arroz. 2. Polarização parcial da luz natural durante a reflexão e refração Se o ângulo de incidência satisfaz a condição tg i B = n 21, então a luz refletida é completamente polarizada (lei de Brewster), e o feixe refratado é polarizado não completamente, mas ao máximo (Fig. 3). Neste caso, os raios refletidos e refratados são mutuamente perpendiculares. é o índice de refração relativo dos dois meios, i B é o ângulo de Brewster. Arroz. 3. Polarização total do feixe refletido durante a reflexão e refração na interface entre dois dielétricos isotrópicos. Dupla refração. Existem vários cristais (calcita, quartzo, etc.) nos quais um feixe de luz, ao ser refratado, se divide em dois feixes com propriedades diferentes. Calcita (espargo islandês) é um cristal com uma rede hexagonal. O eixo de simetria do prisma hexagonal que forma sua célula é chamado de eixo óptico. O eixo óptico não é uma linha, mas uma direção no cristal. Qualquer linha paralela a esta direção também é um eixo óptico. Se uma placa for cortada de um cristal de calcita de modo que suas faces sejam perpendiculares ao eixo óptico, e um feixe de luz for direcionado ao longo do eixo óptico, nenhuma mudança ocorrerá nela. Se, no entanto, o feixe for direcionado em um ângulo em relação ao eixo óptico, ele será dividido em dois feixes (Fig. 4), dos quais um é chamado de ordinário, o segundo - extraordinário. Arroz. 4. Birrefringência quando a luz passa por uma placa de calcita. MN é o eixo óptico. Um feixe comum encontra-se no plano de incidência e tem o índice de refração usual para uma dada substância. O feixe extraordinário encontra-se em um plano que passa pelo feixe incidente e pelo eixo óptico do cristal, traçado no ponto de incidência do feixe. Este avião é chamado plano principal do cristal. Os índices de refração para feixes comuns e extraordinários são diferentes. Tanto os raios ordinários como os extraordinários são polarizados. O plano de oscilação dos raios comuns é perpendicular ao plano principal. As oscilações dos raios extraordinários ocorrem no plano principal do cristal. O fenômeno da birrefringência é devido à anisotropia dos cristais. Ao longo do eixo óptico, a velocidade de uma onda de luz para raios comuns e extraordinários é a mesma. Em outras direções, a velocidade de uma onda extraordinária na calcita é maior que a de uma onda comum. A maior diferença entre as velocidades de ambas as ondas ocorre na direção perpendicular ao eixo óptico. De acordo com o princípio de Huygens, com birrefringência em cada ponto da superfície de uma onda que atinge o limite do cristal, surgem simultaneamente duas ondas elementares (não uma, como em meios comuns), que se propagam no cristal. A velocidade de propagação de uma onda em todas as direções é a mesma, ou seja, onda tem uma forma esférica e é chamada comum. A velocidade de propagação de outra onda na direção do eixo óptico do cristal é a mesma que a velocidade de uma onda comum e, na direção perpendicular ao eixo óptico, difere dela. A onda tem uma forma elipsóide e é chamada de extraordinário(Fig.5). Arroz. 5. Propagação de uma onda ordinária (o) e extraordinária (e) em um cristal com dupla refração. Prisma Nicolau. Para obter luz polarizada, é utilizado um prisma polarizador Nicol. Um prisma de uma certa forma e tamanho é cortado de calcita, depois é serrado ao longo de um plano diagonal e colado com bálsamo canadense. Quando um feixe de luz incide na face superior ao longo do eixo do prisma (Fig. 6), o feixe extraordinário incide no plano de colagem em um ângulo menor e passa quase sem mudar de direção. Um feixe comum cai em um ângulo maior que o ângulo de reflexão total do bálsamo canadense, é refletido do plano de colagem e absorvido pela face enegrecida do prisma. O prisma de Nicol produz luz totalmente polarizada, cujo plano de oscilação está no plano principal do prisma. Arroz. 