La optiskā refrakcija Tā ir parādība, kas rodas, kad gaisma ieslīpi krīt uz divu nesēju atdalīšanas virsmas, tāpēc gaisma maina virzienu un ātrumu. To plaši izmanto optikā un fizikā, kā arī astronomijā.
Tāpēc mēs veltīsim šo rakstu, lai pastāstītu jums visu, kas jums jāzina par optisko refrakciju, tās īpašībām un nozīmi.
Kas ir optiskā refrakcija
Optiskā refrakcija attiecas uz gaismas viļņu pārnešanu no vienas materiālās vides uz otru izplatīšanās procesa laikā, un pēc tam to virziens un ātrums nekavējoties mainās. Tas ir process, kas saistīts ar gaismas atstarošanos un var izpausties vienlaicīgi.
Gaisma var ceļot tādos materiālos nesējos kā vakuums, ūdens, gaiss, dimanti, stikls, kvarcs, glicerīns un dažādi caurspīdīgi vai caurspīdīgi materiāli. Katrā vidē gaisma pārvietojas ar dažādu ātrumu.
Piemēram, gaisma laužas, pārvietojoties no gaisa uz ūdeni, kur mainās pārvietošanās leņķis un ātrums. Jebkurā gaismas refrakcijas parādībā piedalās šādi elementi:
- krītošs zibens: stars, kas sasniedz virsmu starp diviem medijiem.
- lauzts stars: Gaismas stars, kas ir saliekts, kad vilnis pārvietojas pa virsmu.
- normāls: iedomāta līnija, kas ir perpendikulāra virsmai, kas noteikta no punkta, kur saskaras divi stari.
- Krituma leņķis: leņķis starp krītošo staru un normālo.
- refrakcijas leņķis: leņķis starp lauzto staru un normālo.
Optiskās refrakcijas parādība
Kad gaisma nokrīt uz virsmas, kas atdala divus nesējus, piemēram gaiss un ūdens, daļa krītošās gaismas tiek atstarota, kamēr cita daļa tiek lauzta un iziet cauri otrajai barotnei.
Lai gan refrakcijas parādība galvenokārt attiecas uz gaismas viļņiem, jēdzieni attiecas uz jebkuru viļņu, ieskaitot skaņu un elektromagnētiskos viļņus.
Ir izpildīti Huygensa izsecinātie likumi, kas regulē visu viļņu kustību:
- Incidentie, atstarotie un lauztie stari atrodas vienā plaknē.
- Krituma leņķis un atstarošanas leņķis ir vienādi., ar to saprotot krītošā stara un atstarotā stara veidotos leņķus, kas ir perpendikulāri krišanas punktā novilktajai atdalīšanas virsmai.
Gaismas ātrums ir atkarīgs no vides, caur kuru tā pārvietojas tātad, jo blīvāks materiāls, jo lēnāks gaismas ātrums un otrādi. Tātad, kad gaisma pārvietojas no mazāk blīvas vides (gaisa) uz blīvāku vidi (stiklu), gaismas stari tiek lauzti tuvu normālam, tāpēc laušanas leņķis būs mazāks par krišanas leņķi.
Līdzīgi, ja gaismas stars pāriet no blīvākas vides uz mazāk blīvu vidi, lauzīs prom no normālā, lai krišanas leņķis būtu mazāks par laušanas leņķi.
Nozīme
Mēs jau minējām, ka optiskā refrakcija ir fiziska parādība, kas rodas, gaismai pārejot no vienas vides uz otru ar dažādu blīvumu. Šī parādība ir ļoti svarīga mūsu ikdienas dzīvē un dažādās zinātnes un tehnoloģiju jomās.
Viens no visizplatītākajiem optiskās refrakcijas piemēriem ir varavīksnes veidošanās. Kad saules gaisma iziet cauri ūdens pilieniem atmosfērā, gaisma tiek lauzta un izkliedēta dažādos viļņu garumos, tādējādi radot krāsu spektru, ko redzam varavīksnēs. Šo parādību izmanto arī objektīvu optikā un optisko instrumentu, piemēram, kameru lēcu, mikroskopu un teleskopu, ražošanā.
Turklāt, optiskā refrakcija ir būtiska cilvēka redzes korekcijai. Kad gaisma nonāk mūsu acī, tā tiek lauzta caur radzeni un lēcu, veidojot attēlu uz tīklenes. Ja acs pareizi nelauž gaismu, tas var izraisīt redzes problēmas, piemēram, tuvredzību, tālredzību un astigmatismu. Kontaktlēcas novērš šīs refrakcijas problēmas un ļauj gaismai pareizi lauzt acī.
Rūpniecībā optisko refrakciju izmanto caurspīdīgu materiālu ražošanā un šķīdumu koncentrācijas mērīšanā. Medicīnā optisko refrakciju izmanto, lai izmērītu bioloģisko audu blīvumu un refrakciju, kas ļauj savlaicīgi atklāt slimības.
Bez optiskās refrakcijas, attēlveidošanas, redzes korekcijas, lēcu un citu optisko instrumentu ražošanas, slimību noteikšana un daudzi citi zinātnes un tehnoloģiju sasniegumi, kas uzlabo mūsu dzīves kvalitāti, nebūtu iespējami.
Optiskās refrakcijas piemēri
Dažus izplatītākos optiskās refrakcijas piemērus var atrast šādās parādībās:
- Tējkarote tējas krūzē: Kad mēs ieliekam tējkaroti tējas tasē, mēs varam redzēt, kā tā drūp. Tas ir gaismas laušanas efekts, kas rada šo optisko ilūziju. Tāda pati parādība notiek, kad ieliekam ūdenī zīmuli vai salmiņu. Šīs izliektās ilūzijas rodas gaismas laušanas dēļ.
- Varavīksne: Varavīksnes izraisa gaismas laušana, kad tā iet cauri atmosfērā suspendētiem sīkiem ūdens pilieniem. Gaismai nokļūstot šajā zonā, tā sadalās un rada krāsainus efektus.
- saules halo: Šī ir varavīksnei līdzīga parādība, kas notiek noteiktās zemeslodes daļās vai ļoti specifiskos atmosfēras apstākļos. Tas rodas, ledus daļiņām uzkrājoties troposfērā, laužot gaismu un sadalot to, ļaujot atšķirt krāsainos gredzenus ap gaismas avotiem.
- Gaisma tiek lauzta dimantā: Dimanti arī lauž gaismu, sadalot to vairākās krāsās.
- Brilles un palielināmie stikli: Mūsu lietojamie palielināmie stikli un lēcas ir balstīti uz gaismas laušanas principu, jo tiem ir jāuztver gaisma un jāizkropļo attēls, lai to varētu interpretēt ar neapbruņotu aci.
- saule jūrā: Mēs varam redzēt, ka saules gaisma maina leņķi un ātrumu, kā arī izkliedējas, kad tā šķērso virsmu un iziet jūrā.
- Gaisma caur vitrāžām: Gaismas refrakcija notiek arī caur stiklu vai kristālu, kas filtrē gaismu un izkliedē to vidē.
Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par optisko ievilkšanu un tās īpašībām.