Особенности явления преломления света с точки зрения физики. Преломление воды


Почему под водой предметы кажутся больше? Клуб почемучек :: Это интересно!

В сегодняшнем выпуске я буду отвечать на вопрос мамы  Риты и ее дочки Ани: "Почему абрикосы в банке кажутся большими?"

Во время закатки абрикос на зиму, Рита с Аней заметили, что в банке размеры фруктов значительно увеличились. Думаю, многие дети во время купания в ванной или на море тоже замечали, что размеры под водой кажутся больше, чем на самом деле. Кроме того, те, кто хоть раз пытался что-нибудь достать из-под воды замечал, что расстояния в воде обманчивы. Почему так происходит, я и расскажу в сегодняшнем занятии.

опыты по преломлению

Давайте проведем опыт и проверим, действительно ли предметы увеличиваются? Абрикосового компота дома у нас не нашлось, поэтому мы взяли вместо них небольшие мячики.
Материалы для опыта
Почему под водой предметы больше
Измеряем линейкой видимую ширину мячика(чтобы плоской линейкой измерить выпуклый шарик, надо во время измерения зажмурить один глаз)
Почему под водой предметы больше
Если малыш еще не умеет измерять по линейке, можно для наглядности взять бумажную полоску и отмечать ширину маркером)
Почему под водой предметы больше
Кладем мячик в пустую банку и сравниваем его ширину с отметкой на бумажке. Его размер остался практически тем же, что и  был. Значит, сама банка тут не важна.
Почему под водой предметы больше
Доливаем в банку воду и снова проверяем ширину. Видимый размер мячика значительно увеличился! Он "вырос" где-то на четвертинку. И все благодаря тому, что мы смотрим на него через воду.
Да и без измерений видно, что шарики в банке стали выглядеть гораздо больше
Виновато во всем преломление света. Хотя выпуклый бок банки тоже вносит свой вклад. Он дополнительно увеличивает и к тому же искривляет изображения предметов, расположенных внутри банки. Но как мы узнали, это вклад не так значителен, как то, что дает преломление света в воде. Что же такое это самое "преломление"?

Преломление света - это изменение направления распространения света при прохождении через границу раздела двух сред. А если сказать проще, то происходит следующее. Лучи солнечного света, падая на банку и абрикосы в ней, отражаются, и часть этих отраженных лучей попадает нам в глаз. Под воздействием света сетчатка глаза (специальный светочувствительный слой) посылает сигналы в мозг, и там формируется изображение банки с абрикосами. А мы говорим "глаз видит". Лучи света обычно попадают к нам в глаз по воздуху. Без всяких отклонений. Поэтому мы видим предметы такими, какие они есть. Но если лучик проходит через разные среды (т.е. разные вещества: например, воздух и воду, воду и стекло и т.д.), то он отклоняется от своего пути. И попадает на сетчатку глаза не там, где должен быть, а чуть-чуть в стороне. Вот и получается, что мы видим предмет чуть-чуть больше (или меньше, это уже от сред зависит), чем он есть на самом деле.

преломление схема Давайте познакомимся поближе с преломлением света в разных средах и проведем несколько простых и эффектных опытов. демонстрирующих его свойства.

Опыт 1. Палочка сломалась? Самое простое - это опустить в стакан с водой палочку или ложку и посмотреть, что с ней случилось. Она сломалась? Нет, это и есть "преломление". Лучи света от той части соломинки, которая находится над водой формируют изображение соломинки в глазу немного дальше, чем те, которые идут от подводной части. Вот и получается, что эти две части перестали совпадать.

опыт на преломление света
Демонстрация преломления света
Опыт 2. Как сделать видимым дно чашки? Второй опыт даже не опыт, а фокус. Попросите малыша приклеить кусочек пластилина ко дну чашки (1). Пусть он сядет так, чтобы дно чашки и приклеенный кусочек ему не были видны (2). И объявите ему, что вы сможете с помощью волшебной воды сделать так, что он увидит кусочек пластилина не сходя с места. Раз-два-три, наливаем воды. Кусочек пластилина и вправду стал виден! Спросите малыша, понял ли он, как это произошло? Все дело опять в преломлении света на границе воздух-вода. Сначала лучи света от пластилина в глаз не попадали, им мешал бортик чашки. А когда мы налили воду, они стали отклонятся и проходить выше бортика чашки. Поэтому и пластилин стал виден.
опыты с преломлением для детей
Как сделать видимым дно чашки при помощи преломления
Опыт 3. Преломление в разных средах Преломление может происходить не только на границе вода-воздух, но и масло-воздух. например. Давайте посмотрим, одинаково ли это происходит? Нальем в один стаканчик воду, в другую растительное масло и положим в стаканчики одинаковые палочки.
опыт на коэффициент преломления
В разных жидкостях преломление разное
Если присмотреться, то мы увидим, что в масле палочка "искривилась" сильнее, чем в воде. Значит, на границе  масло-воздух свет преломляется сильнее, чем на границе  вода-воздух. Физики в таких случаях говорят, что у масла коэффициент преломления выше, чем у воды. Посмотрим в специальных таблицах, то увидим, что так оно и есть. У воды коэффициент преломления - 1,334, а у подсолнечного масла - 1,47. У воздуха коэффициент преломления практически равен единице (а точнее, 1,000292), у стекла 1,5 - 1,6.

Мы видим прозрачные предметы только благодаря тому, что коэффициенты преломления воздуха и материала из которого они состоят (стекло, пластик, вода) различаются. Если бы мы сделали прозрачный материал, коэффициент преломления которого такой же как у воздуха, то он стал бы полностью невидимым!В одном детективном романе преступник так спрятал бриллиант, что его не могли найти полицейские сыщики. И только частный детектив догадался, что бриллиант лежит в аквариуме, где он совершенно не виден. Это могло произойти, если бриллиант был такой чистоты, что его коэффициент преломления совпал с коэффициентом преломления воды. Если у вас дома есть бриллианты, то можете попробовать сами провести такой опыт :) У нас нашелся только пластмассовый прозрачный кристалл, но при опускании его в воду он был прекрасно виден.Но если взять более подходящие среды, то может получиться очень интересный опыт.

Опыт 4. Фокус с исчезающим стаканом. Нам понадобится: Прозрачные стаканы - большой и маленький (маленький должен помещаться в большом)Подсолнечное масло.

Демонстрация:1. Берем маленький стакан, наполняем маслом и ставим его в большой. Стакан прекрасно видно, не правда ли?2. А теперь под слова заклинания начинаем доливать масло, пока оно не заполнит и большой стакан и не накроет маленький3. Мы видим, что маленький стакан полностью исчез, растворился в большом стакане с маслом. Как такое может быть?!

