Reflexão interna total

Reflexão interna- o fenômeno de reflexão de ondas eletromagnéticas da interface entre dois meios transparentes, desde que a onda caia de um meio com índice de refração mais alto.

Reflexão interna incompleta- reflexão interna, desde que o ângulo de incidência seja inferior ao ângulo crítico. Neste caso, o feixe se divide em refratado e refletido.

Reflexão interna total- reflexão interna, desde que o ângulo de incidência exceda um determinado ângulo crítico. Nesse caso, a onda incidente é completamente refletida e o valor do coeficiente de reflexão excede seus valores mais altos para superfícies polidas. Além disso, o coeficiente de reflexão para a reflexão interna total não depende do comprimento de onda.

Este fenômeno óptico é observado para um amplo espectro de radiação eletromagnética, incluindo a faixa de raios-X.

No âmbito da óptica geométrica, a explicação do fenômeno é trivial: com base na lei de Snell e levando em conta que o ângulo de refração não pode exceder 90°, obtemos que em um ângulo de incidência cujo seno é maior que a razão da índice de refração menor para o coeficiente maior, uma onda eletromagnética deve ser completamente refletida no primeiro meio.

De acordo com a teoria ondulatória do fenômeno, a onda eletromagnética penetra no segundo meio - a chamada "onda não uniforme" se propaga lá, que decai exponencialmente e não carrega energia com ela. A profundidade característica de penetração de uma onda não homogênea no segundo meio é da ordem do comprimento de onda.

Reflexão total da luz interna

Considere a reflexão interna usando o exemplo de dois raios monocromáticos incidentes na interface entre dois meios. Os raios caem de uma zona de meio mais denso (indicado em azul mais escuro) com índice de refração para o limite com um meio menos denso (indicado em azul claro) com índice de refração.

O feixe vermelho cai em um ângulo , ou seja, no limite da mídia, ele se bifurca - é parcialmente refratado e parcialmente refletido. Parte do feixe é refratada em um ângulo.

O feixe verde cai e é completamente refletido src="/pictures/wiki/files/100/d833a2d69df321055f1e0bf120a53eff.png" border="0">.

Reflexão interna total na natureza e tecnologia

Reflexão de raios-x

A refração dos raios X na incidência de pastejo foi formulada pela primeira vez por M. A. Kumakhov, que desenvolveu o espelho de raios X, e teoricamente fundamentado por Arthur Compton em 1923.

Outros fenômenos de ondas

A demonstração de refração e, portanto, o efeito da reflexão interna total, é possível, por exemplo, para ondas sonoras na superfície e no volume de um líquido durante a transição entre zonas de viscosidade ou densidade diferente.

Fenômenos semelhantes ao efeito da reflexão interna total da radiação eletromagnética são observados para feixes de nêutrons lentos.

Se uma onda polarizada verticalmente cair na interface no ângulo de Brewster, o efeito da refração completa será observado - não haverá onda refletida.

Notas

Fundação Wikimedia. 2010.

• Respiração completa
• Alteração completa

Veja o que é "Reflexão interna total" em outros dicionários:

REFLEXÃO INTERNA TOTAL- e-mail de reflexão. magn. radiação (em particular, luz) quando incide na interface entre dois meios transparentes de um meio com alto índice de refração. Alfinete. cerca de. é realizado quando o ângulo de incidência i excede um certo ângulo limite (crítico) ... Enciclopédia Física

Reflexão interna total- Reflexão interna total. Quando a luz passa de um meio com n1 > n2, ocorre reflexão interna total se o ângulo de incidência a2 > apr; em um ângulo de incidência a1 Dicionário Enciclopédico Ilustrado

Reflexão interna total- reflexão da radiação óptica (Ver Radiação óptica) (luz) ou radiação eletromagnética de uma faixa diferente (por exemplo, ondas de rádio) quando cai na interface entre dois meios transparentes de um meio com alto índice de refração ... .. . Grande Enciclopédia Soviética

REFLEXÃO INTERNA TOTAL- ondas eletromagnéticas, ocorrem quando passam de um meio com alto índice de refração n1 para um meio com menor índice de refração n2 com um ângulo de incidência a superior ao ângulo limite apr, determinado pela razão sinapr=n2/n1. Completo… … Enciclopédia Moderna

