Design a site like this with WordPress.com
Get started

Լույսի բեկման օրենք

Եթե միջավայրը անհամասեռ է, ապա լույսը տարածվում է ոչ ուղղագիծ:Երկու  միջավայրերի բաժանման սահմանին լուսային ճառագայթի էներգիան կարող է մասամբ կլանվել, մասամբ անդրադառնալ, իսկ եթե երկրորդ միջավայրը թափանցիկ է, նաև մասամբ անցնել այդ միջավայր՝ փոխելով տարածման ուղղությունը:Լույսի ճառագայթի ուղղության փոփոխությունը մի միջավայրից մյուսին անցնելիս, կոչվում է լույսի բեկում:

98GXxY-iloveimg-cropped-iloveimg-cropped.gif

Դիտարկենք երկու թափանցիկ միջավայրերի բաժանման սահմանին ընկնող AO ճառագայթի ընթացքը երկրորդ միջավայրում: Դա կարելի է իրականացնել օպտիկական սկավառակի միջոցով, որի կենտրոնում հայելու փոխարեն այս անգամ ամրացված է ապակուց, կամ այլ թափանցիկ նյութից պատրաստած կիսագլան: 

Fénytörés.jpg

 Ընկնող ճառագայթի՝ AO և անկման կետում երկրորդ միջավայրի (ապակու) մակերևույթին տարված MN նորմալի միջև կազմած անկյունը՝ ∠MOA-ն կոչվում է անկման անկյուն և նշանակվում α տառով:Երկրորդ միջավայր անցած, իր տարածման ուղղությունը փոխած OEճառագայթին անվանում են բեկված ճառագայթ:Բեկված ճառագայթի և նույն MNնորմալի միջև կազմած անկյունը ∠NOE-ն կոչվում է բեկման անկյուն և նշանակվում է β տառով:

image026 - Copy.png

 Փորձը ցույց է տալիս, որ եթե ընկնող AO ճառագայթը գնվում է սկավառակի հարթության վրա, ապա բեկված OEճառագայթը նույնպես կգտնվի նույն հարթության մեջ: Փորձ ցույց է տալիս նաև, որ երկրորդ միջավայրից (ապակուց) դուրս գալիս լուսային ճառագայթը այլևս չի բեկվում, քանի որ ընկնում է գնդաձև մակերևույթին ուղղահայաց: Մակերևույթին ուղղահայաց ընկնող ճառագայթը չի բեկվում:Կատարելով բազմաթիվ փորձեր և չափելով α անկման և β բեկման անկյունները, կարելի է համոզվել, որ այդ անկյունների սինուսների հարաբերությունը տվյալ երկու միջավայրերի համար հաստատուն մեծություն է: Այն կախված չէ անկման անկյունից և հավասար է այդ երկու միջավայրերում լույսի տարածման արագությունների հարաբերությանը: sinα/sinβ=V1/V2 (1) այտեղ V1-ը լույսի արագությունն է առաջին միջավայրում (օդում), իսկ V2-ը՝ երկրորդ միջավայրում (ապակու մեջ): Ընդհանրացնելով փորձնական արդյունքները կարելի է սահմանել լույսի բեկման օրենքըԸնկնող ճառագայթըբեկված ճառագայթը և անկման կետում երկու միջավայրերի բաժանման սահմանին տարված նորմալը գտնվում են նույն հարթության մեջ:Անկման անկյան սինուսի հարաբերությունը բեկման անկյան սինուսին հաստատուն մեծություն է տվյալ երկու միջացվայրերի համար: sinαsinβ=const  Լույսի բեկման օրենքը հայտնաբերել է հոլանդացի ֆիզիկոս Վիլեբրորդ Սնելիուսը (1580-1626 թթ.): 