физический фокус с исчезновением стакана
Фокус с исчезновением стакана
Объяснение опыта: Конечно, никуда маленький стакан не исчез. Просто он стал невидимым в масле. Спросите малыша, почему? Правильно, потому что коэффициент преломления стекла и подсолнечного масла почти одинаковые.

Надеюсь, Рите с Аней понравятся эти опыты и фокусы :)А на следующей неделе я буду отвечать на вопрос "Что быстрее, машина или поезд?". Не пропустите очередной выпуск "Клуба почемучек"!

Другие опыты и эксперименты, которые можно делать прямо на кухне, можно посмотреть здесь: Откуда пенка на молоке?, Почему масло тает? (опыты с агрегатным состоянием и температурой плавления), Почему вода в море соленая (опыты с солью),  Почему молоко белое (6 опытов с молоком),  Почему фрукты в банке кажутся большими, чем на самом деле (опыты с преломлением), Почему оладьи получаются круглыми (опыты с поверхностным натяжением жидкостей)?, На каком хлебе плесень растет быстрее? (сравнительный эксперимент по выращиванию плесени), Что горячее: горячий чай с холодным молоком или холодный чай с горячим молоком?, Как люди научились печь хлеб (повторяем древний технологический процесс),  Опыты с куриным яйцом занятия по физике для детейА чтобы я ответила на ваши вопросы, вступайте в Клуб и задавайте их!

Для этого надо:

1) Поставить баннер на боковую панель вашего блога или сайта (код баннера можно взять, перейдя на страницу "Клуба почемучек"), а если блога нет, то дать ссылку на страницу Клуба в своих соц. сетях.

2) Прислать ваш вопрос мне на почту tavika2000 @ yandex.ua (убрать пробелы) с пометкой "Клуб почемучек".  

Среди всех присланных вопросов, независимо от того, опубликовала я на них ответ или нет, я разыгрываю призы.

Следующий розыгрыш состоится в первый день рождения "Клуба почемучек", который он отмечает 26 октября. Не пропустите!   Призом будет один из возрастных блоков моего платного проекта "Нескучная наука". Архив прошлых выпусков "Клуба почемучек" можно посмотреть ЗДЕСЬ.

Подписаться на новости Клуба можно прямо тут, заполнив форму рассылки.

После этого вам на почту будут приходить ссылки на новые выпуски "Клуба почемучек" и сообщения о розыгрышах призов.

Материалы по теме:
  • Показатель преломления (http://fotoatelier.ru/p/1342-pokazatel-prelomleniya.html)
  • Преломление. Википедия (http://ru.wikipedia.org/wiki/Преломление)
  • Свет в воде (http://sub.bestnet.ua/magazin/magazin_3/theor.html)

www.tavika.ru

Что такое показатель преломления стекла? И когда его необходимо знать? :: SYL.ru

При решении задач по оптике часто требуется знать показатель преломления стекла, воды или другого вещества. Причем в разных ситуациях могут быть задействованы как абсолютные, так и относительные значения этой величины.

показатель преломления вода стекло

Два вида показателя преломления

Сначала о том, что это число показывает: как изменяет направление распространения света та или иная прозрачная среда. Причем электромагнитная волна может идти из вакуума, и тогда показатель преломления стекла или другого вещества будет называться абсолютным. В большинстве случаев его величина лежит в пределах от 1 до 2. Только в очень редких случаях показатель преломления оказывается больше двух.

Если же перед предметом находится более плотная, чем вакуум, среда, то говорят уже об относительном значении. И рассчитывается он как отношение двух абсолютных величин. Например, относительный показатель преломления вода-стекло будет равен частному абсолютных величин для стекла и воды.

показатель преломления стекла

В любом случае она обозначается латинской буквой «эн» - n. Эта величина получается путем деления друг на друга одноименных величин, поэтому является просто коэффициентом, у которого нет наименования.

По какой формуле можно сосчитать показатель преломления?

Если принять угол падения за «альфа», а угол преломления обозначить «бэта», то формула абсолютного значения коэффициента преломления выглядит так: n = sin α/sin β. В англоязычной литературе часто можно встретить другое обозначение. Когда угол падения оказывается i, а преломления — r.

показатель преломления света в стекле

Существует еще другая формула того, как можно вычислить показатель преломления света в стекле и прочих прозрачных средах. Она связана со скоростью света в вакууме и ею же, но уже в рассматриваемом веществе.

Тогда она выглядит так: n = c/νλ. Здесь с — скорость света в вакууме, ν — его скорость в прозрачной среде, а λ — длина волны.

От чего зависит показатель преломления?

Он определяется той скоростью, с которой свет распространяется в рассматриваемой среде. Воздух в этом отношении очень близок к вакууму, поэтому световые волны в нем распространяются практически не отклоняются от своего первоначального направления. Поэтому, если определяется показатель преломления стекло-воздух или какое-либо другое вещество, граничащее с воздухом, то последний условно принимается за вакуум.

Любая другая среда имеет свои собственные характеристики. У них разные плотности, они имеют собственную температуру, а также упругие напряжения. Все это сказывается на результате преломления света веществом.

определить показатель преломления стекла

Не последнюю роль в изменении направления распространения волн играют характеристики света. Белый свет состоит из множества цветов, от красного до фиолетового. Каждая из частей спектра преломляется по-своему. Причем значение показателя для волны красной части спектра всегда будет меньше, чем у остальных. К примеру, показатель преломления стекла марки ТФ-1 изменяется от 1,6421 до 1,67298 соответственно от красной до фиолетовой части спектра.

Примеры значений для разных веществ

Здесь приведены значения абсолютных величин, то есть коэффициент преломления при прохождении луча из вакуума (что приравнивается к воздуху) через другое вещество.

Вещество

Показатель преломления (желтая часть спектра)

вода

1,33

алмаз

2,41

рубин

1,76

лед

1,31

сахар

1,56

кедровое масло

1,52

кварц

1,54

Эти цифры потребуются, если нужно будет определить показатель преломления стекла относительно других сред.

Какие еще величины используются при решении задач?

Полное отражение. Оно наблюдается при переходе света из более плотной среды в менее плотную. Здесь при определенном значении угла падения преломление происходит под прямым углом. То есть луч скользит вдоль границы двух сред.

Предельный угол полного отражения — это его минимальное значение, при котором свет не выходит в менее плотную среду. Меньше него — происходит преломление, а больше — отражение в ту же среду, из которой свет перемещался.

показатель преломления стекло воздух

Задача № 1

Условие. Показатель преломления стекла имеет значение 1,52. Необходимо определить предельный угол, на который полностью отражается свет от раздела поверхностей: стекла с воздухом, воды с воздухом, стекла с водой.