REFLEXÃO INTERNA TOTAL- REFLEXÃO INTERNA TOTAL, REFLEXÃO sem refração da luz no limite. Quando a luz passa de um meio mais denso (como vidro) para um menos denso (água ou ar), há uma zona de ângulos de refração na qual a luz não passa pela fronteira ... Dicionário enciclopédico científico e técnico

reflexão interna total- Reflexão da luz de um meio opticamente menos denso com retorno completo ao meio de onde cai. [Coleção de termos recomendados. Edição 79. Óptica física. Academia de Ciências da URSS. Comitê de Terminologia Científica e Técnica. 1970] Tópicos… … Manual do Tradutor Técnico

REFLEXÃO INTERNA TOTAL- as ondas eletromagnéticas ocorrem quando caem obliquamente na interface entre 2 meios, quando a radiação passa de um meio com alto índice de refração n1 para um meio com menor índice de refração n2, e o ângulo de incidência i excede o ângulo limite ... ... Grande Dicionário Enciclopédico

reflexão interna total- ondas eletromagnéticas, ocorre com incidência oblíqua na interface entre 2 meios, quando a radiação passa de um meio com alto índice de refração n1 para um meio com menor índice de refração n2, e o ângulo de incidência i excede o ângulo limite ipr.. . dicionário enciclopédico

Quando as ondas se propagam em um meio, incluindo os eletromagnéticos, para encontrar uma nova frente de onda a qualquer momento, use Princípio de Huygens.

Cada ponto da frente de onda é uma fonte de ondas secundárias.

Em um meio isotrópico homogêneo, as superfícies das ondas secundárias têm a forma de esferas de raio v × Dt, onde v é a velocidade de propagação da onda no meio. Conduzindo o envelope das frentes de onda das ondas secundárias, obtemos uma nova frente de onda em um dado instante (Fig. 7.1, a, b).

Lei da reflexão

Usando o princípio de Huygens, pode-se provar a lei de reflexão de ondas eletromagnéticas na interface entre dois dielétricos.

O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão. Os raios incidente e refletido, juntamente com a perpendicular à interface entre dois dielétricos, estão no mesmo plano.Ð a = Ð b. (7.1)

Deixe uma onda de luz plana cair em uma interface plana SD entre dois meios (feixes 1 e 2, Fig. 7.2). O ângulo a entre o feixe e a perpendicular ao LED é chamado de ângulo de incidência. Se em um determinado momento a frente da onda incidente OB atinge o ponto O, então, de acordo com o princípio de Huygens, este ponto

Arroz. 7.2

começa a irradiar uma onda secundária. Durante o tempo Dt = IN 1 /v o feixe incidente 2 atinge t. O 1 . Durante o mesmo tempo, a frente da onda secundária, após reflexão no ponto O, propagando-se no mesmo meio, atinge os pontos do hemisfério, raio OA \u003d v Dt \u003d BO 1. A nova frente de onda é representada pelo plano AO 1, e a direção de propagação é representada pelo feixe OA. O ângulo b é chamado de ângulo de reflexão. Da igualdade dos triângulos OAO 1 e OBO 1, segue-se a lei da reflexão: o ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão.

Lei da refração

O meio opticamente homogêneo 1 é caracterizado por , (7.2)

Razão n 2 / n 1 \u003d n 21 (7,4)

chamado

(7.5)

Para vácuo n = 1.

Devido à dispersão (frequências de luz n » 10 14 Hz), por exemplo, para água n = 1,33, e não n = 9 (e = 81), como segue da eletrodinâmica para baixas frequências. Se a velocidade de propagação da luz no primeiro meio for v 1 e no segundo - v 2,

Arroz. 7.3

então durante o tempo Dt da onda do plano incidente passando a distância AO 1 no primeiro meio AO 1 = v 1 Dt. A frente da onda secundária, excitada no segundo meio (de acordo com o princípio de Huygens), atinge os pontos do hemisfério, cujo raio é OB = v 2 Dt. A nova frente de propagação da onda no segundo meio é representada pelo plano BO 1 (Fig. 7.3), e a direção de sua propagação é representada pelos raios OB e O 1 C (perpendicular à frente de onda). Ângulo b entre o feixe OB e a normal à interface entre dois dielétricos no ponto O chamado de ângulo de refração. Dos triângulos OAO 1 e OBO 1, segue-se que AO 1 \u003d OO 1 sin a, OB \u003d OO 1 sin b.