snell.gif

 Օպտիկապես թափանցիկ միջավայրերը կարելի է բնութագրել ֆիզիկական մեծությամբ, որը կոչվում է բեկման ցուցիչՄիջավայրի բեկման ցուցիչ, կամ բացարձակ բեկման ցուցիչ կոչվում է վակումում և տվյալ միջավայրում լույսի տարածման արագությունների հարաբերությունըn=cvԱյստեղ n-ը տվյալ միջավայրի բեկման ցուցիչն է, c-ն լույսի արագությունն է վակումում, իսկ  v-ն` լույսի արագությունը տվյալ միջավայրում: Սահմանումից հետևում է, որ միջավայրի բեկման ցուցիչը ցույց է տալիս, թե լույսի տարածման արագությունը տվյալ միջավայրում քանի անգամ է փոքր տվյալ միջավայրում լույսի տարածման արագությունից:Քանի որ c-ն միշտ մեծ է v-ից, հետևաբար միջավայրի բեկման ցուցիչը միշտ 1-ից մեծ, անչափողական մեծություն է: Տարբեր օպտիկապես թափանցիկ միջավայրերի բեկման ցուցիչների արժեքները բերված են աղյուսակում: 

Screenshot_8.png

 Աղյուսակից երևում է, որ օդում լույսի բեկման ցուցիչը շատ քիչ է տարբերվում 1-ից և հաշվարկներում վերցվում է 1: Որքան մեծ է տվյալ միջավայրի բեկման ցուցիչը այնքան այն համարվում է օպտիկապես խիտ, որքան փոքր, այնքան օպտիկապես նոսր: Աղյուսակից երևում է, որ ամենամեծ բեկման ցուցիչը ունի ալմաստը, հետևաբար նա օպտիկապես ամենախիտն է: 

ElBzDg-iloveimg-cropped.gif

 Լույսի բեկման օրենքը կարելի է ներկայացնել նաև բեկման ցուցիչների միջոցով, հաշվի առնելով բեկման ցուցիչի սահմանումը, որից հետևում է՝ v1=cn1, իսկ v2=cn2 Տեղադրելով այս արտահատությանները (1) բանաձևի մեջ կստանանք՝ sinα/sinβ=n2/n1 (2) n=n2n1 մեծությանը անվանում են հարաբերական բեկման ցուցիչ, որն արդեն կարող է ընդունել ցանկացած արժեք: Եթե ճառագայթը օպտիկապես ավելի նոսր միջավայրից անցնում է ավելի խիտ միջավայր, օրինակ՝ օդից — ջուր, ապա քանի որ n2>n1, ուրեմն sinβ<sinα, որից հետևում է՝ β<α, ինչպես պատկերված է նկարում: 

photo.jpg

 Իսկ եթե ճառագայթը օպտիկապես խիտ միջավայրից է անցնում նոսր միջավայր, այսինքն n1>n2, օրինակ՝ ապակուց — օդ, ապա բեկման օրենքից հետևում է, որ sinα<sinβ: Այսինքն՝ α<β, այնպես ինչպես պատկերված է նկարում: 

12.png

 Լույսի բեկմամբ են բացատրվում բազմաթիվ օպտիկական երևույթներ. բերենք դրանցից մի քանիսը՝ 1. ջրամբարի խորությունը մեզ թվում է ավելի փոքր քան իրականում է,   

Screenshot_3.jpg

  2. ջրով լի բաժակի մեջ մտցված ձողիկը թվում է կոտրված, 

Screenshot_4.png

 3. հորիզոնի նկատմամբ Արեգակի և աստղերի դիրքը թվում է իրականից ավելի բարձր, իսկ Արեգակի չափերն ավելի մեծ, երբ այն հորիզոնին մոտ է: 

sun1b.jpg

 4. մթնոլորտի անհամասեռությամբ և նրանում լույսի բեկմամբ է պայմանավորված աստղերի առկայծումը և օդատեսիլի (միրաժ) առաջացումը: 

mirazh_v_pustyne.jpg

Leave a comment

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: