A 8. osztályos fizika szakon a fénytörés jelenségével ismerkedtél. Most már tudod, hogy a fény egy bizonyos frekvenciatartományú elektromágneses hullám. A fény természetére vonatkozó ismeretek alapján képes lesz megérteni a fénytörés fizikai okát és megmagyarázni sok más, ezzel kapcsolatos fényjelenséget.

Rizs. 141. Egyik közegből a másikba áthaladva a nyaláb megtörik, azaz megváltoztatja a terjedési irányt

A fénytörés törvénye szerint (141. ábra):

• a két közeg közötti határfelületre a sugár beesési pontjában beeső, megtört és merőlegesen húzott sugarak ugyanabban a síkban helyezkednek el; a beesési szög szinuszának a törésszög szinuszához viszonyított aránya állandó érték ennek a két közegnek

ahol n 21 a második közeg relatív törésmutatója az elsőhöz viszonyítva.

Ha a nyaláb vákuumból bármilyen közegbe jut, akkor

ahol n a második közeg abszolút törésmutatója (vagy egyszerűen törésmutatója). Ebben az esetben az első "környezet" a vákuum, amelynek abszolút indexét egynek vesszük.

A fénytörés törvényét Willebord Snellius holland tudós empirikusan fedezte fel 1621-ben. A törvényt egy optikáról szóló értekezésben fogalmazták meg, amely a tudós halála után megjelent irataiban található.

Snell felfedezése után több tudós is felvetette azt a hipotézist, hogy a fény törése annak köszönhető, hogy a fény sebessége megváltozik, amikor áthalad két közeg határán. E hipotézis érvényességét Pierre Fermat francia matematikus (1662-ben) és Christian Huygens holland fizikus (1690-ben) egymástól függetlenül elvégzett elméleti bizonyítása igazolta. Különböző utakon ugyanarra az eredményre jutottak, ami ezt bizonyítja

• a beesési szög szinuszának és a törésszög szinuszának aránya e két közeg esetében állandó érték, amely megegyezik a fénysebességek arányával ezekben a közegekben:

(3)

A (3) egyenletből az következik, hogy ha a β törésszög kisebb, mint az a beesési szög, akkor egy adott frekvenciájú fény a második közegben lassabban terjed, mint az elsőben, azaz V 2

A (3) egyenletben szereplő mennyiségek kapcsolata jó okot adott a relatív törésmutató definíciójának egy másik megfogalmazásának megjelenésére:

• a második közeg relatív törésmutatója az elsőhöz viszonyítva egy fizikai mennyiség, amely megegyezik a fénysebességek arányával ezekben a közegekben:

n 21 \u003d v 1 / v 2 (4)

Hagyja, hogy egy fénysugár vákuumból valamilyen közegbe jusson. Ha a (4) egyenletben v1-et a c vákuumban mért fénysebességgel, v 2-t pedig v közegben mért fénysebességgel helyettesítjük, akkor az (5) egyenletet kapjuk, amely az abszolút törésmutató definíciója:

• a közeg abszolút törésmutatója egy fizikai mennyiség, amely egyenlő a vákuumban lévő fénysebesség és az adott közegben lévő fénysebesség arányával:

A (4) és (5) egyenlet szerint n 21 azt mutatja meg, hogy a fény sebessége hányszor változik, amikor egyik közegből a másikba, és n - amikor vákuumból közegbe megy át. Ez a törésmutatók fizikai jelentése.

Bármely anyag n abszolút törésmutatójának értéke nagyobb az egységnél (ezt a fizikai referenciakönyvek táblázataiban szereplő adatok is megerősítik). Ekkor az (5) egyenlet szerint c/v > 1 és c > v, azaz bármely anyagban a fény sebessége kisebb, mint a vákuumban mért fénysebesség.

Anélkül, hogy szigorú indoklást adnánk (ezek bonyolultak és nehézkesek), megjegyezzük, hogy a fénysebesség csökkenésének oka a vákuumból az anyagba való átmenet során a fényhullám kölcsönhatása az atomokkal és az anyag molekuláival. Minél nagyobb az anyag optikai sűrűsége, annál erősebb ez a kölcsönhatás, annál kisebb a fénysebesség és annál nagyobb a törésmutató. Így egy közegben a fény sebességét és az abszolút törésmutatót ennek a közegnek a tulajdonságai határozzák meg.

Az anyagok törésmutatóinak számszerű értékei alapján összehasonlítható optikai sűrűségük. Például a különböző típusú üvegek törésmutatója 1,470 és 2,040 között van, míg a víz törésmutatója 1,333. Ez azt jelenti, hogy az üveg optikailag sűrűbb közeg, mint a víz.

Térjünk át a 142. ábrára, melynek segítségével megmagyarázhatjuk, hogy két közeg határán a sebesség változásával miért változik meg a fényhullám terjedési iránya is.

Rizs. 142. Amikor a fényhullámok levegőből vízbe kerülnek, a fény sebessége csökken, a hullám eleje és vele együtt a sebessége irányt változtat

Az ábrán egy fényhullám látható, amely a levegőből a vízbe megy át, és a közegek közötti határfelületre a szögben esik. Levegőben a fény v 1 sebességgel, vízben v 2 lassabb sebességgel terjed.

A hullám A pontja éri el először a határt. Egy Δt idő alatt a levegőben azonos v 1 sebességgel mozgó B pont eléri a B pontot. "Ugyanakkor a vízben kisebb v 2 sebességgel haladó A pont rövidebb távolságot tesz meg. , csak az A pontot éri el". Ebben az esetben a vízben lévő úgynevezett A "B" hullámfront egy bizonyos szögben elfordul a levegőben lévő AB hullám frontjához képest. A sebességvektor pedig (amely mindig merőleges a hullámfrontra és egybeesik terjedésének irányával) az OO" egyeneshez közelítve, a közegek határfelületére merőlegesen forog. Ebben az esetben a β törésszög kisebb mint az α beesési szög. Így történik a fény törése.

Az ábráról az is látható, hogy egy másik közegbe való áttéréssel és a hullámfront forgásával a hullámhossz is megváltozik: optikailag sűrűbb közegbe való átálláskor a sebesség csökken, a hullámhossz is csökken (λ 2< λ 1). Это согласуется и с известной вам формулой λ = V/v, из которой следует, что при неизменной частоте v (которая не зависит от плотности среды и поэтому не меняется при переходе луча из одной среды в другую) уменьшение скорости распространения волны сопровождается пропорциональным уменьшением длины волны.

Kérdések

1. A két anyag közül melyik a sűrűbb optikailag?
2. Hogyan határozzák meg a törésmutatókat a közegben lévő fénysebesség alapján?
3. Hol terjed a fény a leggyorsabban?
4. Mi a fizikai oka a fénysebesség csökkenésének, amikor a vákuumból egy közegbe, vagy egy kisebb optikai sűrűségű közegből egy nagyobb közegbe kerül?
5. Mi határozza meg (vagyis mitől függnek) a közeg abszolút törésmutatóját és a benne lévő fénysebességet?
6. Magyarázza el, mit mutat a 142. ábra!

Egy gyakorlat

A fénytörés vagy fénytörés olyan jelenség, amelyben a fénysugár vagy más hullámok irányának változása következik be, amikor átlépik a két közeget elválasztó határt, amelyek átlátszóak (ezeket a hullámokat továbbítják) és egy olyan közeg belsejében, amelyek tulajdonságai folyamatosan változnak. .

A fénytörés jelenségével elég gyakran találkozunk, és hétköznapi jelenségként fogjuk fel: azt láthatjuk, hogy egy átlátszó üvegben elhelyezett, színes folyadékkal ellátott pálcika a levegő és a víz elválásának pontján „eltörik” (1. ábra). Ha eső közben megtörik és visszaverődik a fény, akkor örülünk, ha szivárványt látunk (2. ábra).

A törésmutató az anyag fizikai-kémiai tulajdonságaival kapcsolatos fontos jellemzője. Ez függ a hőmérsékleti értékektől, valamint a fényhullámok hullámhosszától, amelyen a meghatározást végezzük. Az oldatban lévő minőségellenőrzési adatok szerint a törésmutatót a benne oldott anyag koncentrációja, valamint az oldószer jellege befolyásolja. Különösen a vérszérum törésmutatóját befolyásolja a benne lévő fehérje mennyisége, ami abból adódik, hogy a különböző sűrűségű közegekben a fénysugarak eltérő terjedési sebessége esetén irányuk megváltozik a két közeg határfelületén. . Ha a vákuumban mért fénysebességet elosztjuk a vizsgált anyagban lévő fénysebességgel, akkor megkapjuk az abszolút törésmutatót (törésmutatót). A gyakorlatban a relatív törésmutatót (n) határozzák meg, amely a levegőben lévő fénysebesség és a vizsgált anyagban lévő fénysebesség aránya.

A törésmutatót egy speciális eszközzel - refraktométerrel - határozzák meg.

A refraktometria az egyik legegyszerűbb fizikai elemzési módszer, és minőségellenőrző laboratóriumokban alkalmazható vegyi, élelmiszer-, biológiailag aktív étrend-kiegészítők, kozmetikumok és más típusú termékek előállításánál minimális idő és a vizsgálandó mintaszám mellett.

A refraktométer kialakítása azon alapul, hogy a fénysugarak teljesen visszaverődnek, amikor áthaladnak két közeg határán (az egyik üvegprizma, a másik a tesztoldat) (3. ábra).

Rizs. 3. A refraktométer vázlata

A forrásból (1) a fénysugár a tükörfelületre (2) esik, majd visszaverve a felső világító prizmába (3), majd az alsó mérőprizmába (4), amely üvegből van. magas törésmutatóval. A (3) és (4) prizma közé kapilláris segítségével 1-2 csepp mintát csepegtetünk. Annak érdekében, hogy ne okozzon mechanikai sérülést a prizmában, ne érintse meg a felületét kapillárissal.

Az okulár (9) egy mezőt lát keresztezett vonalakkal az interfész beállításához. Az okulár mozgatásával a mezők metszéspontját a határfelülethez kell igazítani (4. ábra) Az interfész szerepét a prizma (4) síkja tölti be, melynek felületén megtörik a fénysugár. Mivel a sugarak szétszóródtak, a fény és az árnyék határa elmosódottnak, irizálónak bizonyul. Ezt a jelenséget a diszperziókompenzátor (5) kiküszöböli. Ezután a sugár áthalad a lencsén (6) és a prizmán (7). A (8) lapon irányzó vonások (két egyenes vonal keresztbe keresztezve), valamint egy törésmutatókkal ellátott skála található, amely a okulárban (9) látható. A törésmutató kiszámítására szolgál.

A mezőhatárok elválasztó vonala megfelel a belső teljes visszaverődés szögének, amely a minta törésmutatójától függ.

A refraktometriát egy anyag tisztaságának és hitelességének meghatározására használják. Ezt a módszert használják az oldatokban lévő anyagok koncentrációjának meghatározására is a minőség-ellenőrzés során, amelyet egy kalibrációs grafikonból számítanak ki (egy minta törésmutatójának a koncentrációtól való függését bemutató grafikon).

A KorolevPharmban a törésmutatót a jóváhagyott hatósági dokumentációnak megfelelően határozzák meg a nyersanyagok beérkező ellenőrzése során, saját termelésünk kivonataiban, valamint a késztermékek gyártása során. A meghatározást egy akkreditált fizikai és kémiai laboratórium szakképzett munkatársai végzik IRF-454 B2M refraktométer segítségével.

Ha az alapanyagok bemeneti ellenőrzésének eredménye alapján a törésmutató nem felel meg a szükséges követelményeknek, a minőségellenőrzési osztály nem megfelelőségi okiratot állít ki, amely alapján ezt az alapanyagtételt visszaküldi a szállító.

Meghatározási módszer

1. A mérések megkezdése előtt ellenőrizzük a prizmák egymással érintkező felületeinek tisztaságát.

2. Nullapont ellenőrzés. A mérőprizma felületére 2÷3 csepp desztillált vizet csepegtetünk, világító prizmával óvatosan lezárjuk. Nyissa ki a világítóablakot, és tükör segítségével állítsa a fényforrást a legintenzívebb irányba. Az okulár csavarjait elforgatva világos, éles különbséget kapunk a sötét és világos mezők között a látómezőben. Elforgatjuk a csavart, és úgy irányítjuk az árnyék és a fény vonalát, hogy az egybeessen azzal a ponttal, ahol a vonalak metszéspontját a szemlencse felső ablakában. A szemlencse alsó ablakában lévő függőleges vonalon a kívánt eredményt látjuk - a 20 ° C-on desztillált víz törésmutatóját (1,333). Ha a leolvasások eltérőek, állítsuk a csavart törésmutatóra 1,333-ra, és egy kulcs segítségével (eltávolítjuk az állítócsavart) hozzuk az árnyék és a fény határát a vonalak metszéspontjához.

3. Határozza meg a törésmutatót! Emelje fel a prizma világítás kamráját és távolítsa el a vizet szűrőpapírral vagy gézszalvétával. Ezután cseppentsen 1-2 csepp tesztoldatot a mérőprizma felületére, és zárja le a kamrát. Addig forgatjuk a csavarokat, amíg az árnyék és a fény határai egybe nem esnek a vonalak metszéspontjával. A szemlencse alsó ablakában lévő függőleges vonalon a kívánt eredményt látjuk - a vizsgálati minta törésmutatóját. A törésmutatót a szemlencse alsó ablakában található skálán számítjuk ki.

4. A kalibrációs grafikon segítségével megállapítjuk az oldat koncentrációja és a törésmutató közötti összefüggést. A grafikon felépítéséhez több koncentrációjú standard oldatot kell készíteni kémiailag tiszta anyagok készítményeivel, meg kell mérni azok törésmutatóját, és a kapott értékeket az ordináta tengelyen ábrázolni, az oldatok megfelelő koncentrációit pedig az abszcissza tengelyen kell ábrázolni. Ki kell választani azokat a koncentráció-intervallumokat, amelyeknél lineáris összefüggés figyelhető meg a koncentráció és a törésmutató között. Megmérjük a vizsgált minta törésmutatóját, és a grafikon segítségével meghatározzuk a koncentrációját.

Ez a cikk felfedi az olyan optika fogalmának a lényegét, mint a törésmutató. Adjuk az érték megszerzésének képleteit, rövid áttekintést adunk az elektromágneses hullám törés jelenségének alkalmazásáról.

Láthatóság és törésmutató

A civilizáció hajnalán az emberek feltették a kérdést: hogyan lát a szem? Azt sugallják, hogy egy személy olyan sugarakat bocsát ki, amelyek érzik a környező tárgyakat, vagy fordítva, minden dolog bocsát ki ilyen sugarakat. Erre a kérdésre a választ a XVII. Az optikában található, és a törésmutatóhoz kapcsolódik. A különböző átlátszatlan felületekről visszaverődő és a határon átlátszókkal megtörő fény lehetőséget ad az embernek a látásra.

Fény és törésmutató

Bolygónkat a Nap fénye borítja. És pontosan a fotonok hullámtermészetéhez kapcsolódik egy olyan fogalom, mint az abszolút törésmutató. Amikor vákuumban terjed, a foton nem ütközik akadályba. A bolygón a fény sokféle sűrűbb közeggel találkozik: a légkörrel (gázkeverék), vízzel, kristályokkal. Elektromágneses hullám lévén, a fény fotonjai vákuumban egy fázissebességgel rendelkeznek (jelöljük c), és a környezetben - egy másik (jelölve v). Az első és a második arányát abszolút törésmutatónak nevezzük. A képlet így néz ki: n = c / v.

Fázis sebessége

Érdemes definiálni az elektromágneses közeg fázissebességét. Ellenkező esetben értse meg, mi a törésmutató n, ez tiltott. A fény fotonja hullám. Tehát úgy ábrázolható, mint egy energiacsomag, amely oszcillál (képzelje el egy szinuszos szegmensét). Fázis - ez a szinusz azon szegmense, amelyen a hullám egy adott időpontban áthalad (emlékezzen arra, hogy ez fontos egy ilyen mennyiség, például a törésmutató megértéséhez).

Például egy fázis lehet maximum egy szinusz vagy a meredekségének néhány szegmense. A hullám fázissebessége az a sebesség, amellyel az adott fázis mozog. Amint a törésmutató definíciója megmagyarázza, a vákuum és a közeg esetében ezek az értékek különböznek. Ráadásul minden környezetnek megvan a maga értéke ennek a mennyiségnek. Bármely átlátszó vegyület összetételétől függetlenül törésmutatója minden más anyagétól eltérő.

Abszolút és relatív törésmutató

Fentebb már bemutattuk, hogy az abszolút értéket a vákuumhoz viszonyítva mérjük. Ez azonban bolygónkon nehéz: a fény gyakrabban üti meg a levegő és a víz vagy a kvarc és a spinell határát. Amint fentebb említettük, ezeknek a közegeknek a törésmutatója eltérő. Levegőben a fény fotonja egy irányban halad és egy fázissebességgel rendelkezik (v 1), de amikor vízbe kerül, megváltoztatja a terjedési irányt és a fázissebességet (v 2). Azonban mindkét irány ugyanabban a síkban van. Ez nagyon fontos annak megértéséhez, hogyan alakul ki a környező világ képe a szem retináján vagy a kamera mátrixán. A két abszolút érték aránya adja a relatív törésmutatót. A képlet így néz ki: n 12 \u003d v 1 / v 2.

De mi van akkor, ha a fény éppen ellenkezőleg, kijön a vízből és belép a levegőbe? Ekkor ezt az értéket az n 21 = v 2 / v 1 képlet határozza meg. A relatív törésmutatók szorzásakor n 21 * n 12 \u003d (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) \u003d 1. Ez az arány bármely közegpárra igaz. A relatív törésmutatót a beesési és törési szögek szinuszaiból n 12 = sin Ɵ 1 / sin Ɵ 2 találhatjuk meg. Ne felejtse el, hogy a szögeket a normáltól a felületig számolja. Normál az a vonal, amely merőleges a felületre. Vagyis ha a probléma adott egy szöget α magához a felülethez képest esik, akkor (90 - α) szinuszát kell figyelembe venni.

A törésmutató szépsége és alkalmazásai

Nyugodt napsütéses napon a tó fenekén vakító fények játszanak. Sötétkék jég borítja a sziklát. Egy nő kezén a gyémánt több ezer szikrát szór. Ezek a jelenségek annak a következményei, hogy az átlátszó közegek minden határának relatív törésmutatója van. Ez a jelenség az esztétikai élvezet mellett gyakorlati alkalmazásokra is használható.

Íme néhány példa:

• Egy üveglencse összegyűjti a napsugarat, és meggyújtja a füvet.
• A lézersugár a beteg szervre fókuszál, és levágja a szükségtelen szöveteket.
• Egy ősi ólomüveg ablakon megtörik a napfény, különleges hangulatot teremtve.
• A mikroszkóp nagyon apró részleteket nagyít fel
• A spektrofotométer lencséi összegyűjtik a vizsgált anyag felületéről visszavert lézerfényt. Így meg lehet érteni az új anyagok szerkezetét, majd tulajdonságait.
• Még egy fotonikus számítógépre is van projekt, ahol az információt nem elektronok továbbítják, mint most, hanem fotonok. Egy ilyen eszközhöz feltétlenül szükség lesz fénytörő elemekre.

Hullámhossz

A Nap azonban nem csak a látható spektrumban lát el minket fotonokkal. Az infravörös, ultraibolya, röntgensugárzás tartományát az emberi látás nem érzékeli, de hatással vannak életünkre. Az infravörös sugarak melegen tartanak bennünket, az UV-fotonok ionizálják a felső légkört, és lehetővé teszik a növények számára, hogy fotoszintézis útján oxigént termeljenek.

És hogy a törésmutató mennyivel egyenlő, az nemcsak az anyagoktól függ, amelyek között a határ húzódik, hanem a beeső sugárzás hullámhosszától is. A szövegkörnyezetből általában egyértelmű, hogy melyik értékre utalunk. Vagyis ha a könyv figyelembe veszi a röntgensugárzást és annak egy személyre gyakorolt ​​hatását, akkor n ott erre a tartományra van definiálva. Általában azonban az elektromágneses hullámok látható spektrumát értjük alatta, hacsak nincs másképp meghatározva.

Törésmutató és visszaverődés

Mint a fentiekből kiderült, transzparens környezetekről beszélünk. Példaként levegőt, vizet, gyémántot említettünk. De mi a helyzet a fával, gránittal, műanyaggal? Létezik nekik olyan, hogy törésmutató? A válasz összetett, de általában igen.

Mindenekelőtt mérlegelnünk kell, hogy milyen fénnyel van dolgunk. A látható fotonok számára átlátszatlan közegeket röntgen- vagy gamma-sugárzás vágja át. Vagyis ha mindannyian szuperemberek lennénk, akkor a körülöttünk lévő egész világ átlátszó lenne számunkra, de eltérő mértékben. Például a betonból készült falak nem lennének sűrűbbek a kocsonyánál, a fém szerelvények pedig sűrűbb gyümölcsdaraboknak tűnnének.

Más elemi részecskék, müonok számára bolygónk általában átlátszó. Egy időben a tudósok sok gondot hoztak, hogy bebizonyítsák létezésük tényét. A müonok minden másodpercben milliókat hatolnak át belénk, de annak a valószínűsége, hogy egyetlen részecske összeütközik az anyaggal, nagyon kicsi, és ezt nagyon nehéz helyrehozni. A Bajkál egyébként hamarosan a müonok "elfogásának" helyévé válik. Mély és tiszta vize ideális erre - főleg télen. A lényeg az, hogy az érzékelők ne fagyjanak le. Így van értelme a beton törésmutatójának, például a röntgenfotonok esetében. Sőt, egy anyag röntgensugárzása az egyik legpontosabb és legfontosabb módszer a kristályok szerkezetének vizsgálatára.

Azt is érdemes megjegyezni, hogy matematikai értelemben azoknak az anyagoknak, amelyek egy adott tartományban átlátszatlanok, van képzeletbeli törésmutatója. Végül meg kell érteni, hogy egy anyag hőmérséklete is befolyásolhatja az átlátszóságát.

Jegy 75.

A fényvisszaverődés törvénye: a beeső és a visszavert nyaláb, valamint a két közeg határfelületére merőleges, a sugár beesési pontján helyreállított, ugyanabban a síkban (a beesési síkban) fekszik. A γ visszaverődési szög egyenlő az α beesési szöggel.

A fénytörés törvénye: a beeső és megtört nyaláb, valamint a két közeg határfelületére merőleges, a sugár beesési pontján helyreállított, ugyanabban a síkban fekszik. Az α beesési szög szinuszának és a β törésszög szinuszának aránya két adott közeg esetén állandó érték:

A visszaverődés és fénytörés törvényeit a hullámfizika magyarázza. A hullámfogalmak szerint a fénytörés a hullámterjedési sebesség változásának következménye az egyik közegből a másikba való átmenet során. A törésmutató fizikai jelentése az első közegben υ 1 terjedő hullámok terjedési sebességének aránya a második közegben υ 2 terjedési sebességükhöz:

A 3.1.1. ábra szemlélteti a fény visszaverődésének és törésének törvényeit.

Az alacsonyabb abszolút törésmutatójú közeget optikailag kevésbé sűrűnek nevezzük.

Amikor a fény egy optikailag sűrűbb közegből egy optikailag kevésbé sűrű közegbe n 2< n 1 (например, из стекла в воздух) можно наблюдать teljes reflexió jelenség, vagyis a megtört nyaláb eltűnése. Ez a jelenség egy bizonyos α pr kritikus szöget meghaladó beesési szögeknél figyelhető meg, amelyet ún a teljes belső visszaverődés határszöge(lásd a 3.1.2. ábrát).

A beesési szögre α = α pr sin β = 1; sin α pr \u003d n 2 / n 1 érték< 1.

Ha a második közeg levegő (n 2 ≈ 1), akkor célszerű a képletet átírni

A teljes belső visszaverődés jelensége számos optikai eszközben alkalmazható. A legérdekesebb és gyakorlatilag legfontosabb alkalmazási terület a szálas fényvezetők létrehozása, amelyek vékony (néhány mikrométertől milliméterig terjedő) tetszőlegesen hajlított filamentek optikailag átlátszó anyagból (üveg, kvarc). A szál végére eső fény az oldalfelületekről való teljes belső visszaverődés következtében nagy távolságokra terjedhet végig rajta (3.1.3. ábra). Az optikai fényvezetők fejlesztésével és alkalmazásával kapcsolatos tudományos és műszaki irányt száloptikának nevezzük.

Oszd szét az "rsiya fényt" (a fény bomlása)- ez egy olyan jelenség, amely egy anyag abszolút törésmutatójának a fény frekvenciától (vagy hullámhosszától) való függéséből adódik (frekvencia-diszperzió), vagy ugyanez, az anyagban lévő fény fázissebességének a fénytől való függése. hullámhossz (vagy frekvencia). Newton fedezte fel kísérletileg 1672 körül, bár elméletileg jóval később megmagyarázták.

Térbeli szóródás a közeg permittivitásának tenzorának a hullámvektortól való függése. Ez a függőség számos jelenséget okoz, amelyeket térbeli polarizációs hatásoknak nevezünk.

A diszperzió egyik legvilágosabb példája - a fehér fény bomlása amikor átengedjük egy prizmán (Newton kísérlete). A diszperzió jelenségének lényege a különböző hullámhosszú fénysugarak terjedési sebességének különbsége egy átlátszó anyagban - optikai közegben (miközben vákuumban a fény sebessége mindig azonos, függetlenül a hullámhossztól és így a színtől) . Általában minél nagyobb egy fényhullám frekvenciája, annál nagyobb a közeg törésmutatója, és annál kisebb a hullámsebesség a közegben:

Newton kísérletei Kísérlet a fehér fény spektrummá történő lebontásával kapcsolatban: Newton egy kis lyukon keresztül egy üvegprizmára irányította a napsugarat. A prizmára érve a sugár megtört, és a szemközti falon megnyúlt képet ad a színek irizáló váltakozásával - a spektrumot. Kísérlet a monokromatikus fény prizmán való áthaladásáról: Newton vörös üveget helyezett a napsugár útjába, amely mögé monokromatikus fényt kapott (piros), majd egy prizmát, és a képernyőn csak egy vörös foltot észlelt a fénysugárból. Fehér fény szintézisében (megszerzésében) szerzett tapasztalat: Először Newton a Nap sugarát egy prizmára irányította. Ezután, miután egy konvergáló lencse segítségével összegyűjtötte a prizmából kilépő színes sugarakat, Newton színes csík helyett fehér képet kapott egy fehér falon lévő lyukról. Newton következtetései:- a prizma nem változtatja meg a fényt, hanem csak komponensekre bontja - a színben eltérő fénysugarak a törés mértékében különböznek; az ibolya sugarak törnek a legerősebben, a vörös fény kevésbé erősen törik - a kevésbé törő vörös fény sebessége a legnagyobb, az ibolya pedig a legkisebb, ezért a prizma bontja a fényt. A fény törésmutatójának a színétől való függését diszperziónak nevezzük.

Következtetések:- a prizma lebontja a fényt - a fehér fény összetett (kompozit) - az ibolya sugarak jobban megtörnek, mint a vörösek. A fénysugár színét az oszcilláció frekvenciája határozza meg. Az egyik közegből a másikba való áttéréskor a fénysebesség és a hullámhossz változik, de a színt meghatározó frekvencia állandó marad. A fehér fény tartományának és összetevőinek határait általában a vákuumban mért hullámhosszuk jellemzi. A fehér fény 380 és 760 nm közötti hullámhosszak összessége.

Jegy 77.

Fényelnyelés. Bouguer törvénye

Az anyagban lévő fény abszorpciója a hullám elektromágneses mezőjének energiájának az anyag hőenergiájává (vagy másodlagos fotolumineszcens sugárzás energiájává) való átalakulásával jár. A fényelnyelési törvény (Bouguer-törvény) a következőképpen alakul:

I=I 0 exp(- x),(1)

ahol én 0 , én- bemeneti fény intenzitása (x=0)és kilép a közepes vastagságú rétegből X, - abszorpciós együttható, attól függ .

Dielektrikumokhoz  =10 -1  10 -5 m -1 , fémekhez =10 5  10 7 m -1 , ezért a fémek átlátszatlanok a fényre.

Függőség  ( ) megmagyarázza az elnyelő testek színezését. Például a kevés vörös fényt elnyelő üveg fehér fénnyel megvilágítva vörösnek tűnik.

A fény szórása. Rayleigh törvénye

A fény diffrakciója bekövetkezhet optikailag inhomogén közegben, például zavaros közegben (füst, köd, poros levegő stb.). A fényhullámok a közeg inhomogenitása miatt diffrakciós mintázatot hoznak létre, amelyet minden irányban meglehetősen egyenletes intenzitáseloszlás jellemez.

Az ilyen kis inhomogenitásokból eredő diffrakciót nevezzük a fény szórása.

Ez a jelenség akkor figyelhető meg, ha keskeny napsugár áthalad a poros levegőn, szétszóródik a porszemcséken és láthatóvá válik.

Ha az inhomogenitások méretei kicsik a hullámhosszhoz képest (legfeljebb 0,1  ), akkor a szórt fény intenzitása fordítottan arányos a hullámhossz negyedik hatványával, azaz.

én rass ~ 1/  4 , (2)

ezt az összefüggést Rayleigh-törvénynek nevezik.