Sua atitude expressa lei da refração(lei Snell):

. (7.6)

A razão entre o seno do ângulo de incidência e o seno do ângulo de refração é igual ao índice de refração relativo dos dois meios.

Reflexão interna total

Arroz. 7.4

De acordo com a lei da refração, na interface entre dois meios, pode-se observar reflexão interna total, se n 1 > n 2, ou seja, Рb >Рa (Fig. 7.4). Portanto, existe tal ângulo de incidência limitante Ða pr quando Ðb = 90 0 . Então a lei da refração (7.6) assume a seguinte forma:

sin a pr \u003d, (sin 90 0 \u003d 1) (7,7)

Com um aumento adicional no ângulo de incidência Ða > Ða pr, a luz é completamente refletida da interface entre dois meios.

Tal fenômeno é chamado reflexão interna total e amplamente utilizado em óptica, por exemplo, para mudar a direção dos raios de luz (Fig. 7. 5, a, b).

É usado em telescópios, binóculos, fibra óptica e outros instrumentos ópticos.

Em processos ondulatórios clássicos, como o fenômeno de reflexão interna total de ondas eletromagnéticas, observam-se fenômenos semelhantes ao efeito túnel na mecânica quântica, que está associado às propriedades de onda corpuscular das partículas.

De fato, durante a transição da luz de um meio para outro, observa-se a refração da luz, associada a uma mudança na velocidade de sua propagação em vários meios. Na interface entre dois meios, um feixe de luz é dividido em dois: refratado e refletido.

Um feixe de luz incide perpendicularmente sobre a face 1 de um prisma retangular de vidro isósceles e, sem ser refratado, incide sobre a face 2, observa-se reflexão interna total, pois o ângulo de incidência (Ða = 45 0) do feixe na face 2 é maior do que o ângulo limite de reflexão interna total (para vidro n 2 = 1,5; Ða pr = 42 0).

Se o mesmo prisma é colocado a uma certa distância H ~ l/2 da face 2, então o feixe de luz passa pela face 2 * e sai do prisma pela face 1 * paralela ao feixe incidente na face 1. A intensidade J do fluxo de luz transmitido diminui exponencialmente com o aumento do intervalo h entre os prismas de acordo com a lei:

,

onde w é alguma probabilidade do feixe passar para o segundo meio; d é um coeficiente que depende do índice de refração da substância; l é o comprimento de onda da luz incidente

Portanto, a penetração da luz na região "proibida" é uma analogia óptica do efeito de tunelamento quântico.

O fenômeno da reflexão interna total é de fato completo, pois neste caso toda a energia da luz incidente é refletida na interface entre dois meios do que quando refletida, por exemplo, da superfície de espelhos metálicos. Usando esse fenômeno, pode-se traçar outra analogia entre a refração e reflexão da luz, por um lado, e a radiação de Vavilov-Cherenkov, por outro.

INTERFERÊNCIA DE ONDA

7.2.1. O papel dos vetores e

Na prática, várias ondas podem se propagar simultaneamente em meios reais. Como resultado da adição de ondas, vários fenômenos interessantes são observados: interferência, difração, reflexão e refração de ondas etc.

Esses fenômenos ondulatórios são característicos não só das ondas mecânicas, mas também das elétricas, magnéticas, luminosas, etc. Todas as partículas elementares também apresentam propriedades ondulatórias, o que foi comprovado pela mecânica quântica.

Um dos fenômenos ondulatórios mais interessantes, observado quando duas ou mais ondas se propagam em um meio, é chamado de interferência. O meio opticamente homogêneo 1 é caracterizado por índice de refração absoluto , (7.8)

onde c é a velocidade da luz no vácuo; v 1 - a velocidade da luz no primeiro meio.

O meio 2 é caracterizado pelo índice de refração absoluto

onde v 2 é a velocidade da luz no segundo meio.

Razão (7,10)

chamado o índice de refração relativo do segundo meio em relação ao primeiro. Para dielétricos transparentes, onde m = 1, usando a teoria de Maxwell, ou

onde e 1 , e 2 são as permissividades do primeiro e do segundo meio.

Para vácuo, n = 1. Devido à dispersão (frequências de luz n » 10 14 Hz), por exemplo, para água, n = 1,33, e não n = 9 (e = 81), como segue da eletrodinâmica para baixas frequências. A luz são ondas eletromagnéticas. Portanto, o campo eletromagnético é determinado pelos vetores e , que caracterizam as intensidades dos campos elétrico e magnético, respectivamente. No entanto, em muitos processos de interação da luz com a matéria, como o efeito da luz nos órgãos da visão, fotocélulas e outros dispositivos, o papel decisivo pertence ao vetor, que em óptica é chamado de vetor de luz.

A propagação de ondas eletromagnéticas em diversos meios obedece às leis de reflexão e refração. A partir dessas leis, sob certas condições, segue-se um efeito interessante, que em física é chamado de reflexão interna total da luz. Vamos dar uma olhada no que é esse efeito.

Reflexão e refração

Antes de prosseguir diretamente para a consideração da reflexão interna total da luz, é necessário dar uma explicação dos processos de reflexão e refração.

A reflexão é entendida como uma mudança na direção do movimento de um feixe de luz no mesmo meio quando encontra uma interface. Por exemplo, se você direcionar de um ponteiro laser para um espelho, poderá observar o efeito descrito.

A refração é, como a reflexão, uma mudança na direção do movimento da luz, mas não no primeiro, mas no segundo meio. O resultado desse fenômeno será uma distorção dos contornos dos objetos e seu arranjo espacial. Um exemplo comum de refração é a quebra de um lápis ou caneta se ele for colocado em um copo de água.

A refração e a reflexão estão relacionadas entre si. Eles estão quase sempre presentes juntos: parte da energia do feixe é refletida e a outra parte é refratada.

Ambos os fenômenos são o resultado da aplicação do princípio de Fermat. Ele afirma que a luz viaja ao longo de uma trajetória entre dois pontos que levará menos tempo.

Como a reflexão é um efeito que ocorre em um meio e a refração ocorre em dois meios, é importante para o último que ambos os meios sejam transparentes às ondas eletromagnéticas.

O conceito de índice de refração

O índice de refração é uma grandeza importante para a descrição matemática dos fenômenos considerados. O índice de refração de um determinado meio é determinado da seguinte forma:

Onde c e v são as velocidades da luz no vácuo e na matéria, respectivamente. O valor de v é sempre menor que c, então o expoente n será maior que um. O coeficiente adimensional n mostra quanta luz em uma substância (meio) ficará atrás da luz no vácuo. A diferença entre essas velocidades leva ao aparecimento do fenômeno de refração.

A velocidade da luz na matéria correlaciona-se com a densidade desta. Quanto mais denso o meio, mais difícil é para a luz se mover nele. Por exemplo, para o ar n = 1,00029, ou seja, quase como para o vácuo, para a água n = 1,333.

Reflexões, refração e suas leis

Um exemplo marcante do resultado da reflexão total são as superfícies brilhantes de um diamante. O índice de refração de um diamante é 2,43, então muitos raios de luz que atingem uma gema experimentam vários reflexos totais antes de deixá-la.

O problema de determinar o ângulo crítico θc para diamante

Vamos considerar um problema simples, onde mostraremos como usar as fórmulas acima. É necessário calcular quanto o ângulo crítico de reflexão total mudará se um diamante for colocado do ar para a água.

Tendo procurado na tabela os valores dos índices de refração dos meios indicados, nós os escrevemos:

• para ar: n 1 = 1,00029;
• para água: n2 = 1,333;
• para diamante: n 3 = 2,43.

O ângulo crítico para um par diamante-ar é:

θ c1 \u003d arcsin (n 1 / n 3) \u003d arcsin (1,00029 / 2,43) ≈ 24,31 o.

Como você pode ver, o ângulo crítico para este par de meios é bem pequeno, ou seja, apenas aqueles raios podem deixar o diamante no ar que estará mais próximo do normal do que 24,31 o .

Para o caso de um diamante na água, temos:

θ c2 \u003d arcsin (n 2 / n 3) \u003d arcsin (1,333 / 2,43) ≈ 33,27 o.

O aumento do ângulo crítico foi:

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

Este ligeiro aumento no ângulo crítico para a reflexão total da luz no diamante leva ao fato de que ele brilha na água quase da mesma forma que no ar.

