Herhangi bir ürünün üretimi için belirli bir stratejinin planlanması için hesaplamaların yapılmasında veya çeşitli amaçlara yönelik yapıların inşası için bir proje hazırlanmasında fizik yasaları çok önemli bir rol oynamaktadır. Birçok değer hesaplanır, bu nedenle planlama çalışmasına başlamadan önce ölçümler ve hesaplamalar yapılır. Örneğin, camın kırılma indisi, gelme açısının sinüsünün kırılma açısının sinüsüne oranına eşittir.

Yani önce açıları ölçme süreci var, sonra sinüsleri hesaplanır ve ancak o zaman istenen değeri elde edebilirsiniz. Tablosal verilerin mevcudiyetine rağmen, referans kitapları sıklıkla gerçek hayatta elde edilmesi neredeyse imkansız olan ideal koşulları kullandığından, her seferinde ek hesaplamalar yapmak faydalı olacaktır. Bu nedenle, gerçekte gösterge tablodaki göstergeden mutlaka farklı olacaktır ve bazı durumlarda bu temel öneme sahiptir.

Mutlak gösterge

Mutlak kırılma indisi camın markasına bağlıdır, çünkü pratikte bileşim ve şeffaflık derecesi bakımından farklılık gösteren çok sayıda seçenek vardır. Ortalama olarak 1,5'tir ve bu değerin etrafında bir yönde 0,2 oranında dalgalanır. Nadir durumlarda bu rakamdan sapmalar olabilir.

Yine, eğer kesin bir gösterge önemliyse, o zaman ek ölçümler kaçınılmazdır. Ancak bunlar bile %100 güvenilir sonuç vermezler çünkü ölçümlerin yapılacağı gün güneşin gökyüzündeki konumu ve bulutluluk nihai değeri etkileyecektir. Neyse ki, vakaların% 99,99'unda, cam gibi bir malzemenin kırılma indeksinin birden büyük ve ikiden küçük olduğunu ve diğer tüm onda bir ve yüzde birlerin bir rol oynamadığını bilmek yeterlidir.

Fizik problemlerini çözmeye yardımcı olan forumlarda sıklıkla şu soru yanıp sönüyor: Cam ve elmasın kırılma indisi nedir? Birçok kişi, bu iki maddenin görünüş olarak benzer olması nedeniyle özelliklerinin yaklaşık olarak aynı olması gerektiğini düşünmektedir. Ama bu bir yanılsamadır.

Cam için maksimum kırılma 1,7 civarında olurken, elmas için bu rakam 2,42'ye ulaşıyor. Bu mücevher, Dünya üzerinde kırılma indisi 2'yi aşan az sayıdaki malzemeden biridir. Bunun nedeni, kristal yapısı ve geniş ışık ışınları yayılımıdır. Yönlendirme, tablo değerindeki değişikliklerde minimum rol oynar.

Göreli gösterge

Bazı ortamlar için göreceli gösterge şu şekilde karakterize edilebilir:

• - camın suya göre kırılma indeksi yaklaşık 1,18'dir;
• - aynı malzemenin havaya göre kırılma indeksi 1,5'e eşittir;
• - alkole göre kırılma indisi - 1.1.

Göstergenin ölçümü ve göreceli değerin hesaplanması, iyi bilinen bir algoritmaya göre gerçekleştirilir. Göreli bir parametre bulmak için bir tablo değerini diğerine bölmeniz gerekir. Veya iki ortam için deneysel hesaplamalar yapın ve elde edilen verileri bölün. Bu tür işlemler genellikle fizik laboratuvar derslerinde gerçekleştirilir.

Kırılma indeksinin belirlenmesi

Pratikte camın kırılma indisini belirlemek oldukça zordur çünkü başlangıç ​​verilerinin ölçülmesi için yüksek hassasiyetli cihazlara ihtiyaç vardır. Hesaplamada hata olmamasını gerektiren karmaşık formüller kullanıldığı için herhangi bir hata artacaktır.