6. Prisma de Nicolas. Esquema da passagem de um ordinário e raios extraordinários. Dicroísmo. Existem cristais que absorvem raios ordinários e extraordinários de diferentes maneiras. Portanto, se um feixe de luz natural for direcionado a um cristal de turmalina perpendicular à direção do eixo óptico, com uma espessura de placa de apenas alguns milímetros, o feixe comum será completamente absorvido e apenas o feixe extraordinário sairá do o cristal (Fig. 7). Arroz. 7. Passagem de luz através de um cristal de turmalina. A natureza diferente da absorção de raios ordinários e extraordinários é chamada anisotropia de absorção, ou dicroísmo. Assim, cristais de turmalina também podem ser usados como polarizadores. Polaroids. Atualmente, os polarizadores são amplamente utilizados. polaróides. Para fazer uma polaróide, um filme transparente é colado entre duas placas de vidro ou plexiglass, que contém cristais de uma substância dicróica polarizadora de luz (por exemplo, sulfato de iodoquinona). Durante o processo de fabricação do filme, os cristais são orientados de forma que seus eixos ópticos fiquem paralelos. Todo o sistema é fixado em um quadro. O baixo custo das polaróides e a possibilidade de fabricação de placas com grande área garantiram sua ampla aplicação na prática. Análise de luz polarizada. Para estudar a natureza e o grau de polarização da luz, dispositivos chamados analisadores. Como analisadores, são utilizados os mesmos dispositivos que servem para obter luz polarizada linearmente - polarizadores, mas adaptados para rotação em torno do eixo longitudinal. O analisador passa apenas vibrações que coincidem com seu plano principal. Caso contrário, apenas a componente de oscilação que coincide com este plano passa pelo analisador. Se a onda de luz que entra no analisador é polarizada linearmente, então a intensidade da onda que sai do analisador satisfaz Lei de Malus: onde I 0 é a intensidade da luz incidente, φ é o ângulo entre os planos da luz incidente e a luz transmitida pelo analisador. A passagem de luz através do sistema polarizador-analisador é mostrada esquematicamente na fig. oito. Arroz. Fig. 8. Esquema da passagem da luz através do sistema polarizador-analisador (P - polarizador, A - analisador, E - tela): a) os planos principais do polarizador e do analisador coincidem; b) os planos principais do polarizador e do analisador estão localizados em um determinado ângulo; c) os planos principais do polarizador e do analisador são perpendiculares entre si. Se os planos principais do polarizador e do analisador coincidirem, a luz passará completamente pelo analisador e iluminará a tela (Fig. 7a). Se eles estiverem localizados em um determinado ângulo, a luz passa pelo analisador, mas é atenuada (Fig. 7b) quanto mais próximo esse ângulo estiver de 90 0 . Se esses planos são mutuamente perpendiculares, a luz é completamente extinta pelo analisador (Fig. 7c) Rotação do plano de oscilação da luz polarizada. Polarimetria. Alguns cristais, assim como soluções de substâncias orgânicas, têm a capacidade de girar o plano de oscilações da luz polarizada que os atravessa. Essas substâncias são chamadas opticamente uma ativo. Estes incluem açúcares, ácidos, alcalóides, etc. Para a maioria das substâncias opticamente ativas, verificou-se a existência de duas modificações que giram o plano de polarização, respectivamente, no sentido horário e anti-horário (para um observador olhando para o feixe). A primeira modificação é chamada dextrorrotatório, ou positivo segundo - levógiro, ou negativo. A atividade óptica natural de uma substância em estado não cristalino é devido à assimetria das moléculas. Em substâncias cristalinas, a atividade óptica também pode ser devida às peculiaridades do arranjo das moléculas na rede. Nos sólidos, o ângulo φ de rotação do plano de polarização é diretamente proporcional ao comprimento d do caminho do feixe de luz no corpo: onde α é capacidade rotacional (rotação específica), dependendo do tipo de substância, temperatura e comprimento