Na imagem umamostra um feixe normal que passa pela interface ar-plexiglass e sai da placa de plexiglass sem sofrer qualquer deflexão ao passar pelas duas interfaces entre o plexiglass e o ar. Na imagem b mostra um feixe de luz entrando em uma placa semicircular normalmente sem deflexão, mas fazendo um ângulo y com a normal no ponto O dentro da placa de plexiglas. Quando o feixe sai de um meio mais denso (plexiglass), sua velocidade de propagação em um meio menos denso (ar) aumenta. Portanto, ele refrata, fazendo um ângulo x em relação à normal no ar, que é maior que y.



Com base no fato de que n \u003d sin (o ângulo que o feixe faz com a normal no ar) / sin (o ângulo que o feixe faz com a normal no meio), plexiglass n n \u003d sin x / sin y. Se forem feitas várias medições de xey, o índice de refração do plexiglass pode ser calculado pela média dos resultados para cada par de valores. O ângulo y pode ser aumentado movendo a fonte de luz ao longo de um arco de círculo centrado no ponto O.

O resultado disso é aumentar o ângulo x até que a posição mostrada na figura seja alcançada. dentro, ou seja, até que x se torne igual a 90 o. É claro que o ângulo x não pode ser maior. O ângulo que o raio agora faz com a normal dentro do plexiglass é chamado ângulo crítico ou limitante com(este é o ângulo de incidência na fronteira de um meio mais denso para um menos denso, quando o ângulo de refração em um meio menos denso é de 90°).

Um feixe refletido fraco é geralmente observado, bem como um feixe brilhante, que é refratado ao longo da borda reta da placa. Esta é uma consequência da reflexão interna parcial. Observe também que quando a luz branca é usada, a luz que aparece ao longo da borda reta é decomposta nas cores do espectro. Se a fonte de luz for avançada ao redor do arco, como na figura G, de modo que I dentro do plexiglass se torne maior que o ângulo crítico c e nenhuma refração ocorra na interface entre os dois meios. Em vez disso, o feixe sofre reflexão interna total em um ângulo r em relação à normal, onde r = i.

Acontecer reflexão interna total, o ângulo de incidência i deve ser medido dentro de um meio mais denso (plexiglass) e deve ser maior que o ângulo crítico c. Observe que a lei da reflexão também é válida para todos os ângulos de incidência maiores que o ângulo crítico.

Ângulo crítico de um diamanteé de apenas 24°38". Seu "brilho" depende, portanto, da facilidade com que ocorre a reflexão interna total múltipla quando é iluminado pela luz, o que depende em grande parte de corte e polimento hábeis para aumentar esse efeito. Determina-se que n = 1 /sin s, então uma medição precisa do ângulo crítico c determinará n.

Estudo 1. Determine n para plexiglass encontrando o ângulo crítico

Coloque uma placa de plexiglass semicircular no centro de uma grande folha de papel branco e trace cuidadosamente seus contornos. Encontre o ponto médio O da aresta reta da placa. Usando o transferidor, construa um NO normal perpendicular a esta borda reta no ponto O. Reposicione a placa em seu contorno. Mova a fonte de luz ao redor do arco à esquerda de NO, enquanto direciona o feixe incidente para o ponto O. Quando o feixe refratado segue a borda reta, como mostrado na figura, marque o caminho do feixe incidente com três pontos P 1, P2 e P3.



Remova temporariamente a placa e conecte esses três pontos com uma linha reta, que deve passar por O. Usando um transferidor, meça o ângulo crítico c entre o raio incidente traçado e a normal. Novamente coloque cuidadosamente a placa em seu contorno e repita o que você fez antes, mas desta vez mova a fonte de luz ao redor do arco à direita de NO, apontando o feixe continuamente no ponto O. Registre os dois valores medidos c nos resultados tabela e determine o valor médio do ângulo crítico c. Em seguida, determine o índice de refração n n para o plexiglass usando a fórmula n n = 1 /sen s.


O dispositivo de pesquisa 1 também pode ser usado para mostrar que para raios de luz que se propagam em um meio mais denso (plexiglass) e incidem na interface "plexiglass - ar" em ângulos maiores que o ângulo crítico c, o ângulo de incidência i é igual a as reflexões angulares r.

Estudo 2. Verifique a lei de reflexão da luz para ângulos de incidência maiores que o ângulo crítico

Coloque uma placa de acrílico semicircular em uma grande folha de papel branco e trace cuidadosamente seus contornos. Como no primeiro caso, encontre o ponto médio O e construa o NO normal. Para plexiglass, o ângulo crítico c = 42°, portanto, os ângulos de incidência i > 42° são maiores que o ângulo crítico. Usando um transferidor, construa raios em ângulos de 45°, 50°, 60°, 70° e 80° com a normal NO.

Novamente, coloque cuidadosamente a placa de plexiglass em seu contorno e direcione o feixe de luz da fonte de luz ao longo da linha de 45°. O feixe irá para o ponto O, será refletido e aparecerá do lado arqueado da placa do outro lado da normal. Marque três pontos P 1 , P 2 e P 3 no feixe refletido. Remova temporariamente a placa e conecte os três pontos com uma linha reta que deve passar pelo ponto O.



Usando um transferidor, meça o ângulo de reflexão r entre e o feixe refletido, registrando os resultados em uma tabela. Posicione cuidadosamente a placa em seu contorno e repita para os ângulos de 50°, 60°, 70° e 80° em relação à normal. Escreva o valor de r no local apropriado na tabela de resultados. Plote o ângulo de reflexão r versus o ângulo de incidência i. Um gráfico de linha reta plotado em uma faixa de ângulos de incidência de 45° a 80° será suficiente para mostrar que o ângulo i é igual ao ângulo r.

O ângulo limite de reflexão total é o ângulo de incidência da luz na interface entre dois meios, correspondendo a um ângulo de refração de 90 graus.

A fibra óptica é um ramo da óptica que estuda os fenômenos físicos que ocorrem e ocorrem nas fibras ópticas.

4. Propagação de ondas em meio opticamente não homogêneo. Explicação da curvatura dos raios. Miragens. Refração astronômica. Meio não homogêneo para ondas de rádio.

A miragem é um fenômeno óptico na atmosfera: o reflexo da luz pela fronteira entre camadas de ar nitidamente diferentes em densidade. Para um observador, tal reflexão consiste no fato de que, junto com um objeto distante (ou uma seção do céu), sua imagem imaginária, deslocada em relação ao objeto, é visível. As miragens são divididas em inferior, visível sob o objeto, superior - acima do objeto e lateral.

miragem inferior

É observado com um gradiente de temperatura vertical muito grande (queda com a altura) sobre uma superfície plana superaquecida, geralmente um deserto ou uma estrada de asfalto. A imagem imaginária do céu cria a ilusão de água na superfície. Então, a estrada que vai ao longe em um dia quente de verão parece molhada.

miragem superior

Observa-se acima da superfície da terra fria com uma distribuição de temperatura de inversão (cresce com sua altura).

Fata Morgana

Fenômenos complexos de uma miragem com uma distorção acentuada da aparência dos objetos são chamados de Fata Morgana.

miragem volumétrica

Nas montanhas, é muito raro, sob certas condições, que você possa ver o “eu distorcido” a uma distância bastante próxima. Este fenômeno é explicado pela presença de vapor de água "estagnado" no ar.

Refração astronômica - o fenômeno da refração dos raios de luz dos corpos celestes ao passar pela atmosfera / Como a densidade das atmosferas planetárias sempre diminui com a altura, a refração da luz ocorre de tal forma que, com sua convexidade, o feixe curvo em todos casos enfrenta o zênite. Nesse sentido, a refração sempre "eleva" as imagens dos corpos celestes acima de sua verdadeira posição.

A refração causa uma série de efeitos óptico-atmosféricos na Terra: um aumento longitude do dia devido ao fato de que o disco solar, devido à refração, se eleva acima do horizonte alguns minutos antes do momento em que o Sol teria que nascer com base em considerações geométricas; achatamento dos discos visíveis da Lua e do Sol perto do horizonte devido ao fato de a borda inferior dos discos subir por refração mais alta que a superior; cintilação das estrelas, etc. Devido à diferença na refração dos raios de luz com diferentes comprimentos de onda (os raios azuis e violetas se desviam mais do que os vermelhos), ocorre uma coloração aparente dos corpos celestes próximo ao horizonte.