Genel olarak bu katsayı, belirli bir engelden geçerken ışık ışınlarının yayılma hızının ne kadar yavaşladığını gösterir. Bu nedenle yalnızca şeffaf malzemeler için tipiktir. Referans değeri için yani birim için gazların kırılma indisi alınır. Bu, hesaplamalarda bazı değerlerden başlayabilmek için yapıldı.

Güneş ışını, kırılma indisi tablo değerine eşit olan bir cam yüzeye düşerse, birkaç şekilde değiştirilebilir:

• 1. Üstüne, kırılma indeksinin camınkinden daha yüksek olacağı bir film yapıştırın. Bu prensip, yolcu konforunu artırmak ve sürücünün yolu daha net görmesini sağlamak için araba camlarının renklendirilmesinde kullanılır. Ayrıca film ultraviyole radyasyonu da sınırlayacaktır.
• 2. Camı boyayla boyayın. Ucuz güneş gözlüğü üreticilerinin yaptığı da budur ancak bunun görme duyunuza zarar verebileceğini unutmayın. İyi modellerde camlar özel bir teknoloji kullanılarak hemen renkli olarak üretilir.
• 3. Bardağı bir miktar sıvıya batırın. Bu yalnızca deneyler için kullanışlıdır.

Işık ışını camdan geçerse, bir sonraki malzeme üzerindeki kırılma indisi, tablo değerlerinin birbiriyle karşılaştırılmasıyla elde edilebilecek bağıl katsayı kullanılarak hesaplanır. Bu hesaplamalar pratik veya deneysel yük taşıyan optik sistemlerin tasarımında oldukça önemlidir. Burada hatalara izin verilmiyor çünkü bunlar tüm cihazın arızalanmasına neden olacak ve daha sonra onunla alınan veriler işe yaramaz hale gelecektir.

Kırılma indisi ile ışığın camdaki hızını belirlemek için, vakumdaki hızın mutlak değerini kırılma indisine bölmeniz gerekir. Vakum referans ortamı olarak kullanılır, çünkü ışık ışınlarının belirli bir yörünge boyunca engelsiz hareketine müdahale edebilecek herhangi bir maddenin bulunmaması nedeniyle kırılma burada etkili değildir.

Hesaplanan herhangi bir göstergede, kırılma indisi her zaman birden büyük olduğundan hız referans ortamdan daha düşük olacaktır.

Optik problemlerini çözerken genellikle camın, suyun veya başka bir maddenin kırılma indisini bilmek gerekir. Üstelik farklı durumlarda bu miktarın hem mutlak hem de göreceli değerleri söz konusu olabilir.

İki çeşit kırılma indisi

Öncelikle bu sayının neyi gösterdiğiyle ilgili: Şu veya bu şeffaf ortamın ışığın yayılma yönünü nasıl değiştirdiği. Üstelik bir elektromanyetik dalga boşluktan gelebilir ve o zaman camın veya başka bir maddenin kırılma indisine mutlak denilecektir. Çoğu durumda değeri 1 ila 2 arasındadır. Sadece çok nadir durumlarda kırılma indisi ikiden büyüktür.

Eğer nesnenin önünde boşluktan daha yoğun bir ortam varsa o zaman göreceli bir değerden söz edilir. Ve iki mutlak değerin oranı olarak hesaplanır. Örneğin su camının bağıl kırılma indisi, cam ve suyun mutlak değerlerinin oranına eşit olacaktır.

Her durumda, Latince "en" - n harfiyle gösterilir. Bu değer aynı isimdeki değerlerin birbirine bölünmesiyle elde edilir, dolayısıyla adı olmayan bir katsayıdır.

Kırılma indisini hesaplama formülü nedir?

Geliş açısını "alfa" olarak alırsak ve kırılma açısını "beta" olarak belirlersek, kırılma indisinin mutlak değerinin formülü şu şekilde görünür: n = sin α / sin β. İngiliz dili literatüründe sıklıkla farklı bir tanım bulabilirsiniz. Gelme açısı i ve kırılma açısı r olduğunda.

Cam ve diğer şeffaf ortamlarda ışığın kırılma indisinin nasıl hesaplanacağına dair başka bir formül daha vardır. Işığın boşluktaki hızıyla ve onunla bağlantılıdır, ancak zaten söz konusu maddede bulunmaktadır.

O zaman şöyle görünür: n = c/νλ. Burada c ışığın boşluktaki hızı, ν şeffaf ortamdaki hızı ve λ dalga boyudur.

Kırılma indisi neye bağlıdır?

Işığın söz konusu ortamda yayılma hızına göre belirlenir. Bu bakımdan hava, boşluğa çok yakındır, bu nedenle içinde yayılan ışık dalgaları pratikte orijinal yönlerinden sapmaz. Bu nedenle, cam havanın veya havaya bitişik başka bir maddenin kırılma indeksi belirlenirse, ikincisi şartlı olarak vakum olarak alınır.

Başka herhangi bir ortamın kendine has özellikleri vardır. Farklı yoğunlukları vardır, kendi sıcaklıkları ve elastik gerilmeleri vardır. Bütün bunlar ışığın bir madde tarafından kırılmasının sonucunu etkiler.

Dalga yayılımının yönünü değiştirmede en az rol, ışığın özellikleri tarafından oynanmaz. Beyaz ışık kırmızıdan mora kadar pek çok renkten oluşur. Spektrumun her bir kısmı kendi yolunda kırılır. Dahası, spektrumun kırmızı kısmının dalgasına ilişkin göstergenin değeri her zaman geri kalanından daha az olacaktır. Örneğin, TF-1 camının kırılma indisi, spektrumun kırmızıdan mor kısmına kadar sırasıyla 1,6421 ile 1,67298 arasında değişmektedir.

Farklı maddeler için örnek değerler

İşte bir ışının boşluktan (havaya eşdeğer) başka bir maddeden geçerken mutlak değerleri yani kırılma indisi değerleri.

Camın diğer ortamlara göre kırılma indeksinin belirlenmesi gerekiyorsa bu rakamlar gerekli olacaktır.

Problemlerin çözümünde başka hangi nicelikler kullanılır?

Tam yansıma. Işığın daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama geçmesiyle oluşur. Burada, geliş açısının belirli bir değerinde, dik açıda kırılma meydana gelir. Yani ışın iki ortamın sınırı boyunca kayar.

Toplam yansımanın sınır açısı, ışığın daha az yoğun bir ortama kaçmadığı minimum değerdir. Bundan daha azı - kırılma meydana gelir ve daha fazlası - ışığın hareket ettiği ortama yansıma olur.

Görev 1

Durum. Camın kırılma indisi 1,52'dir. Işığın yüzeyler arasındaki arayüzden tamamen yansıdığı sınır açısını belirlemek gerekir: cam ile hava, su ile hava, cam ile su.

Su için tabloda verilen kırılma indisi verilerini kullanmanız gerekecektir. Hava için birliğe eşit alınır.

Her üç durumda da çözüm, aşağıdaki formülü kullanan hesaplamalara indirgenir:

sin α 0 / sin β = n 1 / n 2, burada n 2, ışığın yayıldığı ortamı ve n 1, ışığın nüfuz ettiği ortamı belirtir.

α 0 harfi sınırlama açısını belirtir. β açısının değeri 90 derecedir. Yani sinüsü birlik olacaktır.

İlk durum için: sin α 0 = 1 /n cam, bu durumda sınırlama açısı 1 /n camın ark sinüsüne eşittir. 1/1,52 = 0,6579. Açı 41,14°'dir.

İkinci durumda, ark sinüsünü belirlerken suyun kırılma indisinin değerini değiştirmeniz gerekir. Suyun 1 / n fraksiyonu 1 / 1,33 \u003d 0,7519 değerini alacaktır. Bu, 48,75° açısının ark sinüsüdür.

Üçüncü durum n su ve n cam oranıyla açıklanmaktadır. Kesir için ark sinüsünün hesaplanması gerekecektir: 1,33 / 1,52, yani 0,875 sayısı. Sınır açısının değerini ark sinüsüne göre buluyoruz: 61.05°.

Cevap: 41,14°, 48,75°, 61,05°.

Görev #2

Durum. Su dolu bir kaba cam prizma daldırılır. Kırılma indisi 1,5'tir. Prizma dik bir üçgene dayanmaktadır. Büyük bacak tabana dik, ikincisi ise ona paraleldir. Bir ışık ışını normalde prizmanın üst yüzüne gelir. Işığın kabın tabanına dik olan bacağa ulaşıp prizmadan çıkması için yatay bacak ile hipotenüs arasındaki en küçük açı ne olmalıdır?

Işının prizmayı anlatılan şekilde terk etmesi için, iç yüze (prizmanın kesitindeki üçgenin hipotenüsü olan) sınırlayıcı bir açıyla düşmesi gerekir. Yapı gereği, bu sınırlayıcı açının bir dik üçgenin gerekli açısına eşit olduğu ortaya çıkar. Işığın kırılma yasasından, sınırlayıcı açının sinüsünün 90 derecelik sinüse bölünmesinin iki kırılma indeksinin: suyun cama oranına eşit olduğu ortaya çıkıyor.

Hesaplamalar sınırlama açısı için şu değeri ortaya çıkarır: 62°30´.

Maddeler - ışığın (elektromanyetik dalgalar) vakumdaki ve belirli bir ortamdaki faz hızlarının oranına eşit bir değer. Ayrıca ses dalgaları gibi diğer dalgaların kırılma indisinden de bahsediyorlar.

Kırılma indisi, maddenin özelliklerine ve radyasyonun dalga boyuna bağlıdır; bazı maddeler için kırılma indisi, elektromanyetik dalgaların frekansı düşük frekanslardan optik ve ötesine değiştiğinde oldukça güçlü bir şekilde değişir ve ayrıca bazı durumlarda daha da keskin bir şekilde değişebilir. frekans ölçeğinin alanları. Varsayılan genellikle optik aralık veya bağlama göre belirlenen aralıktır.

Kırılma indisinin ışığın yönüne ve polarizasyonuna bağlı olduğu optik olarak anizotropik maddeler vardır. Bu tür maddeler oldukça yaygındır, özellikle bunların tümü, kristal kafesin yeterince düşük simetrisine sahip kristallerin yanı sıra mekanik deformasyona maruz kalan maddelerdir.

Kırılma indisi, ortamın manyetik ve geçirgenliklerinin çarpımının kökü olarak ifade edilebilir.

(İlgi konusu frekans aralığı için manyetik geçirgenlik ve geçirgenlik değerlerinin, örneğin optik olanın, bu büyüklüklerin statik değerlerinden büyük ölçüde farklı olabileceği dikkate alınmalıdır).

Kırılma indeksini ölçmek için manuel ve otomatik refraktometreler .

Bir ortamın kırılma indisinin ikinci ortamın kırılma indisine oranına denir. bağıl kırılma indeksi birinci çevrenin ikinciyle ilişkisi. Koşu için:

sırasıyla birinci ve ikinci ortamdaki ışığın faz hızları nerede ve nerededir. Açıkçası, ikinci ortamın birinciye göre göreceli kırılma indisi şuna eşit bir değerdir:

Bu değer, ceteris paribus, ışın daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama geçtiğinde genellikle birden küçüktür ve ışın daha az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama (örneğin, bir gazdan veya bir gazdan) geçerken birden fazla olur. vakumdan sıvıya veya katıya). Bu kuralın istisnaları vardır ve bu nedenle çevreyi çağırmak gelenekseldir. optik olarak diğerinden daha fazla veya daha az yoğun (bir ortamın opaklığının bir ölçüsü olan optik yoğunlukla karıştırılmamalıdır).

Havasız uzaydan bir ortamın yüzeyine düşen bir ışın, başka bir ortamdan üzerine düştüğünden daha güçlü bir şekilde kırılır; Havasız uzaydan bir ortama gelen ışının kırılma indisine denir. mutlak kırılma indisi veya basitçe belirli bir ortamın kırılma indisi, bu, tanımı makalenin başında verilen kırılma indisidir. Normal koşullar altında hava da dahil olmak üzere herhangi bir gazın kırılma indeksi, sıvıların veya katıların kırılma indekslerinden çok daha azdır, bu nedenle yaklaşık olarak (ve nispeten iyi bir doğrulukla) mutlak kırılma indeksi, havaya göre kırılma indeksinden değerlendirilebilir.

Bazı maddeler için, elektromanyetik dalgaların frekansı düşük frekanslardan optik ve ötesine değiştiğinde kırılma indisi oldukça güçlü bir şekilde değişir ve ayrıca frekans ölçeğinin belirli alanlarında daha da keskin bir şekilde değişebilir. Varsayılan genellikle optik aralık veya bağlama göre belirlenen aralıktır.

Bir ortamın kırılma indisinin ikinci ortamın kırılma indisine oranına denir. bağıl kırılma indeksi birinci çevrenin ikinciyle ilişkisi. Koşu için:

sırasıyla birinci ve ikinci ortamdaki ışığın faz hızları nerede ve nerededir. Açıkçası, ikinci ortamın birinciye göre göreceli kırılma indisi şuna eşit bir değerdir:

Bu değer, ceteris paribus, ışın daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun bir ortama geçtiğinde genellikle birden küçüktür ve ışın daha az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama (örneğin, bir gazdan veya bir gazdan) geçerken birden fazla olur. vakumdan sıvıya veya katıya). Bu kuralın istisnaları vardır ve bu nedenle çevreyi çağırmak gelenekseldir. optik olarak diğerinden daha fazla veya daha az yoğun (bir ortamın opaklığının bir ölçüsü olan optik yoğunlukla karıştırılmamalıdır).

Havasız uzaydan bir ortamın yüzeyine düşen bir ışın, başka bir ortamdan üzerine düştüğünden daha güçlü bir şekilde kırılır; Havasız uzaydan bir ortama gelen ışının kırılma indisine denir. mutlak kırılma indisi veya basitçe belirli bir ortamın kırılma indisi, bu, tanımı makalenin başında verilen kırılma indisidir. Normal koşullar altında hava da dahil olmak üzere herhangi bir gazın kırılma indeksi, sıvıların veya katıların kırılma indekslerinden çok daha azdır, bu nedenle yaklaşık olarak (ve nispeten iyi bir doğrulukla) mutlak kırılma indeksi, havaya göre kırılma indeksinden değerlendirilebilir.

Örnekler

Bazı ortamların kırılma indisleri tabloda verilmiştir.

Negatif kırılma indisine sahip malzemeler

• dalgaların faz ve grup hızları farklı yönlere sahiptir;
• optik sistemler ("süper mercekler") oluştururken, mikroskopların çözünürlüğünü onların yardımıyla arttırırken, nano ölçekli mikro devreler oluştururken, optik bilgi taşıyıcıları üzerindeki kayıt yoğunluğunu arttırırken kırınım sınırının üstesinden gelmek mümkündür.

Ayrıca bakınız

• Kırılma indisini ölçmek için daldırma yöntemi.

Notlar

Bağlantılar

• RefraactiveIndex.INFO kırılma indisi veritabanı

Wikimedia Vakfı. 2010.