de onda. Para modificações de rotação para a esquerda e para a direita, as habilidades rotacionais são as mesmas em magnitude. Para soluções, o ângulo de rotação do plano de polarização onde α é a rotação específica, c é a concentração da substância opticamente ativa na solução. O valor de α depende da natureza da substância opticamente ativa e solvente, temperatura e comprimento de onda da luz. Rotação específica- este é um ângulo de rotação 100 vezes maior para uma solução de 1 dm de espessura a uma concentração de substância de 1 grama por 100 cm 3 de solução a uma temperatura de 20 0 C e a um comprimento de onda de luz λ=589 nm. Um método muito sensível para determinar a concentração c, com base nessa razão, é chamado polarimetria (sacarimetria). A dependência da rotação do plano de polarização no comprimento de onda da luz é chamada dispersão rotacional. Na primeira aproximação, há Lei de Bio: onde A é um coeficiente que depende da natureza da substância e da temperatura. Em um ambiente clínico, o método polarimetria usado para determinar a concentração de açúcar na urina. O dispositivo usado para isso é chamado sacarímetro(Fig. 9). Arroz. 9. Layout óptico do sacarímetro: E - uma fonte de luz natural; C - filtro de luz (monocromador), que garante a coordenação da operação do dispositivo com a lei de Biot; L é uma lente convergente que fornece um feixe de luz paralelo na saída; P - polarizador; K – tubo com solução teste; A - analisador montado em disco giratório D com divisões. Ao realizar um estudo, o analisador é definido primeiro para o escurecimento máximo do campo de visão sem a solução de teste. Em seguida, um tubo com uma solução é colocado no aparelho e, girando o analisador, o campo de visão é novamente escurecido. O menor dos dois ângulos pelos quais o analisador deve ser girado é o ângulo de rotação do analito. O ângulo é usado para calcular a concentração de açúcar na solução. Para simplificar os cálculos, o tubo com a solução é feito tão longo que o ângulo de rotação do analisador (em graus) é numericamente igual à concentração Com solução (em gramas por 100 cm 3). O comprimento do tubo para glicose é de 19 cm. microscopia polarizadora. O método é baseado em anisotropia alguns componentes de células e tecidos que aparecem quando observados em luz polarizada. Estruturas constituídas por moléculas dispostas em paralelo ou discos dispostos em forma de pilha, quando introduzidas em um meio com índice de refração diferente do índice de refração das partículas da estrutura, apresentam a capacidade de dupla refração. Isso significa que a estrutura só transmitirá luz polarizada se o plano de polarização for paralelo aos eixos longos das partículas. Isso permanece válido mesmo quando as partículas não têm sua própria birrefringência. Óptico anisotropia observado no músculo, tecido conjuntivo (colágeno) e fibras nervosas. O próprio nome do músculo esquelético estriado" devido à diferença nas propriedades ópticas de seções individuais da fibra muscular. Consiste na alternância de áreas mais escuras e mais claras da substância tecidual. Isso dá à fibra uma estriação transversal. O estudo da fibra muscular em luz polarizada revela que as áreas mais escuras são anisotrópico e ter propriedades birrefringência, enquanto as áreas mais escuras são isotrópico. Colágeno as fibras são anisotrópicas, seu eixo óptico está localizado ao longo do eixo da fibra. Micelas em polpa neurofibrilas também são anisotrópicos, mas seus eixos ópticos estão localizados em direções radiais. Um microscópio polarizador é usado para o exame histológico dessas estruturas. O componente mais importante de um microscópio polarizador é o polarizador, localizado entre a fonte de luz e o capacitor. Além disso, o microscópio possui uma platina giratória ou porta-amostras, um analisador localizado entre a objetiva e a ocular, que pode ser instalado de forma que seu eixo fique perpendicular ao eixo do