Legile fizicii joacă un rol foarte important în efectuarea calculelor pentru planificarea unei strategii specifice pentru producția oricărui produs sau în elaborarea unui proiect de construcție a structurilor în diverse scopuri. Sunt calculate multe valori, astfel încât măsurătorile și calculele sunt făcute înainte de a începe lucrările de planificare. De exemplu, indicele de refracție al sticlei este egal cu raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție.

Deci, mai întâi există un proces de măsurare a unghiurilor, apoi se calculează sinusul lor și numai atunci puteți obține valoarea dorită. În ciuda disponibilității datelor tabelare, merită să efectuați calcule suplimentare de fiecare dată, deoarece cărțile de referință folosesc adesea condiții ideale care sunt aproape imposibil de realizat în viața reală. Prin urmare, în realitate, indicatorul va diferi în mod necesar de cel tabelar, iar în unele situații acest lucru are o importanță fundamentală.

Indicator absolut

Indicele de refracție absolut depinde de marca sticlei, deoarece în practică există un număr mare de opțiuni care diferă în ceea ce privește compoziția și gradul de transparență. În medie, este de 1,5 și fluctuează în jurul acestei valori cu 0,2 într-o direcție sau alta. În cazuri rare, pot exista abateri de la această cifră.

Din nou, dacă un indicator exact este important, atunci măsurătorile suplimentare sunt indispensabile. Dar nici măcar acestea nu dau un rezultat 100% fiabil, deoarece poziția soarelui pe cer și înnorarea în ziua măsurătorilor vor afecta valoarea finală. Din fericire, în 99,99% din cazuri, este suficient să știi pur și simplu că indicele de refracție al unui material precum sticla este mai mare de unu și mai mic de doi, iar toate celelalte zecimi și sutimi nu joacă un rol.

Pe forumurile care ajută la rezolvarea problemelor de fizică, întrebarea clipește adesea, care este indicele de refracție al sticlei și al diamantului? Mulți oameni cred că, deoarece aceste două substanțe sunt similare ca aspect, atunci proprietățile lor ar trebui să fie aproximativ aceleași. Dar aceasta este o iluzie.

Refracția maximă pentru sticlă va fi în jur de 1,7, în timp ce pentru diamant această cifră ajunge la 2,42. Această bijuterie este unul dintre puținele materiale de pe Pământ al căror indice de refracție depășește 2. Acest lucru se datorează structurii sale cristaline și răspândirii mari a razelor de lumină. Fațetarea joacă un rol minim în modificările valorii tabelului.

Indicator relativ

Indicatorul relativ pentru unele medii poate fi caracterizat astfel:

• - indicele de refracție al sticlei față de apă este de aproximativ 1,18;
• - indicele de refracție al aceluiași material față de aer este egal cu 1,5;
• - indicele de refracție relativ la alcool - 1.1.

Măsurarea indicatorului și calcularea valorii relative se efectuează conform unui algoritm binecunoscut. Pentru a găsi un parametru relativ, trebuie să împărțiți o valoare a tabelului la alta. Sau faceți calcule experimentale pentru două medii și apoi împărțiți datele obținute. Astfel de operațiuni sunt adesea efectuate în clasele de laborator de fizică.

Determinarea indicelui de refracție

Este destul de dificil să se determine indicele de refracție al sticlei în practică, deoarece sunt necesare instrumente de înaltă precizie pentru măsurarea datelor inițiale. Orice eroare va crește, deoarece calculul utilizează formule complexe care necesită absența erorilor.

În general, acest coeficient arată de câte ori viteza de propagare a razelor de lumină încetinește la trecerea printr-un anumit obstacol. Prin urmare, este tipic numai pentru materiale transparente. Pentru valoarea de referință, adică pentru unitate, se ia indicele de refracție al gazelor. Acest lucru a fost făcut pentru a putea pleca de la o anumită valoare în calcule.

