La optiline murdumine See on nähtus, mis tekib siis, kui valgus langeb viltu kahe kandja eralduspinnale, mistõttu valgus muudab suunda ja kiirust. Seda kasutatakse laialdaselt nii optikas ja füüsikas kui ka astronoomias.
Seetõttu pühendame selle artikli teile kõike, mida peate teadma optilise murdumise, selle omaduste ja tähtsuse kohta.
Mis on optiline murdumine
Optiline murdumine tähendab valguslainete ülekandumist ühest materiaalsest keskkonnast teise levimisprotsessi käigus ning seejärel nende suund ja kiirus kohe muutuvad. See on protsess, mis on seotud valguse peegeldusega ja võib avalduda samaaegselt.
Valgus võib liikuda materiaalses keskkonnas nagu vaakum, vesi, õhk, teemandid, klaas, kvarts, glütseriin ja mitmesugused läbipaistvad või poolläbipaistvad materjalid. Igas keskkonnas liigub valgus erineva kiirusega.
Näiteks valgus murdub õhust vette liikudes, kus muutuvad liikumise nurk ja kiirus. Järgmised elemendid osalevad mis tahes valguse murdumise nähtuses:
- langev välk: kiir, mis jõuab kahe keskkonna vahelisele pinnale.
- murdunud kiir: Valguskiir, mis paindub, kui laine liigub üle pinna.
- normaalne: pinnaga risti olev mõtteline joon, mis on määratud kahe kiire kokkupuutepunktist.
- Langemisnurk: langeva kiire ja normaalse vaheline nurk.
- murdumisnurk: nurk murdunud kiire ja normaalse vahel.
Optilise murdumise nähtus
Kui valgus langeb pinnale, mis eraldab kahte kandjat, nt õhk ja vesi, osa langevast valgusest peegeldub, samas kui teine osa murdub ja läbib teist keskkonda.
Kui murdumise nähtus kehtib peamiselt valguslainete kohta, siis mõisted kehtivad mis tahes laine, sealhulgas heli ja elektromagnetlainete kohta.
Huygensi tuletatud seadused, mis reguleerivad kõigi lainete liikumist, on täidetud:
- Juhtuv, peegeldunud ja murdunud kiired asuvad samal tasapinnal.
- Langemisnurk ja peegeldusnurk on võrdsed., mõistes selliselt langeva kiire ja peegeldunud kiire poolt moodustatud nurki, mis on risti langemispunktis tõmmatud eralduspinnaga.
Valguse kiirus sõltub keskkonnast, mille kaudu see liigub seega mida tihedam on materjal, seda aeglasem on valguse kiirus ja vastupidi. Seega, kui valgus liigub vähem tihedast keskkonnast (õhk) tihedamasse keskkonda (klaas), murduvad valguskiired normaalsele lähedale, nii et murdumisnurk on väiksem kui langemisnurk.
Samamoodi, kui valguskiir liigub tihedamast keskkonnast vähem tihedasse keskkonda, murdub normaalsest eemale, nii et langemisnurk on väiksem kui murdumisnurk.
Tähtsus
Oleme juba maininud, et optiline murdumine on füüsikaline nähtus, mis tekib valguse üleminekul ühest keskkonnast teise erineva tihedusega. Sellel nähtusel on suur tähtsus meie igapäevaelus ning erinevates teaduse ja tehnoloogia valdkondades.
Üks levinumaid optilise murdumise näiteid on vikerkaare tekkimine. Kui päikesevalgus läbib atmosfääris olevaid veepiisku, siis valgus murdub ja hajub erinevatel lainepikkustel, luues nii värvide spektri, mida näeme vikerkaares. Seda nähtust kasutatakse ka objektiivide optikas ja optiliste instrumentide, näiteks kaameraläätsede, mikroskoopide ja teleskoopide valmistamisel.
Lisaks optiline murdumine on inimese nägemise korrigeerimisel põhiline. Kui valgus siseneb meie silma, murdub see läbi sarvkesta ja läätse, moodustades võrkkestale kujutise. Kui silm ei murra valgust korralikult, võib see põhjustada nägemisprobleeme, nagu lühinägelikkus, kaugnägelikkus ja astigmatism. Kontaktläätsed parandavad need murdumisprobleemid ja võimaldavad valgusel korralikult silma murduda.
Tööstuses kasutatakse optilist murdumist läbipaistvate materjalide valmistamisel ja lahuste kontsentratsiooni mõõtmisel. Meditsiinis kasutatakse optilist murdumist bioloogiliste kudede tiheduse ja murdumise mõõtmiseks, mis võimaldab haigusi varakult avastada.
Ilma optilise murdumiseta poleks pildistamine, nägemise korrigeerimine, läätsede ja muude optiliste instrumentide valmistamiseta võimalik haiguste tuvastamine ja paljud muud teaduslikud ja tehnoloogilised edusammud, mis meie elukvaliteeti parandavad.
Optilise murdumise näited
Mõned levinumad näited optilise murdumise kohta on järgmised:
- Teetassi teelusikatäis: Kui paneme teelusikatäit teetassi, näeme, kuidas see mureneb. See on valguse murdumise mõju, mis tekitab selle optilise illusiooni. Sama nähtus esineb siis, kui paneme pliiatsi või kõrre vette. Need kõverad illusioonid tekivad valguse murdumise tõttu.
- Vikerkaar: Vikerkaared on põhjustatud valguse murdumisest, kui see läbib atmosfääris hõljuvaid pisikesi veepiisku. Valgus sellesse piirkonda sisenedes laguneb ja loob värvilisi efekte.
- päikese halo: See on vikerkaarelaadne nähtus, mis esineb maakera teatud osades või väga spetsiifilistes atmosfääritingimustes. See tekib siis, kui jääosakesed kogunevad troposfääri, murdvad valgust ja lõhustavad seda, võimaldades eristada valgusallikate ümber olevaid värvilisi rõngaid.
- Valgus murdub teemandis: Teemandid murravad ka valgust, jagades selle mitmeks värviks.
- Prillid ja suurendusklaasid: Meie kasutatavad suurendusklaasid ja läätsed põhinevad valguse murdumise põhimõttel, sest need peavad valgust püüdma ja pilti moonutama, et seda oleks võimalik palja silmaga tõlgendada.
- päike meres: Näeme päikesevalguse nurga ja kiiruse muutumist ning hajumist, kui see liigub üle pinna ja merre.
- Valgus läbi vitraaži: Valguse murdumine toimub ka läbi klaasi või kristalli, mis filtreerib valgust ja hajutab selle keskkonda.
Loodan, et selle teabe abil saate rohkem teada optilise tagasitõmbamise ja selle omaduste kohta.