polarizador, e um compensador. Quando o polarizador e o analisador são cruzados e o objeto está ausente ou isotrópico o campo aparece uniformemente escuro. Se houver um objeto com birrefringência, e ele estiver localizado de modo que seu eixo faça um ângulo com o plano de polarização, diferente de 0 0 ou de 90 0 , ele dividirá a luz polarizada em dois componentes - paralelo e perpendicular ao plano do analisador. Consequentemente, parte da luz passará pelo analisador, resultando em uma imagem brilhante do objeto contra um fundo escuro. Quando o objeto gira, o brilho de sua imagem muda, atingindo um máximo em um ângulo de 45 0 em relação ao polarizador ou analisador. A microscopia de polarização é usada para estudar a orientação de moléculas em estruturas biológicas (por exemplo, células musculares), bem como durante a observação de estruturas invisíveis por outros métodos (por exemplo, o fuso mitótico durante a divisão celular), identificação da estrutura helicoidal. A luz polarizada é usada em condições de modelo para avaliar as tensões mecânicas que ocorrem nos tecidos ósseos. Este método baseia-se no fenômeno da fotoelasticidade, que consiste na ocorrência de anisotropia óptica em sólidos inicialmente isotrópicos sob a ação de cargas mecânicas. DETERMINAÇÃO DO COMPRIMENTO DA ONDA DE LUZ USANDO UMA GRADE DE DIFRAÇÃO
Interferência de luz. A interferência de luz é um fenômeno que ocorre quando as ondas de luz são sobrepostas e acompanhadas de sua amplificação ou atenuação. Um padrão de interferência estável surge quando ondas coerentes são sobrepostas. Ondas coerentes são chamadas de ondas com frequências iguais e as mesmas fases ou com um deslocamento de fase constante. A amplificação das ondas de luz durante a interferência (condição máxima) ocorre se Δ se ajusta a um número par de meios comprimentos de onda: Onde k
– ordem máxima, k=0,±1,±2,±,…±n; λ
é o comprimento da onda de luz. O enfraquecimento das ondas de luz durante a interferência (condição mínima) é observado se um número ímpar de meios comprimentos de onda se encaixam na diferença de caminho óptico Δ: Onde k
é a ordem do mínimo. A diferença do caminho óptico de dois feixes é a diferença nas distâncias das fontes até o ponto de observação do padrão de interferência. Interferência em filmes finos. A interferência em filmes finos pode ser observada em bolhas de sabão, em uma mancha de querosene na superfície da água quando iluminada pela luz solar. Deixe o feixe 1 cair na superfície de um filme fino (ver Fig. 2). O feixe, refratado na interface ar-filme, passa através do filme, é refletido de sua superfície interna, aproxima-se da superfície externa do filme, é refratado na interface filme-ar e o feixe emerge. Direcionamos o feixe 2 para o ponto de saída do feixe, que passa paralelamente ao feixe 1. O feixe 2 é refletido da superfície do filme , sobreposto ao feixe , e ambos os feixes interferem. Ao iluminar o filme com luz policromática, obtemos uma imagem de arco-íris. Isto é devido ao fato de que o filme não é uniforme em espessura. Consequentemente, surgem diferenças de trajetória de diferentes magnitudes, que correspondem a diferentes comprimentos de onda (películas de sabão coloridas, cores iridescentes das asas de alguns insetos e pássaros, películas de óleo ou óleos na superfície da água, etc.). A interferência de luz é usada em dispositivos - interferômetros. Os interferômetros são dispositivos ópticos que podem ser usados para separar espacialmente dois feixes e criar uma certa diferença de caminho entre eles. Os interferômetros são usados para determinar o comprimento de onda com alto grau de precisão de pequenas distâncias, os índices de refração das substâncias e determinar a qualidade das superfícies ópticas. Para fins sanitários e higiênicos, o interferômetro é usado para determinar o teor de gases nocivos. A combinação de um interferômetro e um microscópio (microscópio de interferência) é usada em biologia para medir o índice de refração, concentração de matéria seca e espessura de micro-objetos transparentes. Princípio de Huygens-Fresnel. Segundo Huygens, cada ponto do meio, ao qual a onda primária chega em um determinado momento, é uma fonte de ondas secundárias. Fresnel refinou esta posição de Huygens acrescentando que as ondas secundárias são coerentes, ou seja, quando sobrepostos, eles darão um padrão de interferência estável. Difração da luz. A difração da luz é o fenômeno do desvio da luz da propagação retilínea. Difração em feixes paralelos de uma fenda. Deixe no alvo largo dentro
um feixe paralelo de luz monocromática cai (ver Fig. 3): Uma lente é instalada no caminho dos raios eu
, no plano focal em que a tela está localizada E
. A maioria dos feixes não difrata; não mudam de direção e são focalizados pela lente eu
no centro da tela, formando um máximo central ou máximo de ordem zero. Raios difratando em ângulos de difração iguais φ
, formará máximos na tela 1,2,3,…, n
- ordens. Assim, o padrão de difração obtido a partir de uma fenda em feixes paralelos quando iluminado com luz monocromática é uma faixa brilhante com iluminação máxima no centro da tela, depois vem uma faixa escura (mínimo de 1ª ordem), depois vem uma faixa brilhante ( máximo de 1ª ordem), faixa escura (mínimo de 2ª ordem), máximo de 2ª ordem, etc. O padrão de difração é simétrico em relação ao máximo central. Quando a fenda é iluminada com luz branca, forma-se um sistema de faixas coloridas na tela, apenas o máximo central reterá a cor da luz incidente. Termos máximo e min difração. Se na diferença do caminho óptico Δ
ajustar um número ímpar de segmentos igual a , então há um aumento na intensidade da luz ( máximo
difração): Onde k
é a ordem do máximo; k
=±1,±2,±…,± n;
λ
é o comprimento de onda. Se na diferença do caminho óptico Δ
ajustar um número par de segmentos igual a , então há um enfraquecimento da intensidade da luz ( min
difração): Onde k
é a ordem do mínimo. Grade de difração. Uma rede de difração consiste em bandas alternadas opacas à passagem da luz com bandas (fendas) transparentes à luz e de igual largura. A principal característica de uma rede de difração é seu período d
. o período da grade de difração é a largura total das bandas transparentes e opacas: Uma grade de difração é usada em instrumentos ópticos para melhorar a resolução do instrumento. A resolução de uma rede de difração depende da ordem do espectro k
e no número de golpes N
: Onde R
- resolução. Derivação da fórmula da rede de difração. Vamos direcionar dois feixes paralelos para a grade de difração: 1 e 2 de modo que a distância entre eles seja igual ao período da grade d
. Em pontos MAS
e NO
feixes 1 e 2 difratam, desviando-se da direção retilínea em um ângulo φ
é o ângulo de difração. Raios
e
focado por lente eu
em uma tela localizada no plano focal da lente (Fig. 5). Cada fenda da grade pode ser considerada como uma fonte de ondas secundárias (princípio de Huygens-Fresnel). Na tela no ponto D, observamos o máximo do padrão de interferência. De um ponto MAS
no caminho do raio
solte a perpendicular e obtenha o ponto C. considere um triângulo abc
: triângulo retângulo РВАС=Рφ
como ângulos com lados mutuamente perpendiculares. A partir de Δ
ABC: Onde AB=d
(por construção), SO = ∆
é a diferença do caminho óptico. Como no ponto D observamos a interferência máxima, então Onde k
é a ordem do máximo, λ
é o comprimento da onda de luz. Colocando os valores AB = d,
na fórmula de sinφ
: A partir daqui obtemos: NO visão geral a fórmula da grade de difração tem a forma: Os sinais ± mostram que o padrão de interferência na tela é simétrico em relação ao máximo central. Fundamentos físicos da holografia. A holografia é um método de registro e reconstrução de um campo de ondas, que se baseia nos fenômenos de difração e interferência de ondas. Se apenas a intensidade das ondas refletidas do objeto for fixada em uma fotografia regular, as fases das ondas serão registradas adicionalmente no holograma, que fornece informações adicionais sobre o objeto e permite obter uma imagem tridimensional do o objeto. Alteração da direção de propagação da radiação óptica (luz) quando ela passa pela interface entre dois meios. Em uma interface plana estendida entre meios transparentes (não absorventes) isotrópicos homogêneos com índices de refração n1 e n2, o PS é determinado. duas regularidades: a refratada situa-se no plano que passa pelo feixe incidente e a normal (perpendicular) à interface; os ângulos de incidência j e refração c (Fig.) são conectados pela lei de refração de Snell: n1sinj=n2sinc. O caminho dos raios de luz durante a refração em uma superfície plana separando dois meios transparentes. A linha pontilhada indica o feixe refletido. O ângulo de refração % é maior que o ângulo de incidência j; isso indica que em este caso a refração ocorre do primeiro meio opticamente mais denso para o segundo opticamente menos denso (n1>n2). n é o normal para a interface. P.s. acompanhado pela reflexão da luz; neste caso, a soma das energias dos feixes de raios refratados e refletidos (as expressões quantitativas para eles seguem as fórmulas de Fresnel) é igual à energia do feixe incidente. Refere-os. as intensidades dependem do ângulo de incidência, dos valores de n1 e n2 e da polarização da luz no feixe incidente. Com uma queda normal, a razão cf. as energias das ondas de luz refratadas e incidentes são 4n1n2/(n1+n2)2; em um caso particular essencial de luz passando do ar (n1 com alta precisão = 1) para o vidro com n2 = 1,5, é 96%. Se n2 a energia trazida para a interface pela onda de luz incidente é levada pela onda refletida (o fenômeno da reflexão interna total). Para qualquer j, exceto j=0, P.s. acompanhado por uma mudança na polarização da luz (o mais forte no chamado ângulo de Brewster j = arctg (n2 / n1), (ver LEI DE BREWSTER), que é usado para obter luz polarizada linearmente (ver em ÓTICA). a polarização dos raios incidentes é claramente manifestada no caso de birrefringência em meios opticamente anisotrópicos. (a parte imaginária que caracteriza neste caso, c também se torna complexa e perde o significado simples do ângulo de refração, que tem para meios não absorventes. No caso geral, n do meio depende do comprimento l de a luz (dispersão da luz), seus raios viajam em diferentes direções com diferentes l.As leis do PS são a base para o projeto de lentes e muitos dispositivos ópticos que servem para mudar a direção dos raios de luz e obter imagens ópticas. Dicionário Enciclopédico Físico. - M.: Enciclopédia Soviética.
.
1983
. Alterar a direção de propagação de uma onda de luz (feixe de luz) ao passar pela interface entre dois meios transparentes diferentes. Em uma interface plana entre dois meios isotrópicos homogêneos com abs. índices de refração e
P.s. traço é determinado. leis: os raios incidente, refletido e refratado e a normal à interface no ponto de incidência estão no mesmo plano (o plano de incidência); os ângulos de incidência e refração (Fig. 1) formados pelos raios correspondentes com a normal, e os índices de refração do meio e estão relacionados para monocromáticos. Sveta Snell por lei refração Arroz. 1. Refração da luz na interface entre dois meios com n 1 e as setas mostram a localização das componentes do vetor elétrico no plano de incidência, círculos com um ponto - perpendicular ao plano de incidência. Geralmente P. com. acompanhada pela reflexão da luz do mesmo limite. Para meios não absorventes (transparentes), a energia total do fluxo de luz da onda refratada é igual à diferença entre as energias dos fluxos das ondas incidentes e refletidas (a lei da conservação da energia). A razão da intensidade do fluxo de luz da onda refratada para o incidente - coeficiente. transmissão da interface entre meios - depende da polarização da luz da onda incidente, do ângulo de incidência e dos índices de refração e Uma definição estrita da intensidade da onda refratada (e refletida) pode ser obtida a partir da solução de Maxwell equações com as condições de contorno apropriadas para elétrica. e magn. vetores da onda de luz e é expresso Fórmulas de Fresnel. Se elétrico decompor o vetor das ondas incidente e refratada em dois (no plano de incidência) e (perpendicular a ele), fórmulas de Fresnel para o coeficiente. transmissões dos componentes correspondentes têm a forma A dependência de e em é mostrada na Fig. . 