Dacă o rază de soare cade pe o suprafață de sticlă cu un indice de refracție egal cu valoarea tabelului, atunci acesta poate fi modificat în mai multe moduri:

• 1. Lipiți deasupra o peliculă, în care indicele de refracție va fi mai mare decât cel al sticlei. Acest principiu este folosit la nuanțarea geamurilor auto pentru a îmbunătăți confortul pasagerilor și pentru a permite șoferului să vadă drumul mai clar. De asemenea, filmul va reține radiațiile ultraviolete.
• 2. Vopsește sticla cu vopsea. Aceasta este ceea ce fac producătorii de ochelari de soare ieftini, dar fiți conștienți de faptul că poate fi dăunător vederii. La modelele bune, ochelarii sunt imediat produși colorați folosind o tehnologie specială.
• 3. Scufundați paharul în puțin lichid. Acest lucru este util doar pentru experimente.

Dacă fasciculul de lumină trece din sticlă, atunci indicele de refracție pe următorul material este calculat folosind coeficientul relativ, care poate fi obținut prin compararea valorilor tabelare între ele. Aceste calcule sunt foarte importante în proiectarea sistemelor optice care poartă o sarcină practică sau experimentală. Erorile nu sunt permise aici, deoarece vor cauza funcționarea defectuoasă a întregului dispozitiv, iar apoi orice date primite cu acesta vor fi inutile.

Pentru a determina viteza luminii în sticlă cu un indice de refracție, trebuie să împărțiți valoarea absolută a vitezei în vid la indicele de refracție. Vidul este folosit ca mediu de referință, deoarece refracția nu acționează acolo din cauza absenței oricăror substanțe care ar putea interfera cu mișcarea nestingherită a razelor de lumină de-a lungul unei anumite traiectorii.

În orice indicator calculat, viteza va fi mai mică decât în ​​mediul de referință, deoarece indicele de refracție este întotdeauna mai mare decât unu.

La rezolvarea problemelor de optică, este adesea necesar să se cunoască indicele de refracție al sticlei, apei sau al altei substanțe. Mai mult, în diferite situații pot fi implicate atât valori absolute, cât și relative ale acestei cantități.

Două tipuri de indice de refracție

În primul rând, despre ce arată acest număr: cum acest sau acel mediu transparent schimbă direcția de propagare a luminii. Mai mult, o undă electromagnetică poate proveni dintr-un vid, iar atunci indicele de refracție al sticlei sau al unei alte substanțe va fi numit absolut. În cele mai multe cazuri, valoarea sa se află în intervalul de la 1 la 2. Doar în cazuri foarte rare indicele de refracție este mai mare de doi.

Dacă în fața obiectului există un mediu mai dens decât vidul, atunci se vorbește de o valoare relativă. Și se calculează ca raport dintre două valori absolute. De exemplu, indicele de refracție relativ al sticlei de apă va fi egal cu coeficientul valorilor absolute pentru sticlă și apă.

În orice caz, este notat cu litera latină „en” - n. Această valoare se obține prin împărțirea valorilor aceluiași nume între ele, prin urmare este pur și simplu un coeficient care nu are un nume.

Care este formula pentru calcularea indicelui de refracție?

Dacă luăm unghiul de incidență drept „alfa” și desemnăm unghiul de refracție ca „beta”, atunci formula pentru valoarea absolută a indicelui de refracție arată astfel: n = sin α / sin β. În literatura în limba engleză, puteți găsi adesea o denumire diferită. Când unghiul de incidență este i, iar unghiul de refracție este r.

Există o altă formulă pentru calcularea indicelui de refracție al luminii din sticlă și alte medii transparente. Este conectat cu viteza luminii în vid și cu ea, dar deja în substanța luată în considerare.

Atunci arată astfel: n = c/νλ. Aici c este viteza luminii în vid, ν este viteza acesteia într-un mediu transparent și λ este lungimea de undă.

De ce depinde indicele de refracție?

Este determinată de viteza cu care se propagă lumina în mediul luat în considerare. Aerul în acest sens este foarte aproape de vid, astfel încât undele luminoase se propagă în el practic nu se abat de la direcția lor inițială. Prin urmare, dacă se determină indicele de refracție al aerului de sticlă sau al unei alte substanțe învecinate cu aerul, atunci acesta din urmă este luat în mod condiționat ca vid.

Orice alt mediu are propriile sale caracteristici. Au densități diferite, au temperatura proprie, precum și solicitări elastice. Toate acestea afectează rezultatul refracției luminii de către o substanță.

Nu cel mai mic rol în schimbarea direcției de propagare a undelor îl joacă caracteristicile luminii. Lumina albă este formată din multe culori, de la roșu la violet. Fiecare parte a spectrului este refracta in felul ei. Mai mult, valoarea indicatorului pentru valul părții roșii a spectrului va fi întotdeauna mai mică decât cea a restului. De exemplu, indicele de refracție al sticlei TF-1 variază de la 1,6421 la 1,67298, respectiv, de la partea roșie la cea violetă a spectrului.

Exemple de valori pentru diferite substanțe

Iată valorile valorilor absolute, adică indicele de refracție atunci când un fascicul trece dintr-un vid (care este echivalent cu aerul) printr-o altă substanță.

Aceste cifre vor fi necesare dacă este necesar să se determine indicele de refracție al sticlei în raport cu alte medii.

Ce alte cantități sunt folosite în rezolvarea problemelor?

Reflecție deplină. Apare atunci când lumina trece de la un mediu mai dens la unul mai puțin dens. Aici, la o anumită valoare a unghiului de incidență, refracția are loc în unghi drept. Adică, fasciculul alunecă de-a lungul limitei a două medii.

Unghiul de limitare al reflexiei totale este valoarea sa minimă la care lumina nu scapă într-un mediu mai puțin dens. Mai puțin decât aceasta - are loc refracția și mai mult - reflectarea în același mediu din care s-a mișcat lumina.

Sarcina 1

Condiție. Indicele de refracție al sticlei este de 1,52. Este necesar să se determine unghiul limitator la care lumina este reflectată complet de la interfața dintre suprafețe: sticlă cu aer, apă cu aer, sticlă cu apă.

Va trebui să utilizați datele indicelui de refracție pentru apă din tabel. Este considerat egal cu unitatea pentru aer.

Soluția în toate cele trei cazuri se reduce la calcule folosind formula:

sin α 0 / sin β = n 1 / n 2, unde n 2 se referă la mediul din care se propagă lumina și n 1 unde pătrunde.

Litera α 0 indică unghiul limitator. Valoarea unghiului β este de 90 de grade. Adică sinusul ei va fi unitatea.

Pentru primul caz: sin α 0 = 1 /n sticla, atunci unghiul limitativ este egal cu arcsinusul 1 /n sticla. 1/1,52 = 0,6579. Unghiul este de 41,14º.

În al doilea caz, la determinarea arcsinusului, trebuie să înlocuiți valoarea indicelui de refracție al apei. Fracția 1 / n de apă va lua valoarea 1 / 1,33 \u003d 0. 7519. Acesta este arcsinusul unghiului de 48,75º.

Al treilea caz este descris de raportul dintre n apă și n sticlă. Arcsinusul va trebui calculat pentru fracția: 1,33 / 1,52, adică numărul 0,875. Găsim valoarea unghiului limitator prin arcsinus: 61,05º.

Răspuns: 41,14º, 48,75º, 61,05º.

Sarcina #2

Condiție. O prismă de sticlă este scufundată într-un vas plin cu apă. Indicele său de refracție este de 1,5. Prisma se bazează pe un triunghi dreptunghic. Piciorul mai mare este situat perpendicular pe fund, iar al doilea este paralel cu acesta. O rază de lumină incide în mod normal pe fața superioară a unei prisme. Care ar trebui să fie cel mai mic unghi dintre piciorul orizontal și ipotenuză pentru ca lumina să ajungă la picior perpendicular pe fundul vasului și să iasă din prismă?

Pentru ca fasciculul să iasă din prismă în modul descris, acesta trebuie să cadă într-un unghi limitator pe fața interioară (cea care este ipotenuza triunghiului în secțiunea prismei). Prin construcție, acest unghi limitator se dovedește a fi egal cu unghiul necesar al unui triunghi dreptunghic. Din legea refracției luminii, rezultă că sinusul unghiului limitator, împărțit la sinusul de 90 de grade, este egal cu raportul a doi indici de refracție: apă la sticlă.

Calculele conduc la o astfel de valoare pentru unghiul de limitare: 62º30´.

Substanțe - o valoare egală cu raportul vitezelor de fază ale luminii (unde electromagnetice) în vid și într-un mediu dat. Ei vorbesc și despre indicele de refracție pentru orice alte unde, de exemplu, undele sonore.

Indicele de refracție depinde de proprietățile substanței și de lungimea de undă a radiației, pentru unele substanțe indicele de refracție se modifică destul de puternic atunci când frecvența undelor electromagnetice se schimbă de la frecvențe joase la cele optice și mai departe, putându-se, de asemenea, modifica și mai accentuat în anumite zonele scalei de frecvenţă. Valoarea implicită este de obicei domeniul optic sau intervalul determinat de context.

Există substanțe optic anizotrope în care indicele de refracție depinde de direcția și polarizarea luminii. Astfel de substanțe sunt destul de comune, în special, acestea sunt toate cristale cu o simetrie suficient de scăzută a rețelei cristaline, precum și substanțe supuse deformării mecanice.

Indicele de refracție poate fi exprimat ca rădăcina produsului dintre magnetic și permitivitățile mediului

(trebuie luat în considerare faptul că valorile permeabilității magnetice și permitivității pentru domeniul de frecvență de interes, de exemplu, cel optic, pot diferi foarte mult de valorile statice ale acestor mărimi).

Pentru măsurarea indicelui de refracție, manual și automat refractometre .

Se numește raportul dintre indicele de refracție al unui mediu și indicele de refracție al celui de-al doilea indicele de refracție relativ primul mediu în raport cu al doilea. Pentru alergare:

unde și sunt vitezele de fază ale luminii în primul și, respectiv, al doilea mediu. Evident, indicele de refracție relativ al celui de-al doilea mediu față de primul este o valoare egală cu .

Această valoare, ceteris paribus, este de obicei mai mică decât unitatea atunci când fasciculul trece de la un mediu mai dens la un mediu mai puțin dens și mai mult decât unitatea când fasciculul trece de la un mediu mai puțin dens la un mediu mai dens (de exemplu, de la un gaz sau de la vid la un lichid sau solid). Există excepții de la această regulă și, prin urmare, este obișnuit să se numească mediul optic mai mult sau mai puțin dens decât celălalt (a nu se confunda cu densitatea optică ca măsură a opacității unui mediu).

Un fascicul care cade dintr-un spațiu fără aer pe suprafața unui mediu este refractat mai puternic decât atunci când cade pe el dintr-un alt mediu; indicele de refracție al unei raze incidente pe un mediu din spațiul fără aer se numește sa indicele absolut de refracție sau pur și simplu indicele de refracție al unui mediu dat, acesta este indicele de refracție, a cărui definiție este dată la începutul articolului. Indicele de refracție a oricărui gaz, inclusiv a aerului, în condiții normale este mult mai mic decât indicii de refracție ai lichidelor sau solidelor, prin urmare, aproximativ (și cu o precizie relativ bună) indicele de refracție absolut poate fi judecat din indicele de refracție față de aer.

Pentru unele substanțe, indicele de refracție se modifică destul de puternic atunci când frecvența undelor electromagnetice se schimbă de la frecvențe joase la cele optice și mai departe și, de asemenea, se poate schimba și mai puternic în anumite zone ale scalei de frecvență. Valoarea implicită este de obicei domeniul optic sau intervalul determinat de context.

Se numește raportul dintre indicele de refracție al unui mediu și indicele de refracție al celui de-al doilea indicele de refracție relativ primul mediu în raport cu al doilea. Pentru alergare:

unde și sunt vitezele de fază ale luminii în primul și, respectiv, al doilea mediu. Evident, indicele de refracție relativ al celui de-al doilea mediu față de primul este o valoare egală cu .

Această valoare, ceteris paribus, este de obicei mai mică decât unitatea atunci când fasciculul trece de la un mediu mai dens la un mediu mai puțin dens și mai mult decât unitatea când fasciculul trece de la un mediu mai puțin dens la un mediu mai dens (de exemplu, de la un gaz sau de la vid la un lichid sau solid). Există excepții de la această regulă și, prin urmare, este obișnuit să se numească mediul optic mai mult sau mai puțin dens decât celălalt (a nu se confunda cu densitatea optică ca măsură a opacității unui mediu).

Un fascicul care cade dintr-un spațiu fără aer pe suprafața unui mediu este refractat mai puternic decât atunci când cade pe el dintr-un alt mediu; indicele de refracție al unei raze incidente pe un mediu din spațiul fără aer se numește sa indicele absolut de refracție sau pur și simplu indicele de refracție al unui mediu dat, acesta este indicele de refracție, a cărui definiție este dată la începutul articolului. Indicele de refracție a oricărui gaz, inclusiv a aerului, în condiții normale este mult mai mic decât indicii de refracție ai lichidelor sau solidelor, prin urmare, aproximativ (și cu o precizie relativ bună) indicele de refracție absolut poate fi judecat din indicele de refracție față de aer.

Exemple

Indicii de refracție ai unor medii sunt prezentați în tabel.

Materiale cu indice de refracție negativ

• vitezele de fază și de grup ale undelor au direcții diferite;
• este posibilă depășirea limitei de difracție la crearea sistemelor optice ("superlentile"), creșterea rezoluției microscoapelor cu ajutorul acestora, crearea de microcircuite la scară nanometrică, creșterea densității de înregistrare pe purtători optici de informații).

Vezi si

• Metoda de imersie pentru măsurarea indicelui de refracție.

Note

Legături

• RefractiveIndex.INFO baza de date cu indici de refracție

Fundația Wikimedia. 2010 .

• Belfort
• Saxonia-Anhalt

Vedeți ce este „indicele de refracție” în alte dicționare:

INDICE DE REFRACTIVITATE- raportul dintre viteza luminii în vid și viteza luminii într-un mediu (indice absolut de refracție). Indicele relativ de refracție a 2 medii este raportul dintre viteza luminii în mediu de la care lumina cade pe interfață și viteza luminii în secunda ... ... Dicţionar enciclopedic mare

INDICE DE REFRACTIVITATE Enciclopedia modernă

Indicele de refracție- INDICE DE REFRACTIVITATE, o valoare care caracterizeaza mediul si egala cu raportul dintre viteza luminii in vid si viteza luminii in mediu (indicele absolut de refractie). Indicele de refracție n depinde de dielectricul e și de permeabilitatea magnetică m ... ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

INDICE DE REFRACTIVITATE- (vezi INDICATOR REFRACTIV). Dicţionar enciclopedic fizic. Moscova: Enciclopedia Sovietică. Redactor-șef A. M. Prokhorov. 1983... Enciclopedie fizică

indicele de refracție- 1. Raportul dintre viteza undei incidente și viteza undei refractate. 2. Raportul dintre vitezele sunetului în două medii. [Sistem de testare nedistructivă… … Manualul Traducătorului Tehnic

indicele de refracție- raportul dintre viteza luminii în vid și viteza luminii într-un mediu (indice absolut de refracție). Indicele relativ de refracție a două medii este raportul dintre viteza luminii în mediu de la care lumina cade la interfață și viteza luminii în ... ... Dicţionar enciclopedic

indicele de refracție- lūžio rodiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. indicele de refracție; indicele de refracție; indicele de refracție vok. Brechungsindex, m; Brechungsverhältnis, n; Brechungszahl, f; Brechzahl, f; Index de refracție, m rus. indicele de refracție, m; … Automatikos terminų žodynas

indicele de refracție- lūžio rodiklis statusas T sritis chemija apibrėžtis Medžiagos konstanta, apibūdinanti jos savybę laužti šviesos bangas. atitikmenys: engl. indicele de refracție; indicele de refracție; Indice de refracție ing. indicele de refracție; indicele de refracție; ... ... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

indicele de refracție- lūžio rodiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis fazinio greicio terpėje… …

indicele de refracție- lūžio rodiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Medžiagos parametras, apibūdinantis jos savybę laužti šviesos bangas. atitikmenys: engl. indicele de refracție; indicele de refracție vok. Brechungsindex, m rus. index…… Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

Cărți

• Cuantic. Jurnal popular de fizică și matematică. Nr. 07/2017 , Nu este disponibil. Dacă sunteți interesat de matematică și fizică și vă place să rezolvați probleme, atunci popularul jurnal științific de fizică și matematică KVANT va deveni prietenul și asistentul dvs. A fost publicat din 1970 și ... Cumpărați pentru 50 de ruble carte electronică

Acest articol dezvăluie esența unui astfel de concept de optică precum indicele de refracție. Sunt date formule pentru obținerea acestei valori, se oferă o scurtă privire de ansamblu asupra aplicării fenomenului de refracție a unei unde electromagnetice.

