Koji je indeks loma stakla? A kada je potrebno znati?

Pri rješavanju problema u optici, često je potrebno znati indeks loma stakla, vode ili neke druge tvari. U različitim situacijama mogu se uključiti i apsolutne i relativne vrijednosti ove vrijednosti.

Dvije vrste indeksa loma

Prvo, činjenica da ovaj broj pokazuje: kako ovaj ili onaj prozirni medij mijenja smjer širenja svjetla. i elektromagnetski val može doći iz vakuuma, a zatim će se indeks loma stakla ili druge tvari nazvati apsolutnim. U većini slučajeva njegova vrijednost leži u rasponu od 1 do 2. Samo u vrlo rijetkim slučajevima indeks loma je veći od dva.

Ako je prije subjekta prisutna gušća okolina od vakuuma, onda oni već govore o relativnoj vrijednosti. I izračunava se kao omjer dvije apsolutne vrijednosti. Na primjer, rođak indeks loma staklo će biti jednako apsolutnim vrijednostima za staklo i vodu.

U svakom slučaju, označena je latinskim slovom "en" - n. Ova se vrijednost dobiva dijeljenjem jednih i drugih s istom vrijednošću, dakle, to je jednostavno koeficijent koji nema ime.

Koja se formula može koristiti za izračunavanje indeksa loma?

Ako uzmemo kut incidencije kao "alfa", a kut prelamanja označimo "beta", tada formula za apsolutnu vrijednost indeksa loma izgleda ovako: n = sin α / sin β. U literaturi na engleskom jeziku često možete pronaći drugu oznaku. Kada je kut upadanja i, a refrakcija r.

Postoji još jedna formula za izračunavanje indeksa loma svjetlosti u staklu i drugim prozirnim medijima. To je povezano sa brzinom svjetlosti u vakuumu i time, ali već u tvari koja se razmatra.

Tada izgleda ovako: n = c / νλ. Ovdje c je brzina svjetlosti u vakuumu, ν je njezina brzina u prozirnom mediju, a λ valna duljina.

Što određuje indeks loma?

Ona je određena brzinom kojom svjetlost putuje u mediju koji se razmatra. Zrak je u tom pogledu vrlo blizu vakuumu, stoga se svjetlosni valovi u njemu razmnožavaju praktički ne odstupaju od svog izvornog smjera. Stoga, ako se odredi indeks loma staklenog zraka ili bilo koje druge supstance koja graniči s zrakom, tada se potonji uobičajeno smatra vakuumom.

Svaki drugi medij ima svoje osobine. Oni imaju različite gustoće, imaju svoju temperaturu, kao i elastična naprezanja. Sve to utječe na rezultat prelamanja svjetlosti putem tvari.

Posljednju ulogu u promjeni smjera širenja valova nemaju značajke svjetla. Bijelo svjetlo sastoji se od raznih boja, od crvene do ljubičaste. Svaki dio spektra se lomi na svoj način. Štoviše, vrijednost indeksa za val crvenog dijela spektra uvijek će biti manja od ostatka. Na primjer, indeks loma TF-1 stakla varira od 1.6421 do 1.67298, redom, od crvenog do ljubičastog dijela spektra.

Primjeri vrijednosti za različite tvari

Ovdje su vrijednosti apsolutnih vrijednosti, tj. Indeks loma kada snop prolazi iz vakuuma (koji je jednak zraku) kroz drugu tvar.

Ove brojke će biti potrebne ako je potrebno odrediti indeks loma stakla u odnosu na druge medije.

Koje se druge vrijednosti koriste pri rješavanju problema?

Potpuna refleksija. Promatra se kada svjetlost prolazi iz gušće sredine u manje gustu. Ovdje se, pod određenim kutom upadanja, pojavljuje refrakcija pod pravim kutom. To jest, greda klizi duž granice dvaju medija.

Maksimalni kut ukupnog odbijanja je njegova minimalna vrijednost pri kojoj svjetlo ne ulazi u manje gustu sredinu. Manje od toga - javlja se lom, a još više - odraz u istom okruženju iz kojeg se svjetlo pomicalo.

Problem broj 1

Stanje. Indeks loma stakla je 1,52. Potrebno je odrediti granični kut na koji se svjetlost u potpunosti reflektira od razdvajanja površina: stakla s zrakom, vode sa zrakom, stakla s vodom.

Odluka.

Morat ćete upotrijebiti te indeksa loma vode u tablici. To je za zrak koji je jednak jednom.

Rješenje u sva tri slučaja svodi se na izračune po formuli:

sin α ₀ / sin β = n ₁ / n ₂ , gdje se n ₂ odnosi na medij iz kojeg se širi svjetlo, i n ₁ gdje prodire.

Slovo α ₀ označava granični kut. Vrijednost kuta β je 90 stupnjeva. To jest, njegov sinus će biti jedan.

Za prvi slučaj: sin α ₀ = 1 / n _stakla , tada je granični kut jednak arcsine od 1 / n _stakla . 1 / 1,52 = 0,6579. Kut je 41,14º.

U drugom slučaju, pri određivanju arcsine, potrebno je zamijeniti vrijednost indeksa refrakcije vode. Frakcija 1 / n _vode će uzeti vrijednost 1 / 1,33 = 0, 7519. To je kut kutova od 48,75º.

Treći slučaj opisan je omjerom _vode i n _stakla . Arcsine će morati izračunati za frakciju: 1,33 / 1,52, odnosno broj 0,875. Nađite vrijednost graničnog kuta prema njegovom luku: 61.05º.

Odgovor: 41,14 º, 48,75 º, 61,05 º.

Problem broj 2

Stanje. Staklena prizma je uronjena u posudu s vodom. Njegov indeks loma je 1,5. Prizma se temelji na pravokutni trokut. Veća noga je okomita na dno, a druga je paralelna s njom. Snop svjetlosti normalno pada na gornju stranu prizme. Koji bi trebao biti najmanji kut između vodoravne noge i hipotenuze kako bi svjetlost dospjela do noge koja je okomita na dno posude i izašla iz prizme?

Odluka.

Da bi greda izlazila iz prizme na opisani način, ona mora pasti pod ekstremni kut na unutarnjem rubu (onaj koji je hipotenuza trokuta u dijelu prizme). Ovaj granični kut ispada jednak željenom kutu pravokutnog trokuta. Iz zakona loma svjetlosti, ispada da sinus graničnog kuta podijeljen sinusom od 90 stupnjeva jednak je omjeru dvaju indeksa loma: vode prema staklu.

Izračuni dovode do ove vrijednosti graničnog kuta: 62 ° 30 '.

Odgovor: 62º30´.