• Belfort
• Saksonya-Anhalt

Diğer sözlüklerde "Kırılma indeksi" nin ne olduğunu görün:

KIRILMA İNDİSİ- ışığın boşluktaki hızının ortamdaki hızına oranı (mutlak kırılma indisi). 2 ortamın bağıl kırılma indisi, ışığın arayüze düştüğü ortamdaki ışığın hızının ikinci ortamdaki ışık hızına oranıdır ... ... Büyük Ansiklopedik Sözlük

KIRILMA İNDİSİ Modern Ansiklopedi

Kırılma indisi- KIRILMA İNDİSİ, ortamı karakterize eden ve ışığın boşluktaki hızının ortamdaki ışık hızına oranına eşit olan bir değer (mutlak kırılma indisi). Kırılma indisi n, dielektrik e ve manyetik geçirgenliğe m bağlıdır ... ... Resimli Ansiklopedik Sözlük

KIRILMA İNDİSİ- (bkz. KIRILMA GÖSTERGESİ). Fiziksel Ansiklopedik Sözlük. Moskova: Sovyet Ansiklopedisi. Genel Yayın Yönetmeni A. M. Prokhorov. 1983... Fiziksel Ansiklopedi

kırılma indisi- 1. Gelen dalganın hızının kırılan dalganın hızına oranı. 2. İki ortamdaki ses hızlarının oranı. [Tahribatsız muayene sistemi.… … Teknik Çevirmen El Kitabı

kırılma indisi- ışığın boşluktaki hızının ortamdaki hızına oranı (mutlak kırılma indisi). İki ortamın bağıl kırılma indisi, ışığın arayüze düştüğü ortamdaki ışığın hızının, ışığın ... ... hızına oranıdır. ansiklopedik sözlük

kırılma indisi- lūžio rodiklis statusas T sritis automatika atitikmenys: engl. kırılma indeksi; Kırılma indeksi; kırılma indisi vok. Brechungsindex, m; Brechungsverhältnis, n; Brechungszahl, f; Brechzahl, f; Refraktionsindex, m rus. kırılma indisi, m; … Otomatik terminų žodynas

kırılma indisi- Medžiagos konstanta'nın kimyasal apibrėžtis durumlarını kontrol etmek, en iyi sonuçları elde etmek için bir çözümdür. atitikmenys: ingilizce. kırılma indeksi; Kırılma indeksi; Kırılma indeksi müh. kırılma indisi; kırılma indisi; ... ... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

kırılma indisi- lūžio rodiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis fazinio greicio terpėje… …

kırılma indisi- T sritis Standartları ve Metroloji Apibrėžtis Medžiagos parametreleri, apibūdinantis jos savybę laužti šviesos bangas. atitikmenys: ingilizce. Kırılma indeksi; kırılma indisi vok. Brechungsindex, m rus. indeks… … Metrologijos terminų žodynas'ın kullanımı

Kitabın

• Kuantum. Popüler bilim fiziği ve matematik dergisi. 07/2017 , Mevcut değil. Eğer matematik ve fizikle ilgileniyorsanız ve problem çözmeyi seviyorsanız popüler bilimsel fizik ve matematik dergisi KVANT arkadaşınız ve yardımcınız olacak. 1970'den beri yayınlanıyor ve ... 50 rubleye satın alın e-Kitap

Bu makale, kırılma indisi gibi bir optik kavramının özünü ortaya koymaktadır. Bu değeri elde etmeye yönelik formüller verilmiş, elektromanyetik dalganın kırılma olgusunun uygulamasına kısa bir genel bakış verilmiştir.

Görme yeteneği ve kırılma indeksi

Medeniyetin şafağında insanlar şu soruyu sordular: Göz nasıl görüyor? Bir kişinin çevredeki nesneleri hissederek ışınlar yaydığı veya tam tersine her şeyin bu tür ışınlar yaydığı ileri sürülmüştür. Bu sorunun cevabı on yedinci yüzyılda verildi. Optikte bulunur ve kırılma indisinin ne olduğu ile ilgilidir. Çeşitli opak yüzeylerden yansıyan ve şeffaf olanlarla sınırda kırılan ışık, kişiye görme olanağı verir.

Işık ve kırılma indeksi

Gezegenimiz Güneş'in ışığıyla örtülüyor. Ve mutlak kırılma indisi gibi bir kavram tam da fotonların dalga doğasıyla ilişkilendirilir. Bir foton boşlukta yayılırken hiçbir engelle karşılaşmaz. Gezegende ışık birçok farklı yoğun ortamla karşılaşır: atmosfer (bir gaz karışımı), su, kristaller. Elektromanyetik bir dalga olan ışık fotonlarının boşlukta tek faz hızı vardır (burada C) ve ortamda - başka bir (belirtilen) v). Birinci ve ikincinin oranına mutlak kırılma indisi denir. Formül şuna benzer: n = c / v.

Faz hızı

Elektromanyetik ortamın faz hızının bir tanımını vermeye değer. Aksi halde kırılma indisinin ne olduğunu anlayın N, yasaktır. Işığın fotonu bir dalgadır. Bu, salınan bir enerji paketi olarak temsil edilebileceği anlamına gelir (bir sinüzoidin bir bölümünü hayal edin). Faz - bu, dalganın belirli bir zamanda geçtiği sinüzoidin segmentidir (bunun kırılma indisi gibi bir miktarı anlamak için önemli olduğunu unutmayın).

Örneğin, bir faz maksimum bir sinüzoid veya eğiminin bir kısmı olabilir. Bir dalganın faz hızı, o fazın hareket ettiği hızdır. Kırılma indisinin tanımının açıkladığı gibi, bir vakum ve bir ortam için bu değerler farklılık gösterir. Üstelik her ortamın bu miktarın kendine ait bir değeri vardır. Herhangi bir şeffaf bileşiğin bileşimi ne olursa olsun, diğer tüm maddelerden farklı bir kırılma indeksi vardır.

Mutlak ve bağıl kırılma indisi

Mutlak değerin boşluğa göre ölçüldüğü yukarıda zaten gösterilmiştir. Ancak gezegenimizde bu zordur: Işık daha çok hava ve su veya kuvars ve spinel sınırına çarpar. Yukarıda belirtildiği gibi bu ortamların her birinin kırılma indisi farklıdır. Havada, bir ışık fotonu bir yön boyunca hareket eder ve bir faz hızına (v 1) sahiptir, ancak suya girdiğinde yayılma yönünü ve faz hızını (v 2) değiştirir. Ancak bu yönlerin her ikisi de aynı düzlemde yer almaktadır. Bu, çevredeki dünyanın görüntüsünün gözün retinasında veya kameranın matrisinde nasıl oluştuğunu anlamak için çok önemlidir. İki mutlak değerin oranı bağıl kırılma indisini verir. Formül şuna benzer: n 12 \u003d v 1 / v 2.

Peki ya ışık tam tersine sudan çıkıp havaya girerse? Daha sonra bu değer n 21 = v 2 / v 1 formülü ile belirlenecektir. Göreceli kırılma indekslerini çarparken n 21 * n 12 \u003d (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) \u003d 1 elde ederiz. Bu oran herhangi bir ortam çifti için geçerlidir. Bağıl kırılma indisi, geliş ve kırılma açılarının sinüslerinden bulunabilir n 12 = sin 1 / sin 2. Açıların normalden yüzeye doğru sayıldığını unutmayın. Normal, yüzeye dik olan bir çizgidir. Yani soruna bir açı verilirse α yüzeye göre düşüyorsa (90 - α)'nın sinüsü dikkate alınmalıdır.

Kırılma indisinin güzelliği ve uygulamaları

Sakin, güneşli bir günde gölün dibinde parıltı parlıyor. Koyu mavi buz kayayı kaplıyor. Bir kadının elindeki elmas binlerce kıvılcım saçar. Bu fenomen, şeffaf ortamın tüm sınırlarının göreceli bir kırılma indisine sahip olmasının bir sonucudur. Estetik zevkin yanı sıra bu olgu pratik uygulamalar için de kullanılabilir.

İşte bazı örnekler:

• Bir cam mercek, bir güneş ışığı ışınını toplar ve çimleri ateşe verir.
• Lazer ışını hastalıklı organa odaklanır ve gereksiz dokuyu keser.
• Güneş ışığı eski bir vitray pencerede kırılarak özel bir atmosfer yaratmaktadır.
• Mikroskop çok küçük detayları büyütür
• Spektrofotometre lensleri, incelenen maddenin yüzeyinden yansıyan lazer ışığını toplar. Böylece yeni malzemelerin önce yapısını, sonra özelliklerini anlamak mümkün oluyor.
• Hatta bilginin şimdiki gibi elektronlar tarafından değil, fotonlar tarafından iletileceği bir fotonik bilgisayar projesi bile var. Böyle bir cihaz için mutlaka kırılma elemanlarına ihtiyaç duyulacaktır.

Dalgaboyu

Ancak Güneş bize sadece görünür spektrumda foton sağlamakla kalmıyor. Kızılötesi, morötesi, X-ışını aralıkları insan gözüyle algılanmaz ancak hayatımızı etkiler. IR ışınları bizi sıcak tutar, UV fotonları üst atmosferin iyonize olmasını sağlar ve bitkilerin fotosentez yoluyla oksijen üretmesini sağlar.

Ve kırılma indisinin eşit olduğu şey yalnızca sınırın bulunduğu maddelere değil, aynı zamanda gelen radyasyonun dalga boyuna da bağlıdır. Hangi değere atıfta bulunulduğu genellikle bağlamdan anlaşılır. Yani, eğer kitap X-ışınlarını ve onun bir kişi üzerindeki etkisini ele alıyorsa, o zaman N orada bu aralık için tanımlanmıştır. Ancak aksi belirtilmedikçe genellikle elektromanyetik dalgaların görünür spektrumu kastedilmektedir.

Kırılma indisi ve yansıma

Yukarıda da anlaşılacağı üzere şeffaf ortamlardan bahsediyoruz. Örnek olarak havayı, suyu, pırlantayı gösterdik. Peki ya ahşap, granit, plastik? Onlar için kırılma indisi diye bir şey var mı? Cevap karmaşık ama genel olarak evet.

Öncelikle ne tür bir ışıkla karşı karşıya olduğumuzu düşünmeliyiz. Görünür fotonlara karşı opak olan ortamlar, X-ışını veya gama radyasyonu ile kesilir. Yani, eğer hepimiz süpermen olsaydık, etrafımızdaki tüm dünya bizim için şeffaf olurdu, ancak değişen derecelerde. Örneğin, betondan yapılmış duvarlar jöleden daha yoğun olmayacak ve metal donanımlar daha yoğun meyve parçalarına benzeyecektir.

Diğer temel parçacıklar olan müonlara göre gezegenimiz genel olarak tamamen şeffaftır. Bir zamanlar bilim adamları, varlıklarının gerçekliğini kanıtlamak için pek çok sorun çıkardılar. Her saniye milyonlarca müon bizi deliyor ancak tek bir parçacığın maddeyle çarpışma ihtimali çok küçük ve bunu düzeltmek çok zor. Bu arada Baykal yakında müonların "yakalanacağı" bir yer olacak. Derin ve berrak suyu bunun için idealdir; özellikle kış aylarında. Önemli olan sensörlerin donmaması. Bu nedenle, örneğin x-ışını fotonları için betonun kırılma indisi anlamlıdır. Ayrıca, bir maddenin X-ışını ışınlaması, kristallerin yapısını incelemek için en doğru ve önemli yöntemlerden biridir.

Matematiksel anlamda, belirli bir aralıkta opak olan maddelerin hayali bir kırılma indisine sahip olduğunu da hatırlamakta fayda var. Son olarak, bir maddenin sıcaklığının da onun şeffaflığını etkileyebileceğini anlamak gerekir.