2. Das expressões (*) e fig. 2 segue que para todos os ângulos de incidência, exceto para o caso especial de incidência normal Isso significa que para todos (exceto = 0) ocorre luz refratada. Se uma natural (não polarizada) cair na interface, então em uma onda refratada, ou seja, a luz será parcialmente polarizada. Naib. significa. onda refratada ocorre quando cai no ângulo de Brewster = Arroz. 2. Dependência dos coeficientes de transmissão e para ondas de diferentes polarizações do ângulo de incidência de refração na fronteira ( = 1) - vidro (com índice de refração = 1,52); para luz incidente não polarizada. Se a luz cai de um meio opticamente menos denso para um mais denso (), então um feixe refratado existe em todos os ângulos de 0 a Se a luz cai de um meio opticamente mais denso para um menos denso, então a onda refratada existe apenas dentro do ângulo de incidência de = 0 a = arcsin. Em ângulos de incidência > arcsinП. Com. não ocorre, há apenas uma onda refletida - um fenômeno reflexão interna total. Em meios opticamente anisotrópicos, no caso geral, duas ondas de luz refratadas com polarização mutuamente perpendicular são formadas (ver Fig. óptica de cristal). Formalmente, as leis de P. s. para meios transparentes pode ser estendido para meios absorventes, se considerarmos para tais meios uma quantidade complexa onde k é o coeficiente de absorção. No caso de metais com forte absorção (e um grande coeficiente de reflexão), uma onda que se propaga no interior do metal é absorvida em uma fina camada próxima à superfície, e o conceito de onda quebrada perde seu significado (ver Fig. óptica metálica). Como o índice de refração do meio depende do comprimento de onda da luz l (veja a Fig. dispersão da luz) então, no caso de cair na interface de mídia transparente não monocromática. raios de luz refratados. comprimentos de onda vão de acordo com diff. direções que são usadas em prismas dispersivos. Em P.s. superfícies convexas, côncavas e planas de meios transparentes são baseadas em lentes que servem para obter imagens ópticas, prismas dispersivos, etc. ópticos. elementos. Se o índice de refração muda continuamente (por exemplo, em uma atmosfera com altura), então quando um feixe de luz se propaga em tal meio, também ocorre uma mudança contínua na direção de propagação - o feixe é dobrado em direção a um valor maior da refração índice (ver Fig. Refração da luz na atmosfera), mas não há reflexão de luz. Sob a ação da radiação de alta intensidade criada por lasers de alta potência, o meio torna-se não linear. Induzida nas moléculas do meio sob a ação de um forte elétrico. campos de uma onda de luz, dipolos, devido à desarmonia das oscilações dos elétrons das moléculas, emitem ondas secundárias no meio não apenas na frequência da radiação incidente, mas também ondas com frequência dobrada - harmônicos - 2 (e superiores harmônicos 3, ...). Do ponto de vista molecular, a interferência dessas ondas secundárias leva à formação no meio das ondas refratadas resultantes com uma frequência (como na óptica linear) (ver Fig. Huygens- Princípio de Fresnel) também com a frequência
, à Crimeia correspondem macroscópicos. índices de refração e Devido à dispersão do meio Aceso.: Landsberg G.S., Optics, 5a ed., M., 1976; Sivukhin D.V., Curso Geral de Física, 2ª ed., [vol. 4] - Óptica, M., 1985. V.I. Malyshev. Enciclopédia física. Em 5 volumes. - M.: Enciclopédia Soviética.
Editor-chefe A. M. Prokhorov.
1988
. REFRAÇÃO DA LUZ, mudança na direção de propagação da luz ao passar pela interface entre dois meios transparentes. O ângulo de incidência j e o ângulo de refração c estão relacionados pela relação: sinj/sinc=n2/n1=v1/v2, onde n1 e n2 são os índices de refração do meio,… … Enciclopédia Moderna Alterando a direção de propagação da luz ao passar pela interface entre dois meios transparentes. o ângulo de incidência e o ângulo de refração estão relacionados pela relação: onde n1 e n2 são os índices de refração do meio, v1 e v2 são as velocidades da luz no 1º e 2º meio ... Grande Dicionário Enciclopédico refração da luz- refração Mudança na direção de propagação da luz ao passar pela interface entre dois meios ou em um meio com índice de refração variável de ponto a ponto. [Coleção de termos recomendados. Edição 79. Óptica física. Academia… … Manual do Tradutor Técnico REFRAÇÃO DA LUZ, mudança na direção de um feixe de luz ao passar de um meio para outro. A razão do seno do ângulo de incidência (p para o seno do ângulo de refração ip ou, que é o mesmo, a razão das velocidades de propagação de uma onda de luz em uma e na outra ... ... Grande Enciclopédia Médica Alterando a direção de propagação da luz ao passar pela interface entre dois meios transparentes. O ângulo de incidência (e reflexão) φ e o ângulo de refração χ estão relacionados pela relação: , onde n1 e n2 são os índices de refração do meio, v1 e v2 são a velocidade da luz ... ... dicionário enciclopédico Alterando a direção de propagação da luz ao passar pela interface entre dois meios transparentes. O ângulo de incidência (e reflexão) φ e o ângulo de refração x estão relacionados pela relação: onde n1 e n2 são os índices de refração do meio, v1 e v2 são as velocidades da luz no 1º ... ... Ciência natural. dicionário enciclopédico refração da luz- šviesos lūžimas statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Šviesos bangų sklidimo krypties kitimas nevienalytėje aplinkoje. atitikmenys: ingl. refração da luz vok. Lichtbrechung, f rus. refração da luz, n pranc. refração… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas
Densidade óptica do meio
Um meio em que a velocidade da luz é maior é chamado de "opticamente menos denso". 
Ângulo de refração
Refração da luz em um prisma triangular
Refração da luz no olho
Trabalho de casa
Dois tipos de índice de refração
Qual é a fórmula para calcular o índice de refração?
De que depende o índice de refração?
Valores de exemplo para diferentes substâncias
Que outras grandezas são usadas na resolução de problemas?
Tarefa nº 1
Tarefa nº 2
Fundamentos de um fenômeno físico
A reflexão e a refração da luz podem ser vistas especialmente bem na água.
A refração da luz é um fenômeno físico, que se caracteriza por uma mudança na direção do feixe solar no momento de passar de um meio (estrutura) para outro.
Para melhorar o entendimento Este processo, considere um exemplo de um feixe caindo do ar para a água (da mesma forma para o vidro). Traçando uma perpendicular ao longo da interface, o ângulo de refração e o retorno do feixe de luz podem ser medidos. Este indicador (o ângulo de refração) mudará quando o fluxo penetra na água (dentro do vidro).
Observação! Este parâmetro é entendido como o ângulo que forma uma perpendicular traçada à separação de duas substâncias quando o feixe penetra da primeira estrutura para a segunda.
Ao mesmo tempo, uma mudança na inclinação da queda também afetará esse indicador. Mas a relação entre eles não permanece constante. Ao mesmo tempo, a razão de seus senos permanecerá valor constante, que é exibido pela seguinte fórmula: sinα / sinγ = n, onde:lei física
Um parâmetro importante para objetos diferentes
Ao mesmo tempo, quando o valor da inclinação da queda muda, a mesma situação será típica para um indicador semelhante. Este parâmetro é de grande importância, pois é uma característica integral das substâncias transparentes.
Densidade óptica de substâncias
Além do fato de que este parâmetro é um valor constante, também reflete a razão da velocidade da luz em duas substâncias. O significado físico pode ser exibido como a seguinte fórmula:Outro indicador importante
Reflexão interna completa
Conclusão
Como fazer uma lâmpada de papel com suas próprias mãos
Como verificar o desempenho da faixa de LEDLeis da refração da luz.
,
, então sen r m = 1, portanto, .
,
,
, quando
quando (Fig. 2). Em que< 1, а = 1, т. е. преломление поляризов. света с не сопровождается отражением.
e, consequentemente, duas ondas refratadas são formadas no meio com frequências e se propagando ao longo da decomposição. instruções. Neste caso, a intensidade da onda refratada em uma frequência é muito menor que a intensidade em uma frequência (para mais detalhes, ver Art. óptica não linear).Veja o que é "REFRAÇÃO DA LUZ" em outros dicionários:
