Kabuuang panloob na pagmuni-muni

Panloob na pagmuni-muni- ang kababalaghan ng pagmuni-muni ng mga electromagnetic wave mula sa interface sa pagitan ng dalawang transparent na media, sa kondisyon na ang wave ay bumaba mula sa isang medium na may mas mataas na refractive index.

Hindi kumpletong panloob na pagmuni-muni- panloob na pagmuni-muni, sa kondisyon na ang anggulo ng saklaw ay mas mababa kaysa sa kritikal na anggulo. Sa kasong ito, ang sinag ay nahahati sa refracted at masasalamin.

Kabuuang panloob na pagmuni-muni- panloob na pagmuni-muni, sa kondisyon na ang anggulo ng saklaw ay lumampas sa isang tiyak na kritikal na anggulo. Sa kasong ito, ang alon ng insidente ay ganap na nakikita, at ang halaga ng koepisyent ng pagmuni-muni ay lumampas sa pinakamataas na halaga nito para sa pinakintab na mga ibabaw. Bilang karagdagan, ang koepisyent ng pagmuni-muni para sa kabuuang panloob na pagmuni-muni ay hindi nakasalalay sa haba ng daluyong.

Ang optical phenomenon na ito ay sinusunod para sa malawak na spectrum ng electromagnetic radiation kabilang ang X-ray range.

Sa loob ng balangkas ng geometric optics, ang paliwanag ng kababalaghan ay walang halaga: batay sa batas ni Snell at isinasaalang-alang na ang anggulo ng repraksyon ay hindi maaaring lumampas sa 90 °, nakuha natin na sa isang anggulo ng saklaw na ang sine ay mas malaki kaysa sa ratio ng mas maliit na refractive index sa mas malaking koepisyent, ang isang electromagnetic wave ay dapat na ganap na maipakita sa unang daluyan.

Alinsunod sa teorya ng alon ng kababalaghan, ang electromagnetic wave gayunpaman ay tumagos sa pangalawang daluyan - ang tinatawag na "hindi pantay na alon" ay kumakalat doon, na nabubulok nang husto at hindi nagdadala ng enerhiya kasama nito. Ang katangiang lalim ng pagtagos ng isang hindi magkakatulad na alon sa pangalawang daluyan ay nasa pagkakasunud-sunod ng haba ng daluyong.

Kabuuang panloob na pagmuni-muni ng liwanag

Isaalang-alang ang panloob na pagmuni-muni gamit ang halimbawa ng dalawang monochromatic ray na insidente sa interface sa pagitan ng dalawang media. Nahuhulog ang mga sinag mula sa isang zone ng mas siksik na medium (ipinahiwatig sa mas matingkad na asul) na may refractive index patungo sa hangganan na may hindi gaanong siksik na medium (ipinahiwatig sa light blue) na may refractive index.

Ang pulang sinag ay bumagsak sa isang anggulo , iyon ay, sa hangganan ng media, ito ay bifurcates - ito ay bahagyang refracted at bahagyang sumasalamin. Ang bahagi ng sinag ay na-refracte sa isang anggulo.

Ang berdeng sinag ay bumagsak at ganap na ipinapakita src="/pictures/wiki/files/100/d833a2d69df321055f1e0bf120a53eff.png" border="0">.

Kabuuang panloob na pagmuni-muni sa kalikasan at teknolohiya

Reflection ng x-ray

Ang refraction ng X-ray sa grazing incidence ay unang binuo ni M. A. Kumakhov, na bumuo ng X-ray mirror, at theoretically pinatunayan ni Arthur Compton noong 1923.

Iba pang mga wave phenomena

Ang pagpapakita ng repraksyon, at samakatuwid ang epekto ng kabuuang panloob na pagmuni-muni, ay posible, halimbawa, para sa mga sound wave sa ibabaw at sa bulto ng isang likido sa panahon ng paglipat sa pagitan ng mga zone ng iba't ibang lagkit o density.

Ang mga phenomena na katulad ng epekto ng kabuuang panloob na pagmuni-muni ng electromagnetic radiation ay sinusunod para sa mga beam ng mabagal na neutron.

Kung ang isang patayong polarized na alon ay bumagsak sa interface sa anggulo ng Brewster, kung gayon ang epekto ng kumpletong repraksyon ay makikita - walang makikitang alon.

Mga Tala

Wikimedia Foundation. 2010 .

• Buong hininga
• Kumpletong pagbabago

Tingnan kung ano ang "Kabuuang panloob na pagmuni-muni" sa iba pang mga diksyunaryo:

KABUUANG INTERNAL REFLECTION- reflection email. magn. radiation (sa partikular, liwanag) kapag nahulog ito sa interface sa pagitan ng dalawang transparent na media mula sa isang medium na may mataas na refractive index. P. sa. tungkol sa. ay isinasagawa kapag ang anggulo ng saklaw i ay lumampas sa isang tiyak na naglilimita (kritikal) anggulo ... Pisikal na Encyclopedia

Kabuuang panloob na pagmuni-muni- Kabuuang panloob na pagmuni-muni. Kapag ang liwanag ay dumaan mula sa isang daluyan na may n1 > n2, ang kabuuang panloob na pagmuni-muni ay nangyayari kung ang anggulo ng saklaw a2 > apr; sa isang anggulo ng saklaw a1 Illustrated Encyclopedic Dictionary

Kabuuang panloob na pagmuni-muni- pagmuni-muni ng optical radiation (Tingnan ang Optical radiation) (liwanag) o electromagnetic radiation ng ibang range (halimbawa, radio waves) kapag nahulog ito sa interface sa pagitan ng dalawang transparent na media mula sa isang medium na may mataas na refractive index ... .. . Great Soviet Encyclopedia

KABUUANG INTERNAL REFLECTION- electromagnetic waves, nangyayari kapag pumasa ang mga ito mula sa isang medium na may mataas na refractive index n1 patungo sa isang medium na may mas mababang refractive index n2 sa isang anggulo ng incidence a na lumalampas sa limiting angle apr, na tinutukoy ng ratio sinapr=n2/n1. Kumpleto…… Modern Encyclopedia