Решение.

Потребуется воспользоваться данными показателем преломления для воды, данным в таблице. Он же для воздуха принимается равным единице.

Решение во всех трех случаях сводится к расчетам по формуле:

sin α0/sin β = n1 /n2, где n2 относится к той среде, из которой распространяется свет, а n1 куда проникает.

Буквой α0 обозначен предельный угол. Значение угла β равно 90 градусам. То есть его синус будет единицей.

Для первого случая: sin α0 = 1 /n стекла, тогда предельный угол оказывается равным арксинусу от 1 /n стекла. 1/1,52 = 0,6579. Угол равен 41,14º.

Во втором случае при определении арксинуса нужно подставить значение показателя преломления воды. Дробь 1 /n воды примет значение1/1,33 = 0, 7519. Это арксинус угла 48,75º.

Третий случай описывается отношением n воды и n стекла. Арксинус потребуется вычислить для дроби: 1,33/1,52, то есть числа 0,875. Находим значение предельного угла по его арксинусу: 61,05º.

Ответ: 41,14º, 48,75º, 61,05º.

Задача № 2

Условие. В сосуд с водой погружена стеклянная призма. Ее показатель преломления равен 1,5. В основе призмы лежит прямоугольный треугольник. Больший катет расположен перпендикулярно дну, а второй — ему параллелен. Луч света падает нормально на верхнюю грань призмы. Каким должен быть наименьший угол между горизонтально расположенным катетом и гипотенузой, чтобы свет достиг катета, расположенного перпендикулярно к дну сосуда, и вышел из призмы?

Решение.

Для того, чтобы луч вышел из призмы описанным образом, ему необходимо упасть под предельным углом на внутреннюю грань (ту, которая в сечении призмы является гипотенузой треугольника). Этот предельный угол оказывается по построению равным искомому углу прямоугольного треугольника. Из закона преломления света получается, что синус предельного угла, деленный на синус 90 градусов, равен отношению двух показателей преломления: воды к стеклу.

Расчеты приводят к такому значению для предельного угла: 62º30´.

Ответ: 62º30´.

www.syl.ru

Преломление света: как работает на практике, законы и формулы

 

Процессы, которые связаны со светом, являются важной составляющей физики и окружают нас в нашей обыденной жизни повсеместно. Самые важные в данной ситуации являются законы отражения и преломления света, на которых зиждется современная оптика. Преломление света является важной составляющей частью современной науки.

Искажения света водой

Эффект искажения

Эта статья расскажет вам, что собой представляет явление преломления света, а также как выглядит закон преломления и что из него вытекает.

Основы физического явления

При падении луча на поверхность, которая разделяется двумя прозрачными веществами, имеющими разную оптическую плотность (к примеру, разные стекла или в воде), часть лучей будет отражена, а часть – проникнет во вторую структуру (например, пойдет распространяться в воде или стекле). При переходе из одной среды в другую для луча характерно изменение своего направления. Это и есть явление преломления света.Особенно хорошо отражение и преломление света видно в воде.

Демонстрация искажения света водой

Эффект искажения в воде

Смотря на вещи, находящиеся в воде, они кажутся искаженными. Особенно это сильно заметно на границе между воздухом и водой. Визуально кажется, что подводные предметы слегка отклонены. В описываемом физическом явлении как раз и кроется причина того, что в воде все объекты кажутся искаженными. При попадании лучей на стекло, данный эффект менее заметен.Преломление света представляет собой физическое явление, которое характеризуется изменением направления движения солнечного луча в момент перемещения из одной среды (структуры) в другую.Для улучшения понимания данного процесса, рассмотрим пример попадания луча из воздуха в воду (аналогично для стекла). При проведении перпендикуляра вдоль границы раздела можно измерить угол преломления и возвращения светового луча. Данный показатель (угол преломления) будет изменяться при проникновении потока в воду (внутрь стекла).Обратите внимание! Под данным параметром понимается угол, который образует перпендикуляр, проведенный к разделу двух веществ при проникновении луча из первой структуры во вторую.

Угол падения и преломления светового потока водой

Прохождение луча

Этот же показатель характерен и для других сред. Установлено, что данный показатель зависит от плотности вещества. Если падение луча происходит из менее плотной в более плотную структуру, то угол создаваемого искажения будет больше. А если наоборот – то меньше.При этом изменение наклона падения также скажется и на данном показателе. Но отношение между ними не остается постоянным. В то же время, отношение их синусов останется постоянной величиной, которую отображает следующая формула: sinα / sinγ = n, где:

  • n – постоянная величина, которая описана для каждого конкретного вещества (воздуха, стекла, воды и т.д.). Поэтому, какова будет данная величина можно определить по специальным таблицам;
  • α – угол падения;
  • γ – угол преломления.

Для определения этого физического явления и был создан закон преломления.

Физический закон

Закон преломления световых потоков позволяет определить характеристики прозрачных веществ. Сам закон состоит из двух положений:

  • первая часть. Луч (падающий, измененный) и перпендикуляр, который был восстановлен в точке падения на границе, например, воздуха и воды (стекла и т.д.), будут располагаться в одной плоскости;
  • вторая часть. Показатель соотношения синуса угла падения к синусу этого же угла, образовавшегося при переходе границы, будет величиной постоянной.
Схема описание закона преломления света

Описание закона

При этом в момент выхода луча из второй структуры в первую (например, при прохождении светового потока из воздуха, через стекло и обратно в воздух), также будет возникать эффект искажения.

Важный параметр для разных объектов

Основной показатель в данной ситуации — это соотношение синуса угла падения к аналогичному параметру, но для искажения. Как следует из закона, описанного выше, данный показатель являет собой постоянную величину.При этом при изменении значения наклона падения, такая же ситуация будет характерна и для аналогичного показателя. Данный параметр имеет большое значение, поскольку является неотъемлемой характеристикой прозрачных веществ.

Показатель преломления света разными средами

Показатели для разных объектов

 

Благодаря этому параметру можно довольно эффективно различать виды стекол, а также разнообразные драгоценные камни. Также он важен для определения скорости перемещения света в различных средах.

Обратите внимание! Наивысшая скорость светового потока – в вакууме.

При переходе из одного вещества в другие, его скорость будет уменьшаться. К примеру, у алмаза, который обладает самым большим показателем преломляемости, скорость распространения фотонов будет в 2,42 раза выше, чем у воздуха. В воде же они будут распространяться медленнее в 1,33 раза. Для разных видов стекол данный параметр колеблется в диапазоне от 1,4 до 2,2.

Обратите внимание! Некоторые стекла имеют показатель преломляемости 2,2, что очень близко к алмазу (2,4). Поэтому не всегда получится отличить стекляшку от реального алмаза.

Оптическая плотность веществ

Свет может проникать через разные вещества, которые характеризуются различными показателями оптической плотности. Как мы уже говорили ранее, используя данный закон можно определить характеристику плотности среды (структуры). Чем более плотной она будет, тем с меньшей скоростью в ней будет распространяться свет. Например, стекло или вода будут более оптически плотными, чем воздух.Кроме того, что данный параметр является постоянной величиной, он еще и отражает отношение скорости света в двух веществах. Физический смысл можно отобразить в виде следующей формулы:

Формула для расчета угла преломления

Данный показатель говорит, каким образом изменяется скорость распространения фотонов при переходе из одного вещества в другое.

Еще один важный показатель

При перемещении светового потока через прозрачные объекты возможна его поляризация. Она наблюдается при прохождении светового потока от диэлектрических изотропных сред. Поляризация возникает при прохождении фотонов через стекло.

Угол отражения при поляризации

Эффект поляризации

Частичная поляризация наблюдается, когда угол падения светового потока на границе двух диэлектриков будет отличаться от нуля. Степень поляризации зависит от того, каковы были углы падения (закон Брюстера).

Полноценное внутреннее отражение

Завершая наш небольшой экскурс, еще необходимо рассмотреть такой эффект, как полноценное внутреннее отражение.

Полное отражение луча света

Явление полноценного отображения

Для появления данного эффекта необходимо увеличение угла падения светового потока в момент его перехода из более плотного в менее плотную среду в границе раздела между веществами. В ситуации, когда данный параметр будет превосходить определенное предельное значение, тогда фотоны, падающие на границу этого раздела будут полностью отражаться. Собственно это и будет наше искомое явление. Без него невозможно было сделать волоконную оптику.

Заключение

Практическое применение особенностей поведения светового потока дали очень многое, создав разнообразные технические приспособления для улучшения нашей жизни. При этом свет открыл перед человечеством далеко не все свои возможности и его практический потенциал еще полностью не реализован.

 

1posvetu.ru

Явление преломления света - это ... Закон преломления света

Явление преломления света – это физическое явление, которое происходит каждый раз, когда волна перемещается из одного материала в другой, в котором ее скорость распространения изменяется. Визуально оно проявляется в том, что изменяется направление распространения волны.

Физика: преломление света

Если падающий луч попадает на раздел между двумя средами под углом 90°, то ничего не происходит, он продолжает свое движение в том же направлении под прямым углом к границе раздела. Если угол падения луча отличается от 90°, происходит явление преломления света. Это, например, производит такие странные эффекты, как кажущийся излом объекта, частично погруженного в воду или миражи, наблюдаемые в горячей песчаной пустыне.

явление преломления света это

История открытия

В первом столетии н. э. древнегреческий географ и астроном Птолемей попытался математически объяснить величину рефракции, но предложенный им закон позже оказался ненадежным. В XVII в. голландский математик Виллеброрд Снелл разработал закон, который определял величину, связанную с отношением падающего и преломленного углов, которая впоследствии была названа показателем рефракции вещества. По сути, чем больше вещество способно преломлять свет, тем больше этот показатель. Карандаш в воде «сломан», потому что лучи, идущие от него, изменяют свой путь на границе раздела воздух-вода прежде, чем достигают глаз. К разочарованию Снелла, ему так и не удалось обнаружить причину этого эффекта.

В 1678 году еще один голландский ученый Христиан Гюйгенс разработал математическую зависимость, объясняющую наблюдения Снеллиуса и предположил, что явление преломления света – это результат разной скорости, с которой луч проходит через две среды. Гюйгенс определил, что отношение углов прохождения света через два материала с разными показателями рефракции должно быть равным отношению его скоростей в каждом материале. Таким образом, он постулировал, что через среды, имеющие больший коэффициент преломления, свет движется медленнее. Иначе говоря, скорость света через материал обратно пропорциональна его показателю преломления. Хотя впоследствии закон был экспериментально подтвержден, для многих исследователей того времени это не было очевидным, т. к. отсутствовали надежные средства измерения скорости света. Ученым казалось, что его скорость не зависит от материала. Лишь через 150 лет после смерти Гюйгенса скорость света была измерена с достаточной точностью, доказывающей его правоту.

преломление света длина волны

Абсолютный показатель рефракции

Абсолютный показатель преломления n прозрачного вещества или материала определяется как относительная скорость, при которой свет проходит через него относительно скорости в вакууме: n=c/v, где с – скорость света в вакууме, а v – в материале.

Очевидно, что преломление света в вакууме, лишенном любого вещества, отсутствует, и в нем абсолютный показатель равен 1. Для других прозрачных материалов это значение больше 1. Для расчета показателей неизвестных материалов может использоваться преломление света в воздухе (1,0003).

закон преломления света

Законы Снеллиуса

Введем некоторые определения:

  • падающий луч – луч, который приближается к разделению сред;
  • точка падения – точка разделения, в которую он попадает;
  • преломленный луч покидает разделение сред;
  • нормаль – линия, проведенная перпендикулярно к разделению в точке падения;
  • угол падения – угол между нормалью и падающим лучом;
  • определить угол преломления света можно как угол между преломленным лучом и нормалью.

Согласно законам рефракции:

  1. Падающий, преломленный луч и нормаль находятся в одной плоскости.
  2. Отношение синусов углов падения и рефракции равно отношению коэффициентов рефракции второй и первой среды: sin i/sin r = nr/ni.

Закон преломления света (Снеллиуса) описывает взаимосвязь между углами двух волн и показателями рефракции двух сред. Когда волна переходит из менее рефракционной среды (например, воздуха) в более преломляющую (например, воду), ее скорость падает. Наоборот, когда свет переходит из воды в воздух, скорость увеличивается. Угол падения в первой среде по отношению к нормали и угол рефракции во второй будут отличаться пропорционально разнице в показателях преломления между этими двумя веществами. Если волна переходит из среды с низким коэффициентом в среду с более высоким, то она изгибается в направлении к нормали. А если наоборот, то она удаляется.

преломление света в воздухе

Относительный показатель рефракции

Закон преломления света показывает, что отношение синусов падающего и преломленного углов равно константе, которая представляет собой отношение скоростей света в обеих средах.

sin i/sin r = nr/ni =(c/vr)/(c/vi)=vi/vr

Отношение nr/ni называется относительным коэффициентом преломления для данных веществ.

Ряд явлений, которые являются результатом рефракции, часто наблюдаются в повседневной жизни. Эффект «сломанного» карандаша – одно из самых распространенных. Глаза и мозг следуют за лучами обратно в воду, как будто они не преломляются, а приходят от объекта по прямой линии, создавая виртуальный образ, который появляется на меньшей глубине.

определить угол преломления света

Дисперсия

Тщательные измерения показывают, что на преломление света длина волны излучения или его цвет оказывают большое влияние. Другими словами, вещество имеет много показателей преломления, которые могут различаться при изменении цвета или длины волны.

Такое изменение имеет место во всех прозрачных средах и носит название дисперсии. Степень дисперсии конкретного материала зависит от того, насколько показатель рефракции изменяется с длиной волны. С ростом длины волны становится менее выраженным явление преломления света. Это подтверждается тем, что фиолетовый рефрагирует больше красного, так как его длина волны короче. Благодаря дисперсии в обычном стекле происходит известное расщепление света на его составляющие.

физика преломление света

Разложение света

В конце XVII века сэр Исаак Ньютон провел серию экспериментов, которые привели к его открытию видимого спектра, и показал, что белый свет состоит из упорядоченного массива цветов, начиная от фиолетового через синий, зеленый, желтый, оранжевый и заканчивая красным. Работая в затемненной комнате, Ньютон помещал стеклянную призму в узкий луч, проникавший через отверстие в оконных ставнях. При прохождении через призму происходило преломление света – стекло проецировало его на экран в виде упорядоченного спектра.

Ньютон пришел к выводу о том, что белый свет состоит из смеси разных цветов, а также, что призма «разбрасывает» белый свет, преломляя каждый цвет под другим углом. Ньютон не смог разделить цвета, пропуская их через вторую призму. Но когда он поставил вторую призму очень близко к первой таким образом, что все диспергированные цвета вошли во вторую призму, ученый установил, что цвета рекомбинируют, снова образуя белый свет. Этот открытие убедительно доказало спектральный состав света, который может быть легко разделен и соединен.

Явление дисперсии играет ключевую роль в большом числе разнообразных явлений. Радуга возникает в результате преломления света в каплях дождя, производя впечатляющее зрелище спектрального разложения, подобное тому, которое происходит в призме.

преломление света в вакууме

Критический угол и полное внутреннее отражение

При прохождении через среду с более высоким показателем рефракции в среду с более низким путь движения волн определяется углом падения относительно разделения двух материалов. Если угол падения превышает определенное значение (зависящее от показателя рефракции двух материалов), он достигает точки, когда свет не преломляется в среду с более низким показателем.

Критический (или предельный) угол определяется как угол падения, результирующий в угол рефракции, равный 90°. Другими словами, пока угол падения меньше критического, рефракция происходит, а когда он равен ему, то преломленный луч проходит вдоль места разделения двух материалов. Если угол падения превышает критический, то свет отражается обратно. Явление это носит название полного внутреннего отражения. Примеры его использования – алмазы и оптические волокна. Огранка алмаза способствует полному внутреннему отражению. Большинство лучей, входящих сквозь верхнюю часть бриллианта, будет отражаться, пока они не достигнут верхней поверхности. Именно это дает бриллиантам их яркий блеск. Оптическое волокно представляет собой стеклянные «волосы», настолько тонкие, что когда свет входит в один конец, он не может выйти наружу. И только когда луч достигнет другого конца, он сможет покинуть волокно.

Понимать и управлять

Оптические приборы, начиная от микроскопов и телескопов до фотокамер, видеопроекторов, и даже человеческий глаз полагаются на тот факт, что свет может быть сфокусирован, преломлен и отражен.

Рефракция производит широкий спектр явлений, в том числе миражи, радуги, оптические иллюзии. Из-за преломления толстостенная кружка пива кажется более полной, а солнце садится на несколько минут позже, чем на самом деле. Миллионы людей используют силу рефракции, чтобы исправить дефекты зрения с помощью очков и контактных линз. Благодаря пониманию этих свойств света и управлению ими, мы можем увидеть детали, невидимые невооруженным глазом, независимо от того, находятся ли они на предметном стекле микроскопа или в далекой галактике.

fb.ru

Коэффициент преломления, формула и примеры

Определение и формула коэффициента преломления

Если волна света падает на плоскую границу, разделяющую два диэлектрика, имеющих разные величины относительных диэлектрических проницаемостей, то эта волна отражается от границы раздела и преломляется, проходя из одного диэлектрика в другой. Преломляющую силу прозрачной среды характеризуют при помощи коэффициента преломления, который чаще называют показателем преломления.

Абсолютный показатель преломления

Для любого вещества (исключение составляет вакуум), величина коэффициента преломления зависит от частоты света и параметров вещества (температуры, плотности и т.д). Для разреженных газов показатель преломления принимают равным n\approx 1.

Если вещество является анизотропным, то n зависит от направления, по которому свет распространяется и каким образом поляризована световая волна.

Исходя из определения (1) абсолютный коэффициент преломления можно найти как:

    \[n=\sqrt{\mu \varepsilon }\left(2\right),\]

где \varepsilon — диэлектрическая проницаемость среды, \mu — магнитная проницаемость среды.

Показатель преломления может быть комплексной величиной в поглощающих средах. В диапазоне оптических волн при \mu=1, диэлектрическую проницаемость записывают как:

    \[\widehat{\varepsilon }={\varepsilon }_1+i{\varepsilon }_2\left(3\right),\]

тогда показатель преломления:

    \[\hat{n}=n+ik\left(4\right),\]

где действительная часть коэффициента преломления, равная:

    \[n=\sqrt{\frac{{\varepsilon }_1+\sqrt{{{\varepsilon }_1}^2+{{\varepsilon }_2}^2}}{2}}(5)\]

отражает преломление, мнимая часть:

    \[k=\frac{{\varepsilon }_2}{2n}(6)\]

отвечает за поглощение.

Относительный показатель преломления

Для монохроматических волн, длины которых много больше, чем расстояние между молекулами в веществе выполняется закон Снеллиуса:

    \[\frac{{\sin \alpha \ }}{{\sin \gamma \ }}=n_{21}\left(8\right),\]

где \alpha — угол падения,\gamma — угол преломления, n_{21} — относительный показатель преломления вещества в котором происходит распространение преломленного света, относительно среды в которой распространялась падающая волна света.

Единицы измерения

Показатель преломления величина безразмерная.

Примеры решения задач

ru.solverbook.com

Refraktometr

Лабораторная работа

Преломление света. Измерение показателя преломления жидкости

с помощью рефрактометра

Цель работы: углубление представлений о явлении преломления света; изучение методики измерения показателя преломления жидких сред; изучение принципа работы с рефрактометром.

Оборудование: рефрактометр, растворы поваренной соли, пипетка, мягкая ткань для протирания оптических деталей приборов.

Теория

Законы отражения и преломления света. Показатель преломления.

На границе раздела сред свет меняет направление своего распространения. Часть световой энергии возвращается в первую среду, т.е. происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, то часть света при определенных условиях проходит через границу раздела сред, меняя при этом, как правило, направление распространения. Это явление называется преломлением света (рис. 1).

Рис. 1. Отражение и преломление света на плоской границе раздела двух сред.

Направление отраженного и преломленного лучей при прохождении света через плоскую границу раздела двух прозрачных сред определяются законами отражения и преломления света.

Закон отражения света.Отраженный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной к плоскости раздела сред в точке падения. Угол падения равен углу отражения .

Закон преломления света.Преломленный луч лежит в одной плоскости с падающим лучом и нормалью, восстановленной к плоскости раздела сред в точке падения. Отношение синуса угла паденияα к синусу угла преломленияβесть величина постоянная для данных двух сред, называемая относительным показателем преломления второй среды по отношению к первой:

Относительный показатель преломления двух сред равен отношению скорости распространения света в первой средеv1к скорости света во второй средеv2:

Если свет идет из вакуума в среду, то показатель преломления среды относительно вакуума называется абсолютным показателем преломления этой среды и равен отношению скорости света в вакууме ск скорости света в данной средеv:

Абсолютные показатели преломления всегда больше единицы; для воздуха nпринят за единицу.

Относительный показатель преломления двух сред можно выразить через их абсолютные показатели n1иn2:

Определение показателя преломления жидкости

Для быстрого и удобного определения показателя преломления жидкостей существует специальные оптические приборы – рефрактометры, основной частью которых являются две призмы (рис. 2): вспомогательная Пр. 1и измерительнаяПр.2.В зазор между призмами наливается исследуемая жидкость.

При измерениях показателей могут быть использованы два метода: метод скользящего луча (для прозрачных жидкостей) и метод полного внутреннего отражения (для темных, мутных и окрашенные растворов). В данной работе используется первый из них.

В методе скользящего луча свет от внешнего источника проходит сквозь грань AВпризмы Пр.1,рассеивается на ее матовой поверхностиАСи далее через слой исследуемой жидкости проникает в призмуПр.2.Матовая поверхность становится источником лучей всех направлений, поэтому она может наблюдаться сквозь граньЕF призмыПр.2.Однако граньАСможно наблюдать сквозьЕFтолько под углом, большим некоторого предельного минимального углаi. Величина этого угла однозначно связана с показателем преломления жидкости, находящейся между призмами, что и случит основной идеей конструкции рефрактометра.

Рассмотрим прохождение света через грань ЕFнижней измерительной призмыПр.2.Как видно из рис. 2, применяя дважды закон преломления света, можно получить два соотношения:

(1)

(2)

Решая эту систему уравнений, нетрудно прийти к выводу, что показатель преломления жидкости

(3)

зависит от четырех величин: Q, r, r1 и i . Однако не все они независимы. Так, например,

r+s=R , (4)

где R - преломляющий угол призмы Пр.2. Кроме того, задав углу Q максимальное значение 90°, из уравнения (1) получим:

(5)

Но максимальному значению угла r , как это видно из рис. 2 и соотношений (3) и (4), соответствуют минимальные значения углов i и r1, т.е. imin и rmin.

Таким образом, показатель преломления жидкости для случая «скользящих» лучей связан только с углом i. При этом существует минимальное значение угла i, когда грань АС еще наблюдается, т. е. в поле зрения она кажется зеркально белой. Для меньших углов наблюдения грань не видна, и в поле зрения это место кажется черным. Поскольку зрительная труба прибора захватывает сравнительно широкую угловую зону, то в поле зрения одновременно наблюдаются светлый и черный участки, граница между которыми соответствует минимальному углу наблюдения и однозначно связана с показателем преломления жидкости. Используя окончательную расчетную формулу:

(6)

(ее вывод опущен) и ряд жидкостей с известными показателями преломления, можно проградуировать прибор, т. е. установить однозначное соответствие между показателями преломления жидкостей и углами imin.Все приведенные формулы выведены для лучей одной какой-либо длины волны.

Свет различных длин волн будет преломляться с учетом дисперсии призмы. Таким образом, при освещении призмы белым светом граница раздела будет размыта и окрашена в различные цвета вследствие дисперсии. Поэтому в каждом рефрактометре есть компенсатор, который позволяет устранить результат дисперсии. Он может состоять из одной или двух призм прямого зрения - призм Амичи. Каждая призма Амичи состоит из трех стеклянных призм с различными показателями преломления и различной дисперсией, например, крайние призмы изготовлены из кронгласа, а средняя - из флинтгласа (кронглас и флинтглас - сорта стекол). Поворотом призмы компенсатора с помощью специального устройства добиваются резкого без окраски изображения границы раздела, положение которой соответствует значению показателя преломления для желтой линии натрияλ=5893 Å (призмы рассчитаны так, чтобы лучи с длиной волны 5893 Å не испытывали в них отклонения).

Лучи, прошедшие компенсатор, попадают в объектив зрительной трубы, далее через обращающую призму проходят через окуляр зрительной трубы в глаз наблюдателя. Схематический ход лучей показан на рис. 3.

Шкала рефрактометра отградуирована в значениях показателя преломления и концентрации раствора сахарозы в воде и расположена в фокальной плоскости окуляра.

Экспериментальная часть

Задание 1. Проверка рефрактометра.

Направьте свет с помощью зеркала на вспомогательную призму рефрактометра. Подняв вспомогательную призму, пипеткой нанесите несколько капель дистиллированной воды на измерительную призму. Опустив вспомогательную призму, добейтесь наилучшей осве­щенности поля зрения и установите окуляр на отчетливую видимость перекрестия и шкалы показателей преломления. Поворачивая камеру измерительной призмы, получите в поле зрения границу света и тени. Вращая головку компенсатора, добейтесь устранения окраски границы света и тени. Совместите границу света и тени с точкой перекрестия и измерьте показатель преломления воды nизм. Если рефрактометр исправен, то для дистиллированной воды должно получиться значение n0=1,333, если показания отличаются от этого значения, нужно определить поправку Δn=nизм-1,333, которую затем следует учитывать при дальнейшей работе с рефрактометром. Поправки внесите в таблицу 1.

Таблица 1.

n0

nизм

Δn

Н2О

1,333

Задание 2. Определение показателя преломления жидкости.

  1. Определите показатели преломления растворов известных концентраций с учетом найденной поправки.

Таблица 2.

С, об. %

nизм

nист

  1. Постройте график зависимости показателя преломления растворов поваренной соли от концентрации по полученным результатам. Сделайте вывод о ходе зависимости n от С; сделайте выводы о точности измерений на рефрактометре.

  2. Возьмите раствор соли неизвестной концентрации Сx, определите его показатель преломления и по графику найдите концентрацию раствора.

  3. Уберите рабочее место, осторожно протрите призмы рефрактометров влажной чистой тряпочкой.

Контрольные вопросы

  1. Отражение и преломление света.

  2. Абсолютный и относительный показатели преломления среды.

  3. Принцип работы рефрактометра. Метод скользящего луча.

  4. Схематический ход лучей в призме. Для чего необходимы призмы компенсатора?

Распространение, отражение и преломление света

Природа света – электромагнитная. Одним из доказательств этого является совпадение величин скоростей электромагнитных волн и света в вакууме.

В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Это утверждение называется законом прямолинейного распространения света. Опытным доказательством этого закона служат резкие тени, даваемые точечными источниками света.

Геометрическую линию, указывающую направление распространения света, называют световым лучом. В изотропной среде световые лучи направлены перпендикулярно волновому фронту.

Геометрическое место точек среды, колеблющихся в одинаковой фазе, называют волновой поверхностью, а множество точек, до которых дошло колебание к данному моменту времени, – фронтом волны. В зависимости от вида фронта волны различают плоские и сферические волны.

Для объяснения процесса распространения света используют общий принцип волновой теории о перемещении фронта волны в пространстве, предложенный голландским физиком Х.Гюйгенсом. Согласно принципу Гюйгенса каждая точка среды, до которой доходит световое возбуждение, является центром сферических вторичных волн, распространяющихся также со скоростью света. Поверхность, огибающая фронты этих вторичных волн, дает положение фронта действительно распространяющейся волны в этот момент времени.

Необходимо различать световые пучки и световые лучи. Световой пучок – это часть световой волны, переносящей световую энергию в заданном направлении. При замене светового пучка описывающим его световым лучом последний нужно брать совпадающим с осью достаточно узкого, но имеющего при этом конечную ширину (размеры поперечного сечения значительно больше длины волны), светового пучка.

Различают расходящиеся, сходящиеся и квазипараллельные световые пучки. Часто употребляют термины пучок световых лучей или просто световые лучи, понимая под этим совокупность световых лучей, описывающих реальный световой пучок.

Скорость света в вакууме c = 3 • 108 м/с является универсальной константой и не зависит от частоты. Впервые экспериментально скорость света была определена астрономическим методом датским ученым О.Рёмером. Более точно скорость света измерил А.Майкельсон.

В веществе скорость света меньше, чем в вакууме. Отношение скорости света в вакууме к его скорости в данной среде называют абсолютным показателем преломления среды:

где с – скорость света в вакууме, v – скорость света в данной среде. Абсолютные показатели преломления всех веществ больше единицы.

При распространении света в среде он поглощается и рассеивается, а на границе раздела сред – отражается и преломляется.

Закон отражения света: луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; угол отражения g равен углу падения a (рис. 1). Этот закон совпадает с законом отражения для волн любой природы и может быть получен как следствие принципа Гюйгенса.

Закон преломления света: падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данной частоты света есть величина постоянная, называемая относительным показателем преломления второй среды относительно первой:

Экспериментально установленный закон преломления света объясняется на основании принципа Гюйгенса. Согласно волновым представлениям преломление является следствием изменения скорости распространения волн при переходе из одной среды в другую, а физический смысл относительного показателя преломления – это отношение скорости распространения волн в первой среде v1 к скорости их распространения во второй среде

Для сред с абсолютными показателями преломления n1 и n2 относительный показатель преломления второй среды относительно первой равен отношению абсолютного показателя преломления второй среды к абсолютному показателю преломления первой среды:

Та среда, которая обладает большим показателем преломления, называется оптически более плотной, скорость распространения света в ней меньше. Если свет переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, то при некотором угле падения a0 угол преломления должен стать равным p/2. Интенсивность преломленного луча в этом случае становится равной нулю. Свет, падающий на границу раздела двух сред, полностью отражается от нее.

Угол падения a0, при котором наступает полное внутреннее отражение света, называется предельным углом полного внутреннего отражения. При всех углах падения, равных и больших a0, происходит полное отражение света.

Величина предельного угла находится из соотношения Если n2 = 1 (вакуум), то

2 Показа́тель преломле́ния вещества — величина, равная отношению фазовых скоростей света (электромагнитных волн) в вакууме и в данной среде . Также о показателе преломления говорят для любых других волн, например, звуковых

Показатель преломления зависит от свойств вещества и длины волны излучения, для некоторых веществ показатель преломления достаточно сильно меняется при изменении частоты электромагнитных волн от низких частот до оптических и далее, а также может ещё более резко меняться в определённых областях частотной шкалы. По умолчанию обычно имеется в виду оптический диапазон или диапазон, определяемый контекстом.

Существуют оптически анизотропные вещества, в которых показатель преломления зависит от направления и поляризации света. Такие вещества достаточно распространены, в частности, это все кристаллы с достаточно низкой симметрией кристаллической решётки, а также вещества, подвергнутые механической деформации.

Показатель преломления можно выразить как корень из произведения магнитной и диэлектрических проницаемостей среды

(надо при этом учитывать, что значения магнитной проницаемости и показателя абсолютной диэлектрической проницаемости для интересующего диапазона частот — например, оптического, могут очень сильно отличаться от статического значения этих величин).

Для измерения коэффициента преломления используют ручные и автоматические рефрактометры. При использовании рефрактометра для определения концентрации сахара в водном растворе прибор называют сахариметр.

Отношение синуса угла падения () луча к синусу угла преломления () при переходе луча из среды Aв средуBназывается относительным показателем преломления для этой пары сред.

Величина nесть относительный показатель преломления среды В по отношению к среде А, аn' = 1/nесть относительный показатель преломления среды А по отношению к среде В.

Эта величина, при прочих равных условиях, обычно меньше единицы при переходе луча из среды более плотной в среду менее плотную, и больше единицы при переходе луча из среды менее плотной в среду более плотную (например, из газа или из вакуума в жидкость или твердое тело). Есть исключения из этого правила, и потому принято называть среду оптически более или менее плотной, чем другая (не путать с оптической плотностью как мерой непрозрачности среды).