Abilitatea de a vedea și indicele de refracție

În zorii civilizației, oamenii și-au pus întrebarea: cum vede ochiul? S-a sugerat că o persoană emite raze care simt obiectele din jur sau, dimpotrivă, toate lucrurile emit astfel de raze. Răspunsul la această întrebare a fost dat în secolul al XVII-lea. Este conținut în optică și este legat de ceea ce este indicele de refracție. Reflectând din diferite suprafețe opace și refractând la graniță cu cele transparente, lumina oferă persoanei posibilitatea de a vedea.

Lumină și indice de refracție

Planeta noastră este învăluită în lumina Soarelui. Și tocmai cu natura ondulatorie a fotonilor este asociat un astfel de concept precum indicele de refracție absolut. Când se propagă în vid, un foton nu întâlnește obstacole. Pe planetă, lumina întâlnește multe medii mai dense: atmosfera (un amestec de gaze), apă, cristale. Fiind o undă electromagnetică, fotonii luminii au o singură viteză de fază în vid (notat c), iar în mediu - altul (notat v). Raportul dintre primul și al doilea este ceea ce se numește indice de refracție absolut. Formula arată astfel: n = c / v.

Viteza fazei

Merită să dați o definiție a vitezei de fază a mediului electromagnetic. În caz contrar, înțelegeți care este indicele de refracție n, este interzis. Un foton de lumină este un val. Deci, poate fi reprezentat ca un pachet de energie care oscilează (imaginați-vă un segment de sinusoid). Fază - acesta este segmentul sinusoidului pe care unda îl trece la un moment dat (reamintim că acest lucru este important pentru înțelegerea unei astfel de mărimi precum indicele de refracție).

De exemplu, o fază poate fi maximum o sinusoidă sau un segment al pantei sale. Viteza de fază a unei unde este viteza cu care faza respectivă se mișcă. După cum explică definiția indicelui de refracție, pentru un vid și pentru un mediu, aceste valori diferă. Mai mult, fiecare mediu are propria sa valoare a acestei cantități. Orice compus transparent, indiferent de compoziția sa, are un indice de refracție diferit de toate celelalte substanțe.

Indicele de refracție absolut și relativ

S-a arătat deja mai sus că valoarea absolută este măsurată în raport cu vidul. Cu toate acestea, acest lucru este dificil pe planeta noastră: lumina lovește mai des granița aerului și apei sau a cuarțului și spinelului. Pentru fiecare dintre aceste medii, așa cum sa menționat mai sus, indicele de refracție este diferit. În aer, un foton de lumină călătorește de-a lungul unei direcții și are o viteză de fază (v 1), dar când intră în apă, schimbă direcția de propagare și viteza de fază (v 2). Cu toate acestea, ambele direcții se află în același plan. Acest lucru este foarte important pentru înțelegerea modului în care imaginea lumii înconjurătoare se formează pe retina ochiului sau pe matricea camerei. Raportul dintre cele două valori absolute oferă indicele de refracție relativ. Formula arată astfel: n 12 \u003d v 1 / v 2.

Dar dacă lumina, dimpotrivă, iese din apă și intră în aer? Atunci această valoare va fi determinată de formula n 21 = v 2 / v 1. La înmulțirea indicilor de refracție relativi, obținem n 21 * n 12 \u003d (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) \u003d 1. Acest raport este valabil pentru orice pereche de medii. Indicele de refracție relativ poate fi găsit din sinusurile unghiurilor de incidență și refracție n 12 = sin Ɵ 1 / sin Ɵ 2. Nu uitați că unghiurile sunt numărate de la normal la suprafață. O normală este o dreaptă care este perpendiculară pe suprafață. Adică dacă problemei i se dă un unghi α căzând în raport cu suprafața însăși, atunci trebuie luat în considerare sinusul lui (90 - α).