KABUUANG INTERNAL REFLECTION- KABUUANG INTERNAL REFLECTION, REFLECTION na walang light refraction sa boundary. Kapag ang ilaw ay dumaan mula sa isang mas siksik na daluyan (tulad ng salamin) patungo sa isang hindi gaanong siksik na daluyan (tubig o hangin), mayroong isang zone ng mga anggulo ng repraksyon kung saan ang liwanag ay hindi dumadaan sa hangganan ... Pang-agham at teknikal na encyclopedic na diksyunaryo

kabuuang panloob na pagmuni-muni- Reflection ng liwanag mula sa isang optically less dense medium na may kumpletong pagbalik sa medium kung saan ito bumabagsak. [Koleksyon ng mga inirerekomendang termino. Isyu 79. Pisikal na optika. USSR Academy of Sciences. Komite ng Scientific and Technical Terminology. 1970] Mga Paksa… … Handbook ng Teknikal na Tagasalin

KABUUANG INTERNAL REFLECTION- Ang mga electromagnetic wave ay nangyayari kapag sila ay nahulog nang pahilig sa interface sa pagitan ng 2 media, kapag ang radiation ay pumasa mula sa isang medium na may mataas na refractive index n1 patungo sa isang medium na may mas mababang refractive index n2, at ang anggulo ng incidence i ay lumampas sa limitasyon ng anggulo ... ... Malaking Encyclopedic Dictionary

kabuuang panloob na pagmuni-muni- mga electromagnetic wave, nangyayari na may pahilig na saklaw sa interface sa pagitan ng 2 media, kapag ang radiation ay pumasa mula sa isang medium na may mataas na refractive index n1 patungo sa isang medium na may mas mababang refractive index n2, at ang anggulo ng incidence i ay lumampas sa limitasyon ng anggulo ipr .. . encyclopedic Dictionary

Kapag ang mga alon ay nagpapalaganap sa isang daluyan, kabilang ang mga electromagnetic, upang makahanap ng bagong harap ng alon anumang oras, gumamit ng Prinsipyo ng Huygens.

Ang bawat punto ng harap ng alon ay pinagmumulan ng mga pangalawang alon.

Sa isang homogenous na isotropic medium, ang wave surface ng pangalawang waves ay may anyo ng spheres ng radius v × Dt, kung saan ang v ay ang bilis ng wave propagation sa medium. Sa pamamagitan ng pagsasagawa ng envelope ng wave fronts ng pangalawang waves, nakakakuha tayo ng bagong wave front sa isang takdang oras (Fig. 7.1, a, b).

Batas ng pagmuni-muni

Gamit ang prinsipyo ng Huygens, mapapatunayan ng isa ang batas ng pagmuni-muni ng mga electromagnetic wave sa interface sa pagitan ng dalawang dielectrics.

Ang anggulo ng saklaw ay katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni. Ang insidente at sinasalamin na mga sinag, kasama ang patayo sa interface sa pagitan ng dalawang dielectrics, ay nasa parehong eroplano.Ð a = Ð b. (7.1)

Hayaang bumagsak ang isang plane light wave sa isang flat SD interface sa pagitan ng dalawang media (beam 1 at 2, Fig. 7.2). Ang anggulo a sa pagitan ng sinag at ang patayo sa LED ay tinatawag na anggulo ng saklaw. Kung sa isang takdang oras ang harap ng incident wave OB ay umabot sa punto O, kung gayon, ayon sa prinsipyo ng Huygens, ang puntong ito

kanin. 7.2

nagsisimulang mag-radiate ng pangalawang alon. Sa panahon ng Dt = IN 1 /v ang sinag ng insidente 2 ay umabot sa t. O 1 . Sa parehong oras, ang harap ng pangalawang alon, pagkatapos ng pagmuni-muni sa punto O, na nagpapalaganap sa parehong daluyan, ay umabot sa mga punto ng hemisphere, radius OA \u003d v Dt \u003d BO 1. Ang bagong harap ng alon ay inilalarawan ng eroplano AO 1, at ang direksyon ng pagpapalaganap ay kinakatawan ng beam OA. Ang anggulo b ay tinatawag na anggulo ng pagmuni-muni. Mula sa pagkakapantay-pantay ng mga tatsulok na OAO 1 at OBO 1, ang batas ng pagmuni-muni ay sumusunod: ang anggulo ng saklaw ay katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni.

Batas ng repraksyon

Optical homogenous medium 1 ay nailalarawan sa pamamagitan ng , (7.2)

Ratio n 2 / n 1 \u003d n 21 (7.4)

tinawag

(7.5)

Para sa vacuum n = 1.

Dahil sa dispersion (light frequency n »10 14 Hz), halimbawa, para sa tubig n = 1.33, at hindi n = 9 (e = 81), tulad ng sumusunod mula sa electrodynamics para sa mababang frequency. Kung ang bilis ng pagpapalaganap ng liwanag sa unang daluyan ay v 1, at sa pangalawa - v 2,

kanin. 7.3

pagkatapos ay sa panahon ng Dt ng insidente na alon ng eroplano na dumadaan sa distansya AO 1 sa unang daluyan AO 1 = v 1 Dt. Ang harap ng pangalawang alon, na nasasabik sa pangalawang daluyan (alinsunod sa prinsipyo ng Huygens), ay umabot sa mga punto ng hemisphere, ang radius kung saan ay OB = v 2 Dt. Ang bagong harap ng alon na nagpapalaganap sa pangalawang daluyan ay inilalarawan ng eroplanong BO 1 (Larawan 7.3), at ang direksyon ng pagpapalaganap nito ay kinakatawan ng mga sinag na OB at O ​​1 C (patayo sa harap ng alon). Anggulo b sa pagitan ng beam OB at ang normal sa interface sa pagitan ng dalawang dielectrics sa puntong O tinatawag na anggulo ng repraksyon. Mula sa mga tatsulok na OAO 1 at OBO 1 sumusunod na ang AO 1 \u003d OO 1 kasalanan a, OB \u003d OO 1 kasalanan b.