5. O conceito de onda linearmente polarizada. Polarização da luz natural. radiação não polarizada. polarizadores dicróicos. Polarizador e analisador de luz. Lei de Malus.

Polarização de onda- o fenômeno de violação da simetria da distribuição de distúrbios em transversal onda (por exemplo, a força de campos elétricos e magnéticos em ondas eletromagnéticas) em relação à direção de sua propagação. NO longitudinal Em uma onda, a polarização não pode surgir, pois as perturbações neste tipo de ondas sempre coincidem com a direção de propagação.

linear - oscilações da perturbação ocorrem em algum plano. Neste caso, fala-se de plano polarizado aceno";

circular - o final do vetor de amplitude descreve um círculo no plano de oscilação. Dependendo do sentido de rotação do vetor, direita ou deixou.

A polarização da luz é o processo de racionalização das oscilações do vetor de intensidade do campo elétrico de uma onda de luz quando a luz passa por certas substâncias (durante a refração) ou quando um fluxo de luz é refletido.

O polarizador dicróico contém um filme contendo pelo menos uma substância orgânica dicróica cujas moléculas ou fragmentos de moléculas possuem uma estrutura planar. Pelo menos parte do filme tem uma estrutura cristalina. A substância dicróica tem pelo menos um máximo da curva de absorção espectral nas faixas espectrais de 400 - 700 nm e/ou 200 - 400 nm e 0,7 - 13 μm. Na fabricação de um polarizador, um filme contendo uma substância orgânica dicróica é aplicado ao substrato, um efeito de orientação é aplicado e seco. Neste caso, as condições de aplicação do filme e o tipo e magnitude do efeito de orientação são escolhidos de modo que o parâmetro de ordem do filme correspondente a pelo menos um máximo na curva de absorção espectral na faixa espectral de 0,7 - 13 μm tenha um valor de pelo menos 0,8. A estrutura cristalina de pelo menos parte do filme é uma rede cristalina tridimensional formada por moléculas orgânicas dicróicas. EFEITO: ampliação da faixa espectral de operação do polarizador com melhoria simultânea de suas características de polarização.

A lei de Malus é uma lei física que expressa a dependência da intensidade da luz linearmente polarizada após passar por um polarizador no ângulo entre os planos de polarização da luz incidente e o polarizador.

Onde EU 0 - intensidade da luz incidente no polarizador, EUé a intensidade da luz que sai do polarizador, k a- coeficiente de transparência do polarizador.

6. O fenômeno de Brewster. Fórmulas de Fresnel para o coeficiente de reflexão para ondas cujo vetor elétrico está no plano de incidência e para ondas cujo vetor elétrico é perpendicular ao plano de incidência. Dependência dos coeficientes de reflexão do ângulo de incidência. O grau de polarização das ondas refletidas.

A lei de Brewster é uma lei da ótica que expressa a relação do índice de refração com tal ângulo em que a luz refletida da interface será completamente polarizada em um plano perpendicular ao plano de incidência, e o feixe refratado é parcialmente polarizado no plano de incidência, e a polarização do feixe refratado atinge seu maior valor. É fácil estabelecer que neste caso os raios refletidos e refratados são mutuamente perpendiculares. O ângulo correspondente é chamado de ângulo de Brewster. Lei de Brewster: , Onde n 21 - índice de refração do segundo meio em relação ao primeiro, θ Bré o ângulo de incidência (ângulo de Brewster). Com as amplitudes das ondas incidente (U down) e refletida (U ref) na linha KBV, ela está relacionada pela relação:

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

Através do coeficiente de reflexão de tensão (K U), o KBV é expresso da seguinte forma:

K bv \u003d (1 - K U) / (1 + K U) Com uma natureza puramente ativa da carga, o KBV é igual a:

K bv \u003d R / ρ em R< ρ или

Kbv = ρ / R em R ≥ ρ

onde R é a resistência ativa da carga, ρ é a resistência de onda da linha

7. O conceito de interferência luminosa. A adição de duas ondas incoerentes e coerentes cujas linhas de polarização coincidem. Dependência da intensidade da onda resultante na adição de duas ondas coerentes na diferença de suas fases. O conceito da diferença geométrica e óptica no caminho das ondas. Condições gerais para observar máximos e mínimos de interferência.

A interferência de luz é uma adição não linear das intensidades de duas ou mais ondas de luz. Este fenômeno é acompanhado por máximos e mínimos de intensidade alternados no espaço. Sua distribuição é chamada de padrão de interferência. Quando a luz interfere, a energia é redistribuída no espaço.

As ondas e as fontes que as excitam são chamadas coerentes se a diferença de fase das ondas não depender do tempo. As ondas e as fontes que as excitam são chamadas de incoerentes se a diferença de fase das ondas mudar com o tempo. Fórmula da diferença:

, Onde , ,

8. Métodos laboratoriais de observação da interferência luminosa: Experiência de Young, biprisma de Fresnel, espelhos de Fresnel. Cálculo das posições de máximos e mínimos de interferência.

O experimento de Jung - No experimento, um feixe de luz é direcionado para uma tela-tela opaca com duas ranhuras paralelas, atrás da qual é instalada uma tela de projeção. Este experimento demonstra a interferência da luz, o que é uma prova da teoria ondulatória. A peculiaridade das fendas é que sua largura é aproximadamente igual ao comprimento de onda da luz emitida. O efeito da largura do slot na interferência é discutido abaixo.

Assumindo que a luz é composta de partículas ( teoria corpuscular da luz), então na tela de projeção veríamos apenas duas faixas paralelas de luz passando pelas fendas da tela. Entre eles, a tela de projeção permaneceria praticamente apagada.

Biprisma de Fresnel - em física - um prisma duplo com ângulos muito pequenos nos vértices.
O biprisma de Fresnel é um dispositivo óptico que permite que uma fonte de luz forme duas ondas coerentes, que possibilitam observar um padrão de interferência estável na tela.
O biprisma de Frenkel serve como meio de prova experimental da natureza ondulatória da luz.

Os espelhos de Fresnel são um dispositivo óptico proposto em 1816 por O. J. Fresnel para observar o fenômeno de feixes de luz coerentes com interferência. O dispositivo é composto por dois espelhos planos I e II, formando um ângulo diedro que difere de 180° por apenas alguns arcos min (ver Fig. 1 no item Interferência de luz). Quando os espelhos são iluminados por uma fonte S, os feixes de raios refletidos pelos espelhos podem ser considerados como provenientes de fontes coerentes S1 e S2, que são imagens imaginárias de S. No espaço onde os feixes se sobrepõem, ocorre interferência. Se a fonte S for linear (fenda) e paralela à borda FZ, quando iluminada com luz monocromática, um padrão de interferência na forma de listras escuras e claras equidistantes paralelas à fenda é observado na tela M, que pode ser instalada em qualquer lugar na região de sobreposição do feixe. A distância entre as bandas pode ser usada para determinar o comprimento de onda da luz. Experimentos realizados com PV foram uma das provas decisivas da natureza ondulatória da luz.

9. Interferência da luz em filmes finos. Condições para a formação de faixas claras e escuras na luz refletida e transmitida.

10. Faixas de igual inclinação e faixas de igual espessura. Anéis de interferência de Newton. Raios de anéis escuros e claros.

11. Interferência da luz em filmes finos com incidência normal de luz. Iluminação de dispositivos ópticos.

12. Interferômetros ópticos de Michelson e Jamin. Determinação do índice de refração de uma substância usando interferômetros de dois feixes.

13. O conceito de interferência multipercurso da luz. Interferômetro de Fabry-Perot. Adição de um número finito de ondas de amplitudes iguais, cujas fases formam uma progressão aritmética. Dependência da intensidade da onda resultante na diferença de fase das ondas interferentes. A condição para a formação dos principais máximos e mínimos da interferência. A natureza do padrão de interferência multifeixe.

14. O conceito de difração de ondas. Parâmetro de onda e limites de aplicabilidade das leis da óptica geométrica. Princípio de Huygens-Fresnel.

15. Método das zonas de Fresnel e comprovação da propagação retilínea da luz.

16. Difração de Fresnel por um orifício redondo. Raios da zona de Fresnel para frentes de onda esféricas e planas.

17. Difração da luz em um disco opaco. Cálculo da área das zonas de Fresnel.

18. O problema de aumentar a amplitude da onda ao passar por um buraco redondo. Placas de zona de amplitude e fase. Placas de focagem e zona. Lente de focagem como caso limite de uma placa de zona de fase escalonada. Lentes de zoneamento.