Frumusețea indicelui de refracție și aplicațiile sale

Într-o zi calmă și însorită, strălucirea se joacă pe fundul lacului. Gheața albastru închis acoperă stânca. Pe mâna unei femei, un diamant împrăștie mii de scântei. Aceste fenomene sunt o consecință a faptului că toate limitele mediilor transparente au un indice de refracție relativ. Pe lângă plăcerea estetică, acest fenomen poate fi folosit și pentru aplicații practice.

Aici sunt cateva exemple:

• O lentilă de sticlă adună un fascicul de lumină solară și dă foc ierbii.
• Raza laser se concentrează asupra organului bolnav și taie țesutul inutil.
• Lumina soarelui se refractă pe un vitraliu antic, creând o atmosferă specială.
• Microscopul mărește detalii foarte mici
• Lentilele spectrofotometrului colectează lumina laser reflectată de la suprafața substanței studiate. Astfel, este posibil să înțelegem structura și apoi proprietățile materialelor noi.
• Există chiar și un proiect pentru un computer fotonic, în care informațiile vor fi transmise nu prin electroni, așa cum este acum, ci prin fotoni. Pentru un astfel de dispozitiv, vor fi cu siguranță necesare elemente de refracție.

Lungime de undă

Cu toate acestea, Soarele ne furnizează fotoni nu numai în spectrul vizibil. Dispozițiile de raze X în infraroșu, ultraviolete nu sunt percepute de vederea umană, dar ne afectează viața. Razele IR ne mențin cald, fotonii UV ionizează atmosfera superioară și permit plantelor să producă oxigen prin fotosinteză.

Și ceea ce este egal cu indicele de refracție depinde nu numai de substanțele între care se află granița, ci și de lungimea de undă a radiației incidente. De obicei, din context reiese clar la ce valoare se face referire. Adică, dacă cartea ia în considerare razele X și efectul lor asupra unei persoane, atunci n acolo este definit pentru acest interval. Dar, de obicei, se înțelege spectrul vizibil al undelor electromagnetice, dacă nu se specifică altfel.

Indicele de refracție și reflexie

După cum a reieșit din cele de mai sus, vorbim despre medii transparente. Ca exemple, am citat aer, apă, diamant. Dar ce zici de lemn, granit, plastic? Există un indice de refracție pentru ei? Răspunsul este complex, dar în general da.

În primul rând, ar trebui să ne gândim cu ce fel de lumină avem de-a face. Acele medii care sunt opace pentru fotonii vizibili sunt tăiate de raze X sau radiații gamma. Adică, dacă am fi cu toții supraoameni, atunci întreaga lume din jurul nostru ar fi transparentă pentru noi, dar în grade diferite. De exemplu, pereții din beton nu ar fi mai denși decât jeleul, iar armăturile metalice ar arăta ca bucăți de fructe mai dense.

Pentru alte particule elementare, muonii, planeta noastră este în general transparentă în întregime. La un moment dat, oamenii de știință au adus o mulțime de probleme pentru a dovedi însuși faptul existenței lor. Muonii ne străpung milioane în fiecare secundă, dar probabilitatea ca o singură particulă să se ciocnească cu materia este foarte mică și este foarte dificil să remediați acest lucru. Apropo, Baikal va deveni în curând un loc pentru „prinderea” muonilor. Apa sa adâncă și limpede este ideală pentru asta - mai ales iarna. Principalul lucru este că senzorii nu îngheață. Astfel, indicele de refracție al betonului, de exemplu, pentru fotonii cu raze X are sens. Mai mult, iradierea cu raze X a unei substanțe este una dintre cele mai precise și importante metode de studiere a structurii cristalelor.

De asemenea, merită să ne amintim că, în sens matematic, substanțele care sunt opace pentru un interval dat au un indice de refracție imaginar. În cele din urmă, trebuie să înțelegem că temperatura unei substanțe poate afecta și transparența acesteia.