Ang kanilang saloobin ay nagpapahayag batas ng repraksyon(batas Snell):

. (7.6)

Ang ratio ng sine ng anggulo ng saklaw sa sine ng anggulo ng repraksyon ay katumbas ng kamag-anak na refractive index ng dalawang media.

Kabuuang panloob na pagmuni-muni

kanin. 7.4

Ayon sa batas ng repraksyon, sa interface sa pagitan ng dalawang media, maaaring obserbahan ng isa kabuuang panloob na pagmuni-muni, kung n 1 > n 2, ibig sabihin, Рb >Рa (Fig. 7.4). Samakatuwid, mayroong isang limitasyon ng anggulo ng saklaw Ða pr kapag Ðb = 90 0 . Pagkatapos ang batas ng repraksyon (7.6) ay tumatagal ng sumusunod na anyo:

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

Sa karagdagang pagtaas sa anggulo ng saklaw Ða > Ða pr, ang liwanag ay ganap na nasasalamin mula sa interface sa pagitan ng dalawang media.

Ang ganitong kababalaghan ay tinatawag kabuuang panloob na pagmuni-muni at malawakang ginagamit sa optika, halimbawa, upang baguhin ang direksyon ng mga light ray (Larawan 7. 5, a, b).

Ginagamit ito sa mga teleskopyo, binocular, fiber optics at iba pang optical instruments.

Sa mga proseso ng klasikal na alon, tulad ng kababalaghan ng kabuuang panloob na pagmuni-muni ng mga electromagnetic wave, ang mga phenomena na katulad ng epekto ng tunnel sa quantum mechanics ay sinusunod, na nauugnay sa mga katangian ng corpuscular-wave ng mga particle.

Sa katunayan, sa panahon ng paglipat ng liwanag mula sa isang daluyan patungo sa isa pa, ang repraksyon ng liwanag ay sinusunod, na nauugnay sa isang pagbabago sa bilis ng pagpapalaganap nito sa iba't ibang media. Sa interface sa pagitan ng dalawang media, ang isang sinag ng liwanag ay nahahati sa dalawa: refracted at reflected.

Ang sinag ng liwanag ay nahuhulog nang patayo sa mukha 1 ng isang parihabang isosceles glass prism at, nang hindi na-refract, ay bumagsak sa mukha 2, ang kabuuang panloob na pagmuni-muni ay sinusunod, dahil ang anggulo ng saklaw (Ða = 45 0) ng sinag sa mukha 2 ay mas malaki kaysa sa limitasyon ng anggulo ng kabuuang panloob na pagmuni-muni (para sa salamin n 2 = 1.5; Ða pr = 42 0).

Kung ang parehong prism ay inilagay sa isang tiyak na distansya H ~ l/2 mula sa mukha 2, pagkatapos ay ang ilaw na sinag ay dumaan sa mukha 2 * at lalabas sa prisma sa pamamagitan ng mukha 1 * parallel sa sinag na insidente sa mukha 1. Ang intensity J ng ang ipinadalang liwanag na pagkilos ng bagay ay bumababa nang malaki sa pagtaas ng gap h sa pagitan ng mga prisma ayon sa batas:

,

kung saan ang w ay ilang posibilidad na dumaan ang sinag sa pangalawang daluyan; d ay isang koepisyent depende sa refractive index ng substance; l ay ang wavelength ng liwanag ng insidente

Samakatuwid, ang pagtagos ng liwanag sa "ipinagbabawal" na rehiyon ay isang optical na pagkakatulad ng epekto ng quantum tunneling.

Ang kababalaghan ng kabuuang panloob na pagmuni-muni ay talagang kumpleto, dahil sa kasong ito ang lahat ng enerhiya ng liwanag ng insidente ay makikita sa interface sa pagitan ng dalawang media kaysa kapag naaninag, halimbawa, mula sa ibabaw ng mga metal na salamin. Gamit ang hindi pangkaraniwang bagay na ito, maaaring masubaybayan ng isa ang isa pang pagkakatulad sa pagitan ng repraksyon at pagmuni-muni ng liwanag, sa isang banda, at radiation ng Vavilov-Cherenkov, sa kabilang banda.

WAVE INTERFERENCE

7.2.1. Ang papel na ginagampanan ng mga vectors at

Sa pagsasagawa, maraming mga alon ang maaaring magpalaganap nang sabay-sabay sa totoong media. Bilang resulta ng pagdaragdag ng mga alon, ang isang bilang ng mga kagiliw-giliw na phenomena ay sinusunod: interference, diffraction, reflection at repraksyon ng mga alon atbp.

Ang mga wave phenomena na ito ay katangian hindi lamang para sa mga mekanikal na alon, kundi pati na rin para sa mga electric, magnetic, light, atbp. Ang lahat ng elementarya na particle ay nagpapakita rin ng mga katangian ng wave, na napatunayan ng quantum mechanics.

Ang isa sa mga pinaka-kagiliw-giliw na wave phenomena, na kung saan ay sinusunod kapag ang dalawa o higit pang mga wave ay nagpapalaganap sa isang daluyan, ay tinatawag na interference. Optical homogenous medium 1 ay nailalarawan sa pamamagitan ng ganap na refractive index , (7.8)

kung saan ang c ay ang bilis ng liwanag sa vacuum; v 1 - ang bilis ng liwanag sa unang daluyan.

Ang medium 2 ay nailalarawan sa pamamagitan ng absolute refractive index

kung saan ang v 2 ay ang bilis ng liwanag sa pangalawang daluyan.

Ratio (7.10)

tinawag ang relative refractive index ng pangalawang medium na may kaugnayan sa una. Para sa mga transparent na dielectric, kung saan ang m = 1, gamit ang teorya ni Maxwell, o

kung saan ang e 1 , e 2 ay ang mga permitivity ng una at pangalawang media.

Para sa vacuum, n = 1. Dahil sa dispersion (light frequency n »10 14 Hz), halimbawa, para sa tubig, n = 1.33, at hindi n = 9 (e = 81), tulad ng sumusunod mula sa electrodynamics para sa mababang frequency. Ang liwanag ay mga electromagnetic wave. Samakatuwid, ang electromagnetic field ay tinutukoy ng mga vectors at , na nagpapakilala sa mga lakas ng electric at magnetic field, ayon sa pagkakabanggit. Gayunpaman, sa maraming mga proseso ng pakikipag-ugnayan ng liwanag sa bagay, tulad ng epekto ng liwanag sa mga organo ng paningin, photocells at iba pang mga device, ang mapagpasyang papel ay kabilang sa vector, na sa optika ay tinatawag na light vector.

Ang pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave sa iba't ibang media ay sumusunod sa mga batas ng pagmuni-muni at repraksyon. Mula sa mga batas na ito, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, isang kawili-wiling epekto ang sumusunod, na sa pisika ay tinatawag na kabuuang panloob na pagmuni-muni ng liwanag. Tingnan natin kung ano ang epektong ito.

Pagninilay at repraksyon

Bago magpatuloy nang direkta sa pagsasaalang-alang ng panloob na kabuuang pagmuni-muni ng liwanag, kinakailangan na magbigay ng paliwanag sa mga proseso ng pagmuni-muni at repraksyon.

Ang pagninilay ay nauunawaan bilang isang pagbabago sa direksyon ng paggalaw ng isang light beam sa parehong medium kapag nakatagpo ito ng isang interface. Halimbawa, kung ididirekta mo mula sa isang laser pointer patungo sa isang salamin, maaari mong obserbahan ang inilarawan na epekto.

Ang repraksyon ay, tulad ng pagmuni-muni, isang pagbabago sa direksyon ng liwanag na paggalaw, ngunit hindi sa una, ngunit sa pangalawang daluyan. Ang resulta ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay isang pagbaluktot ng mga balangkas ng mga bagay at ang kanilang spatial na pag-aayos. Ang karaniwang halimbawa ng repraksyon ay ang pagbasag ng lapis o panulat kung siya ay inilagay sa isang basong tubig.

Ang repraksyon at pagmuni-muni ay may kaugnayan sa isa't isa. Halos palaging magkasama sila: ang bahagi ng enerhiya ng sinag ay makikita, at ang iba pang bahagi ay na-refracted.

Ang parehong mga phenomena ay ang resulta ng aplikasyon ng Fermat's prinsipyo. Inaangkin niya na ang liwanag ay naglalakbay sa isang tilapon sa pagitan ng dalawang punto na magdadala sa kanya ng hindi bababa sa oras.

Dahil ang pagmuni-muni ay isang epekto na nangyayari sa isang medium, at ang repraksyon ay nangyayari sa dalawang media, mahalaga para sa huli na ang parehong media ay transparent sa mga electromagnetic wave.

Ang konsepto ng refractive index

Ang refractive index ay isang mahalagang dami para sa mathematical na paglalarawan ng mga phenomena na isinasaalang-alang. Ang refractive index ng isang partikular na medium ay tinutukoy bilang mga sumusunod:

Kung saan ang c at v ay ang mga bilis ng liwanag sa vacuum at matter, ayon sa pagkakabanggit. Ang halaga ng v ay palaging mas mababa sa c, kaya ang exponent n ay magiging mas malaki kaysa sa isa. Ang walang sukat na koepisyent n ay nagpapakita kung gaano karaming liwanag sa isang sangkap (medium) ang mahuhuli sa likod ng liwanag sa isang vacuum. Ang pagkakaiba sa pagitan ng mga bilis na ito ay humahantong sa paglitaw ng hindi pangkaraniwang bagay ng repraksyon.

Ang bilis ng liwanag sa bagay ay nauugnay sa density ng huli. Ang mas siksik na daluyan, mas mahirap para sa liwanag na lumipat dito. Halimbawa, para sa hangin n = 1.00029, iyon ay, halos tulad ng para sa vacuum, para sa tubig n = 1.333.

Reflections, repraksyon at kanilang mga batas

Ang isang kapansin-pansing halimbawa ng resulta ng kabuuang pagmuni-muni ay ang makintab na ibabaw ng isang brilyante. Ang refractive index para sa isang brilyante ay 2.43, napakaraming light ray na tumatama sa isang gem ay nakakaranas ng maraming kabuuang reflection bago umalis dito.

Ang problema sa pagtukoy ng kritikal na anggulo θc para sa brilyante

Isaalang-alang natin ang isang simpleng problema, kung saan ipapakita natin kung paano gamitin ang mga formula sa itaas. Kinakailangang kalkulahin kung gaano magbabago ang kritikal na anggulo ng kabuuang pagmuni-muni kung ang isang brilyante ay inilagay mula sa hangin patungo sa tubig.

Ang pagkakaroon ng pagtingin sa talahanayan para sa mga halaga para sa mga refractive na indeks ng ipinahiwatig na media, isinulat namin ang mga ito:

• para sa hangin: n 1 = 1.00029;
• para sa tubig: n 2 = 1.333;
• para sa brilyante: n 3 = 2.43.

Ang kritikal na anggulo para sa isang pares ng diyamante-hangin ay:

θ c1 \u003d arcsin (n 1 / n 3) \u003d arcsin (1.00029 / 2.43) ≈ 24.31 o.

Tulad ng nakikita mo, ang kritikal na anggulo para sa pares ng media na ito ay medyo maliit, iyon ay, ang mga sinag lamang na iyon ang maaaring mag-iwan ng brilyante sa hangin na mas malapit sa normal kaysa sa 24.31 o .

Para sa kaso ng isang brilyante sa tubig, nakukuha namin ang:

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

Ang pagtaas sa kritikal na anggulo ay:

Δθ c \u003d θ c2 - θ c1 ≈ 33.27 o - 24.31 o \u003d 8.96 o.