Луч, падающий из безвоздушного пространства на поверхность какой-нибудь среды В, преломляется сильнее, чем при падении на неё из другой среды А; показатель преломления луча, падающего на среду из безвоздушного пространства, называется его абсолютным показателем преломления или просто показателем преломления данной среды, это и есть показатель преломления, определение которого дано в начале статьи. Показатель преломления любого газа, в том числе воздуха, при обычных условиях много меньше, чем показатели преломления жидкостей или твердых тел, поэтому приближенно (и со сравнительно неплохой точностью) об абсолютном показателе преломления можно судить по показателю преломления относительно воздуха.

3

Рис. 3. Принцип действия интерференционного рефрактометра. Луч света разделяют так, чтобы две его части прошли через кюветы длиной l, заполненные веществами с различными показателями преломления. На выходе из кювет лучи приобретают определённую разность хода и, будучи сведены вместе, дают на экране картину интерференционных максимумов и минимумов сkпорядками (схематически показана справа). Разность показателей преломленияDn=n2 –n1 =kl/2, гдеl— длина волны света.

Рефрактометрами называются приборы, служащие для измерения показателя преломления веществ. Принцип действия рефрактометра основан на явлении полного отражения. Если на границу раздела двух сред с показателями преломления и , из среды более оптически плотной падает рассеянный пучок света, то начиная с некоторого угла падения, лучи не входят во вторую среду, а полностью отражаются от границы раздела в первой среде. Этот угол называется предельным углом полного отражения. На рис.1 показано поведение лучей при падении в некоторую току этой поверхности. Луч идет под предельным углом. Из закона преломления можно определить: , (поскольку ).

Рис. 1

Величина предельного угла зависит от относительного показателя преломления двух сред. Если лучи, отраженные от поверхности, направить на собирающую линзу то в фокальной плоскости линзы можно видеть границу света и полутени, причем, положение этой границы зависит от величины предельного угла, а следовательно, и от показателя преломления. Изменение показателя преломления одной из сред влечет за собой изменение положения границы раздела. Граница раздела света и тени может служить индикатором при определении показателя преломления, что и используется в рефрактометрах. Этот метод определения показателя преломления называется методом полного отражения

Помимо метода полного отражения в рефрактометрах используется метод скользящего луча. В этом методе рассеянный пучок света попадает на границу из среды менее оптически плотной под всевозможными углами (рис. 2). Лучу скользящему по поверхности ( ), соответствует -- предельный угол преломления (луч на рис.2). Если на пути лучей (), преломленных на поверхности , поставить линзу, то в фокальной плоскости линзы мы также увидим резкую границу света и тени.

Рис. 2

Так как условия, определяющие величину предельного угла, в обоих методах одинаковы, то и положение границы раздела совпадает. Оба метода равноценны, но метод полного отражения позволяет измерять показателя преломления непрозрачных веществ

Ход лучей в треугольной призме

Закон преломления света позволяет рассчитать ход лучей в различных оптических устройствах, например в треугольной призме, изготовленной из стекла или других прозрачных материалов.

Рис. 9

На рисунке 9 изображено сечение стеклянной призмы плоскостью,перпендикулярной ее боковым ребрам. Луч в призме отклоняется к основанию, преломляясь на гранях ОА и 0В. Угол jмежду этими гранями называют преломляющим углом призмы. Уголqотклонения луча зависит от преломляющего угла призмыj, показателя преломления п материала призмы и угла паденияa. Он может быть вычислен с помощью закона преломления (1.4).

В рефрактометре используется источник 3 белого света. Вследствие дисперсии при прохождении светом призм 1 и 2 граница света и тени оказывается окрашенной. Во избежание этого перед объективом зрительной трубы помещают компенсатор 4. Он состоит из двух одинаковых призм, каждая из которых склеена из трех призм, обладающих различным показателем преломления. Призмы подбирают так, чтобы монохроматический луч с длиной волны  = 589,3 мкм. (длина волны желтой линии натрия) не испытывал после прохождения компенсатора отклонения. Лучи с другими длинами волн отклоняются призмами в различных направлениях. Перемещая призмы компенсатора с помощью специальной рукоятки, добиваются того, чтобы граница света и темноты стала возможно более чёткой.

Лучи света, пройдя компенсатор, попадают в объектив 6 зрительной трубы. Изображение границы раздела свет – тень рассматривается в окуляр 7 зрительной трубы. Одновременно в окуляр рассматривается шкала 8. Так как предельный угол преломления и предельный угол полного отражения зависят от показателя преломления жидкости, то на шкале рефрактометра сразу нанесены значения этого показателя преломления.

Оптическая система рефрактометра содержит также поворотную призму 5. Она позволяет расположить ось зрительной трубы перпендикулярно призмам 1 и 2, что делает наблюдение более удобным.

7

studfiles.net

Отражающие системы. Направление луча. Преломление в воде.

Человек постоянно сталкивается с изображениями – в зеркале, по телевизору, на экране компьютера, гладя в бинокль или микроскоп. И при том, что они сильно отличаются друг от друга, в их основе лежит один и тот же научный принцип.

Зеркало представляет собой одну из простейших отражающих систем. Это стеклянное или металлическое тело с отполированной поверхностью, покрытой тонким слоем серебра или алюминия. Когда на него попадают лучи света, они отражаются в противоположном направлении.

 

Наши глаза и мозг постоянно определяют нахождение предмета, оценивая направление отражённых от него лучей. Поэтому, когда зеркало изменяет это направление, человек думает, что изображённый перед ним предмет находится за зеркалом.

Направление светового луча

Направление светового луча может изменятся в зависимости от того, что он встречает на своём пути: воду или стекло. В вакууме скорость распространения света составляет приблизительно 300 тысяч км/с. Примерно такова же скорость распространения света и в воздухе. Но как только луч света входит в какую-нибудь прозрачную материю – воду, полиэтилен, стекло – скорость его распространения замедляется. В стекле она снижается до 200 тысяч км/с. Если луч света проходит через стекло не под прямым углом, то его направление меняется, потому что одна из его сторон входит в стекло раньше и, соответственно, замедляется раньше другой. Луч отклоняется от прямого направления. Это явление называется преломлением света.

Преломление в воде

Преломление в воде

Входящие в состав луча света разные цвета обладают разной силой преломления. Голубые и зелёные лучи снижают скорость своего распространения медленнее, чем красные и оранжевые. Свет, проходя через объёмный стеклянный треугольник или призму, преломляется дважды – входя и выходя из него. Это означает, что разброс цветных лучей происходит под ещё большим углом. Этот разброс преломляющихся лучей света называется спектром.

Преломление через призму

Преломление через призму

P.s. На кухне мы проводим больше всего времени. Нередко мы принимаем там гостей. Поэтому очень важно, чтобы нам было уютно. Выбирайте дизайн кухни по душе — кухонный гарнитур. Различные цвета и фактура на любой вкус.

Похожее

yznaj-ka.ru


Смотрите также