Ang bahagyang pagtaas sa kritikal na anggulo para sa kabuuang pagmuni-muni ng liwanag sa brilyante ay humahantong sa katotohanan na ito ay kumikinang sa tubig halos kapareho ng sa hangin.

Sa larawan anagpapakita ng normal na sinag na dumadaan sa air-plexiglass interface at lumalabas sa plexiglass plate nang hindi sumasailalim sa anumang pagpapalihis habang dumadaan ito sa dalawang interface sa pagitan ng plexiglass at ng hangin. Sa larawan b nagpapakita ng sinag ng liwanag na pumapasok sa isang kalahating bilog na plato nang normal nang walang pagpapalihis, ngunit gumagawa ng isang anggulo y sa normal sa punto O sa loob ng plexiglass plate. Kapag ang sinag ay umalis sa isang mas siksik na daluyan (plexiglass), ang bilis ng pagpapalaganap nito sa isang hindi gaanong siksik na daluyan (hangin) ay tumataas. Samakatuwid, ito ay nagre-refract, na gumagawa ng isang anggulo x na may paggalang sa normal sa hangin, na mas malaki kaysa sa y.



Batay sa katotohanan na n \u003d kasalanan (ang anggulo na ginagawa ng sinag sa normal sa hangin) / kasalanan (ang anggulo na ginagawa ng sinag sa normal sa daluyan), plexiglass n n \u003d sin x / sin y. Kung maraming x at y na mga sukat ang ginawa, ang refractive index ng plexiglass ay maaaring kalkulahin sa pamamagitan ng pag-average ng mga resulta para sa bawat pares ng mga halaga. Ang anggulong y ay maaaring dagdagan sa pamamagitan ng paggalaw ng pinagmumulan ng liwanag sa isang arko ng bilog na nakasentro sa punto O.

Ang resulta nito ay ang pagtaas ng anggulo x hanggang sa maabot ang posisyon na ipinapakita sa figure. sa, ibig sabihin, hanggang ang x ay maging katumbas ng 90 o. Ito ay malinaw na ang anggulo x ay hindi maaaring mas malaki. Ang anggulo na ginagawa ngayon ng sinag sa normal sa loob ng plexiglass ay tinatawag kritikal o naglilimita ang anggulo sa(ito ang anggulo ng saklaw sa hangganan mula sa isang mas siksik na daluyan hanggang sa isang hindi gaanong siksik, kapag ang anggulo ng repraksyon sa isang hindi gaanong siksik na daluyan ay 90°).

Ang isang mahina na sinasalamin na sinag ay karaniwang sinusunod, pati na rin ang isang maliwanag na sinag, na kung saan ay refracted kasama ang tuwid na gilid ng plato. Ito ay bunga ng bahagyang panloob na pagmuni-muni. Tandaan din na kapag ginamit ang puting liwanag, ang liwanag na lumilitaw sa tuwid na gilid ay nabubulok sa mga kulay ng spectrum. Kung ang pinagmumulan ng liwanag ay mas naka-advance sa paligid ng arko, tulad ng sa figure G, upang ako sa loob ng plexiglass ay nagiging mas malaki kaysa sa kritikal na anggulo c at walang repraksyon na nangyayari sa interface sa pagitan ng dalawang media. Sa halip, ang sinag ay nakakaranas ng kabuuang panloob na pagmuni-muni sa isang anggulo r na may paggalang sa normal, kung saan r = i.

Mangyari kabuuang panloob na pagmuni-muni, ang anggulo ng saklaw i ay dapat masukat sa loob ng mas siksik na daluyan (plexiglass) at dapat na mas malaki kaysa sa kritikal na anggulo c. Tandaan na ang batas ng pagmuni-muni ay may bisa din para sa lahat ng mga anggulo ng saklaw na mas malaki kaysa sa kritikal na anggulo.

Kritikal na anggulo ng brilyante ay 24°38 lamang. Kaya't ang "kislap" nito ay nakasalalay sa kadalian kung saan ang maramihang kabuuang panloob na pagmuni-muni ay nangyayari kapag ito ay naiilaw ng liwanag, na higit na nakadepende sa mahusay na pagputol at pagpapakintab upang mapahusay ang epektong ito. natutukoy na n = 1 /sin s, kaya ang tumpak na pagsukat ng kritikal na anggulo c ay tutukuyin n.

Pag-aralan 1. Tukuyin ang n para sa plexiglass sa pamamagitan ng paghahanap ng kritikal na anggulo

Maglagay ng semi-circular plexiglass plate sa gitna ng isang malaking sheet ng puting papel at maingat na subaybayan ang mga balangkas nito. Hanapin ang midpoint O ng tuwid na gilid ng plato. Gamit ang protractor, bumuo ng isang normal na NO na patayo sa tuwid na gilid na ito sa punto O. I-reposition ang plate sa balangkas nito. Ilipat ang pinagmumulan ng liwanag sa paligid ng arko sa kaliwa ng NO, habang idinidirekta ang incident beam sa puntong O. Kapag ang refracted beam ay sumusunod sa tuwid na gilid, tulad ng ipinapakita sa figure, markahan ang landas ng incident beam na may tatlong puntos na P 1 , P 2 , at P 3 .



Pansamantalang alisin ang plato at ikonekta ang tatlong puntong ito sa isang tuwid na linya, na dapat dumaan sa O. Gamit ang isang protractor, sukatin ang kritikal na anggulo c sa pagitan ng iginuhit na sinag ng insidente at ang normal. Muli, maingat na ilagay ang plato sa balangkas nito at ulitin ang ginawa mo noon, ngunit sa pagkakataong ito, ilipat ang pinagmumulan ng liwanag sa paligid ng arko sa kanan ng NO, patuloy na itutok ang sinag sa punto O. Itala ang dalawang sinusukat na halaga c sa mga resulta talahanayan at tukuyin ang average na halaga ng kritikal na anggulo c. Pagkatapos ay tukuyin ang refractive index n n para sa plexiglass gamit ang formula n n = 1 /sin s.


Ang aparato para sa pananaliksik 1 ay maaari ding gamitin upang ipakita na para sa mga light ray na kumakalat sa isang mas siksik na daluyan (plexiglass) at insidente sa interface na "plexiglass - hangin" sa mga anggulo na mas malaki kaysa sa kritikal na anggulo c, ang anggulo ng saklaw i ay katumbas ng ang mga pagmuni-muni ng anggulo r.

Pag-aaral 2. Suriin ang batas ng pagmuni-muni ng liwanag para sa mga anggulo ng saklaw na mas malaki kaysa sa kritikal na anggulo

Maglagay ng semi-circular plexiglass plate sa isang malaking sheet ng puting papel at maingat na subaybayan ang mga balangkas nito. Tulad ng sa unang kaso, hanapin ang midpoint O at buuin ang normal na NO. Para sa plexiglass, ang kritikal na anggulo c = 42°, samakatuwid, ang mga anggulo ng saklaw i > 42° ay mas malaki kaysa sa kritikal na anggulo. Gamit ang isang protractor, bumuo ng mga ray sa mga anggulong 45°, 50°, 60°, 70° at 80° sa NO normal.

Muli, maingat na ilagay ang plexiglass plate sa balangkas nito at idirekta ang sinag ng liwanag mula sa pinagmumulan ng liwanag sa kahabaan ng 45° na linya. Ang sinag ay mapupunta sa punto O, makikita at lalabas mula sa arcuate na bahagi ng plato sa kabilang panig ng normal. Markahan ng tatlong puntos ang P 1 , P 2 at P 3 sa nasasalamin na sinag. Pansamantalang alisin ang plato at ikonekta ang tatlong punto sa isang tuwid na linya na dapat dumaan sa punto O.



Gamit ang isang protractor, sukatin ang anggulo ng reflection r sa pagitan at ng reflected beam, na itinatala ang mga resulta sa isang talahanayan. Maingat na iposisyon ang plato sa balangkas nito at ulitin para sa 50°, 60°, 70° at 80° anggulo sa normal. Isulat ang halaga ng r sa angkop na lugar sa talahanayan ng mga resulta. I-plot ang anggulo ng reflection r versus ang angle of incidence i. Ang isang tuwid na linyang plot na naka-plot sa isang hanay ng mga anggulo ng saklaw mula 45° hanggang 80° ay magiging sapat upang ipakita na ang anggulo i ay katumbas ng anggulo r.

Ang paglilimita ng anggulo ng kabuuang pagmuni-muni ay ang anggulo ng saklaw ng liwanag sa interface sa pagitan ng dalawang media, na tumutugma sa isang anggulo ng repraksyon na 90 degrees.

Ang fiber optics ay isang sangay ng optika na nag-aaral ng mga pisikal na phenomena na nangyayari at nangyayari sa mga optical fibers.

4. Pagpapalaganap ng mga alon sa isang optically inhomogeneous medium. Pagpapaliwanag ng kurbada ng mga sinag. Mirages. Astronomical repraksyon. Inhomogeneous medium para sa mga radio wave.

Ang Mirage ay isang optical phenomenon sa atmospera: ang pagmuni-muni ng liwanag sa pamamagitan ng hangganan sa pagitan ng magkakaibang mga layer ng hangin sa density. Para sa isang tagamasid, ang naturang pagmuni-muni ay binubuo sa katotohanan na, kasama ang isang malayong bagay (o isang seksyon ng kalangitan), ang haka-haka na imahe nito, na inilipat na nauugnay sa bagay, ay nakikita. Ang mga Mirage ay nahahati sa mga mas mababa, nakikita sa ilalim ng bagay, mga nasa itaas, sa itaas ng bagay, at mga nasa gilid.

mababang mirage

Ito ay sinusunod na may napakalaking vertical na gradient ng temperatura (bumabagsak na may taas) sa ibabaw ng sobrang init na patag na ibabaw, kadalasan ay isang disyerto o isang kalsadang aspalto. Ang haka-haka na imahe ng langit ay lumilikha ng ilusyon ng tubig sa ibabaw. Kaya, ang kalsada na papunta sa malayo sa isang mainit na araw ng tag-araw ay tila basa.

superior mirage

Ito ay sinusunod sa itaas ng malamig na ibabaw ng lupa na may isang pagbaligtad na pamamahagi ng temperatura (ito ay lumalaki sa taas nito).

Fata Morgana

Ang mga kumplikadong phenomena ng isang mirage na may matalim na pagbaluktot ng hitsura ng mga bagay ay tinatawag na Fata Morgana.

volumetric mirage

Sa mga bundok, napakabihirang, sa ilalim ng ilang mga kundisyon, na makikita mo ang "baluktot na sarili" sa medyo malapit na distansya. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng pagkakaroon ng "stagnant" na singaw ng tubig sa hangin.

Astronomical refraction - ang kababalaghan ng repraksyon ng mga sinag ng liwanag mula sa mga celestial na katawan kapag dumadaan sa atmospera / Dahil ang density ng mga planetary atmosphere ay palaging bumababa sa taas, ang repraksyon ng liwanag ay nangyayari sa paraang, kasama ang convexity nito, ang curved beam sa lahat. kaso nakaharap sa zenith. Sa bagay na ito, ang repraksyon ay palaging "itinataas" ang mga imahe ng mga celestial na katawan sa itaas ng kanilang tunay na posisyon.

Ang repraksyon ay nagdudulot ng ilang optical-atmospheric effect sa Earth: isang pagtaas longitude ng araw dahil sa ang katunayan na ang solar disk, dahil sa repraksyon, ay tumataas sa itaas ng abot-tanaw ng ilang minuto nang mas maaga kaysa sa sandali kung saan ang Araw ay kailangang tumaas batay sa mga geometric na pagsasaalang-alang; pagyupi ng nakikitang mga disk ng Buwan at Araw malapit sa abot-tanaw dahil sa katotohanan na ang ibabang gilid ng mga disk ay tumataas sa pamamagitan ng repraksyon na mas mataas kaysa sa itaas; pagkislap ng mga bituin, atbp. Dahil sa pagkakaiba sa repraksyon ng mga sinag ng liwanag na may iba't ibang haba ng daluyong (ang mga sinag ng asul at kulay-lila ay lumihis nang higit kaysa sa mga pula), ang isang maliwanag na kulay ng mga celestial na katawan ay nangyayari malapit sa abot-tanaw.

5. Ang konsepto ng isang linearly polarized wave. Polarisasyon ng natural na liwanag. unpolarized radiation. dichroic polarizer. Polarizer at light analyzer. Batas ni Malus.

Polarisasyon ng alon- ang kababalaghan ng paglabag sa simetrya ng pamamahagi ng mga kaguluhan sa nakahalang alon (halimbawa, ang lakas ng mga electric at magnetic field sa mga electromagnetic wave) na may kaugnayan sa direksyon ng pagpapalaganap nito. AT pahaba Sa isang alon, hindi maaaring lumitaw ang polariseysyon, dahil ang mga kaguluhan sa ganitong uri ng mga alon ay palaging nag-tutugma sa direksyon ng pagpapalaganap.

linear - ang mga oscillations ng perturbation ay nangyayari sa ilang isang eroplano. Sa kasong ito, ang isa ay nagsasalita ng polarized ang eroplano alon";

circular - ang dulo ng amplitude vector ay naglalarawan ng isang bilog sa oscillation plane. Depende sa direksyon ng pag-ikot ng vector, tama o umalis.

Ang polarization ng liwanag ay ang proseso ng pag-streamline ng mga oscillations ng electric field strength vector ng isang light wave kapag ang liwanag ay dumaan sa ilang partikular na substance (sa panahon ng repraksyon) o kapag ang isang light flux ay makikita.

Ang dichroic polarizer ay naglalaman ng isang pelikula na naglalaman ng hindi bababa sa isang dichroic organic substance na ang mga molekula o mga fragment ng mga molekula ay may planar na istraktura. Hindi bababa sa bahagi ng pelikula ang may kristal na istraktura. Ang dichroic substance ay may hindi bababa sa isang maximum ng spectral absorption curve sa spectral range na 400 - 700 nm at/o 200 - 400 nm at 0.7 - 13 μm. Sa paggawa ng isang polarizer, ang isang pelikula na naglalaman ng isang dichroic organic substance ay inilapat sa substrate, isang orienting effect ay inilapat dito, at tuyo. Sa kasong ito, ang mga kondisyon para sa paglalapat ng pelikula at ang uri at magnitude ng orienting effect ay pinili upang ang order parameter ng pelikula na tumutugma sa hindi bababa sa isang maximum sa spectral absorption curve sa spectral range na 0.7 - 13 μm ay may isang halaga ng hindi bababa sa 0.8. Ang kristal na istraktura ng hindi bababa sa bahagi ng pelikula ay isang tatlong-dimensional na kristal na sala-sala na nabuo ng mga dichroic na organikong molekula. EPEKTO: pagpapalawak ng spectral range ng operasyon ng polarizer na may sabay-sabay na pagpapabuti ng mga katangian ng polarization nito.

Ang batas ng Malus ay isang pisikal na batas na nagpapahayag ng pag-asa ng intensity ng linearly polarized na liwanag pagkatapos nitong dumaan sa isang polarizer sa anggulo sa pagitan ng mga polarization plane ng incident light at polarizer.

saan ako 0 - intensity ng light incident sa polarizer, ako ay ang intensity ng liwanag na lumalabas sa polarizer, k a- koepisyent ng transparency ng polarizer.

6. Ang phenomenon ng Brewster. Mga formula ng Fresnel para sa reflection coefficient para sa mga wave na ang electric vector ay nasa plane of incidence at para sa mga wave na ang electric vector ay patayo sa plane of incidence. Pag-asa ng mga koepisyent ng pagmuni-muni sa anggulo ng saklaw. Ang antas ng polariseysyon ng mga sinasalamin na alon.

Ang batas ng Brewster ay isang batas ng optika na nagpapahayag ng kaugnayan ng refractive index na may ganitong anggulo kung saan ang liwanag na makikita mula sa interface ay ganap na polarized sa isang eroplanong patayo sa plane of incidence, at ang refracted beam ay bahagyang polarized sa eroplano ng saklaw, at ang polariseysyon ng refracted beam ay umabot sa pinakamalaking halaga nito. Madaling itatag na sa kasong ito ang sinasalamin at refracted ray ay magkaparehong patayo. Ang kaukulang anggulo ay tinatawag na anggulo ng Brewster. Batas ng Brewster: , saan n 21 - refractive index ng pangalawang daluyan na may kaugnayan sa una, θ Sinabi ni Br ay ang anggulo ng saklaw (Brewster angle). Gamit ang mga amplitude ng insidente (U pababa) at ipinapakita (U ref) na mga alon sa linya ng KBV, ito ay nauugnay sa kaugnayan:

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

Sa pamamagitan ng koepisyent ng pagmuni-muni ng boltahe (K U), ang KBV ay ipinahayag bilang mga sumusunod:

K bv \u003d (1 - K U) / (1 + K U) Sa isang purong aktibong likas na katangian ng pag-load, ang KBV ay katumbas ng:

K bv \u003d R / ρ sa R< ρ или

K bv = ρ / R sa R ​​≥ ρ

kung saan ang R ay ang aktibong paglaban ng pagkarga, ang ρ ay ang paglaban ng alon ng linya

7. Ang konsepto ng light interference. Ang pagdaragdag ng dalawang incoherent at coherent wave na ang mga linya ng polarization ay nag-tutugma. Ang pag-asa ng intensity ng nagresultang alon sa pagdaragdag ng dalawang magkakaugnay na alon sa pagkakaiba sa kanilang mga yugto. Ang konsepto ng geometric at optical na pagkakaiba sa landas ng mga alon. Pangkalahatang kondisyon para sa pagmamasid sa maxima at minima ng interference.

Ang light interference ay isang non-linear na pagdaragdag ng mga intensity ng dalawa o higit pang light wave. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sinamahan ng intensity maxima at minima na nagpapalit-palit sa espasyo. Ang pamamahagi nito ay tinatawag na interference pattern. Kapag ang liwanag ay nakakasagabal, ang enerhiya ay muling ipinamamahagi sa kalawakan.

Ang mga alon at ang mga pinagmumulan na nagpapasigla sa kanila ay tinatawag na magkakaugnay kung ang pagkakaiba ng bahagi ng mga alon ay hindi nakasalalay sa oras. Ang mga alon at ang mga pinagmumulan na nagpapasigla sa kanila ay tinatawag na incoherent kung ang pagkakaiba ng bahagi ng mga alon ay nagbabago sa paglipas ng panahon. Formula para sa pagkakaiba:

, saan , ,

8. Mga pamamaraan sa laboratoryo para sa pag-obserba ng light interference: Ang eksperimento ni Young, Fresnel biprism, Fresnel mirrors. Pagkalkula ng mga posisyon ng maxima at minima ng interference.

Eksperimento ni Jung - Sa eksperimento, ang isang sinag ng liwanag ay nakadirekta sa isang opaque na screen-screen na may dalawang parallel na puwang, kung saan naka-install ang isang projection screen. Ang eksperimentong ito ay nagpapakita ng interference ng liwanag, na patunay ng wave theory. Ang kakaiba ng mga slits ay ang kanilang lapad ay humigit-kumulang katumbas ng haba ng daluyong ng ibinubuga na ilaw. Ang epekto ng lapad ng slot sa interference ay tinalakay sa ibaba.

Ipagpalagay na ang liwanag ay binubuo ng mga particle ( corpuscular theory ng liwanag), pagkatapos ay sa screen ng projection ang isa ay makakakita lamang ng dalawang parallel na banda ng liwanag na dumadaan sa mga slits ng screen. Sa pagitan ng mga ito, ang projection screen ay mananatiling halos walang ilaw.

Fresnel biprism - sa physics - isang double prism na may napakaliit na anggulo sa vertices.
Ang Fresnel biprism ay isang optical device na nagbibigay-daan sa isang light source na bumuo ng dalawang magkakaugnay na alon, na ginagawang posible na obserbahan ang isang matatag na pattern ng interference sa screen.
Ang Frenkel biprism ay nagsisilbing isang paraan ng eksperimentong patunay ng wave nature ng liwanag.

Ang mga salamin ng Fresnel ay isang optical device na iminungkahi noong 1816 ni O. J. Fresnel para sa pagmamasid sa phenomenon ng interference-coherent light beam. Ang aparato ay binubuo ng dalawang flat mirror I at II, na bumubuo ng isang dihedral angle na naiiba mula sa 180° sa pamamagitan lamang ng ilang arcmin (tingnan ang Fig. 1 sa item Interference of light). Kapag ang mga salamin ay iluminado mula sa isang pinagmulan S, ang mga sinag ng sinag na sumasalamin mula sa mga salamin ay maaaring ituring na nagmumula sa magkakaugnay na pinagmumulan ng S1 at S2, na mga haka-haka na larawan ng S. Sa espasyo kung saan ang mga sinag ay nagsasapawan, nangyayari ang interference. Kung ang pinagmulan S ay linear (slit) at parallel sa gilid ng FZ, pagkatapos ay kapag naiilaw ng monochromatic na ilaw, ang isang pattern ng interference sa anyo ng mga katumbas na madilim at magaan na guhitan na kahanay ng slit ay sinusunod sa screen M, na maaaring mai-install. kahit saan sa rehiyon ng beam overlap. Ang distansya sa pagitan ng mga banda ay maaaring gamitin upang matukoy ang haba ng daluyong ng liwanag. Ang mga eksperimento na isinagawa gamit ang PV ay isa sa mga mapagpasyang patunay ng wave nature ng liwanag.

9. Panghihimasok ng liwanag sa mga manipis na pelikula. Mga kondisyon para sa pagbuo ng liwanag at madilim na mga banda sa sinasalamin at ipinadalang liwanag.

10. Mga guhit ng pantay na slope at mga guhit na pantay na kapal. Tumunog ang interference ni Newton. Radii ng madilim at maliwanag na singsing.

11. Interference ng liwanag sa manipis na pelikula sa normal na saklaw ng liwanag. Enlightenment ng mga optical device.

12. Michelson at Jamin optical interferometers. Pagpapasiya ng refractive index ng isang substance gamit ang two-beam interferometers.

13. Ang konsepto ng multipath interference ng liwanag. Fabry-Perot interferometer. Pagdaragdag ng isang may hangganang bilang ng mga alon na may pantay na amplitude, ang mga yugto nito ay bumubuo ng isang pag-unlad ng aritmetika. Depende sa intensity ng resultang wave sa phase difference ng interfering waves. Ang kondisyon para sa pagbuo ng pangunahing maxima at minima ng interference. Ang likas na katangian ng multibeam interference pattern.

14. Ang konsepto ng wave diffraction. Parameter ng alon at mga limitasyon ng pagkakalapat ng mga batas ng geometric na optika. Prinsipyo ng Huygens-Fresnel.

15. Paraan ng mga Fresnel zone at patunay ng rectilinear propagation ng liwanag.

16. Fresnel diffraction sa pamamagitan ng isang bilog na butas. Fresnel zone radii para sa spherical at plane wave fronts.

17. Diffraction ng liwanag sa isang opaque disk. Pagkalkula ng lugar ng mga zone ng Fresnel.

18. Ang problema ng pagtaas ng amplitude ng alon kapag dumadaan sa isang bilog na butas. Amplitude at phase zone plates. Pagtutok at mga zone plate. Tumutuon ang lens bilang isang nililimitahan na kaso ng isang stepped phase zone plate. Pag-zoning ng mga lente.