Fényszóródás figyelhető meg olyan tiszta közegben is, amely nem tartalmaz idegen részecskéket. Például előfordulhat a sűrűség, az anizotrópia vagy a koncentráció ingadozásain (véletlen eltérésein). Az ilyen szórást molekulárisnak nevezzük. Ez magyarázza például az ég kék színét. Valójában a (2) szerint a kék és a kék sugarak erősebben szóródnak, mint a vörös és a sárga, mert rövidebb hullámhosszúak, ami az égbolt kék színét okozza.

Jegy 78.

Fénypolarizáció- a hullámoptika jelenségeinek összessége, amelyben megnyilvánul az elektromágneses fényhullámok keresztirányú természete. keresztirányú hullám- a közeg részecskéi a hullámterjedés irányára merőleges irányban oszcillálnak ( 1. ábra).

1. ábra keresztirányú hullám

elektromágneses fényhullám sík polarizált(lineáris polarizáció), ha az E és B vektorok rezgési irányai szigorúan rögzítettek és bizonyos síkban fekszenek ( 1. ábra). Sík polarizált fényhullámnak nevezzük sík polarizált(lineárisan polarizált) fény. nem polarizált(természetes) hullám - olyan elektromágneses fényhullám, amelyben az E és B vektorok rezgési irányai ebben a hullámban a v sebességvektorra merőleges bármely síkban elhelyezkedhetnek. polarizálatlan fény- fényhullámok, amelyekben az E és B vektorok rezgési irányai véletlenszerűen változnak úgy, hogy a hullámterjedés nyalábjára merőleges síkban minden rezgési irány egyformán valószínű ( 2. ábra).

2. ábra polarizálatlan fény

polarizált hullámok- amelyben az E és B vektorok irányai térben változatlanok maradnak, vagy egy bizonyos törvény szerint változnak. Sugárzás, amelyben az E vektor iránya véletlenszerűen változik - polarizálatlan. Ilyen sugárzásra példa lehet a termikus sugárzás (véletlenszerű eloszlású atomok és elektronok). Polarizációs sík- ez az E vektor rezgési irányára merőleges sík. A polarizált sugárzás előfordulásának fő mechanizmusa a sugárzás elektronok, atomok, molekulák és porrészecskék általi szóródása.

1.2. A polarizáció típusai A polarizációnak három típusa van. Határozzuk meg őket. 1. Lineáris Akkor fordul elő, ha az E elektromos vektor megtartja pozícióját a térben. Ez mintegy kiemeli azt a síkot, amelyben az E vektor oszcillál. 2. Körlevél Ez az a polarizáció, amely akkor következik be, amikor az E elektromos vektor a hullám szögfrekvenciájával megegyező szögsebességgel forog a hullám terjedésének iránya körül, miközben megtartja annak abszolút értékét. Ez a polarizáció jellemzi az E vektor forgásirányát a látóvonalra merőleges síkban. Ilyen például a ciklotronsugárzás (mágneses térben forgó elektronrendszer). 3. Elliptikus Akkor fordul elő, amikor az E elektromos vektor nagysága úgy változik, hogy ellipszist ír le (az E vektor forgása). Az elliptikus és körkörös polarizáció jobb (az E vektor forgása az óramutató járásával megegyező irányban történik, ha a terjedő hullám felé nézünk) és balra (az E vektor forgása az óramutató járásával ellentétes irányban történik, ha a terjedő hullám felé nézünk).

Valójában a leggyakoribb részleges polarizáció (részlegesen polarizált elektromágneses hullámok). Mennyiségileg egy bizonyos mennyiség jellemzi, ún polarizáció foka R, amelynek meghatározása a következő: P = (Imax - Imin) / (Imax + Imin) ahol Imax,én benne vagyok- a legnagyobb és legalacsonyabb elektromágneses energia fluxussűrűség az analizátoron keresztül (Polaroid, Nicol prizma…). A gyakorlatban a sugárzási polarizációt gyakran Stokes-paraméterekkel írják le (az adott polarizációs irányú sugárzási fluxusokat határozzák meg).

Jegy 79.

Ha a természetes fény két dielektrikum (például levegő és üveg) határfelületére esik, akkor annak egy része visszaverődik, egy része pedig megtörik és a második közegben terjed. A visszavert és megtört nyalábok útjára helyezve egy analizátort (például turmalint) megbizonyosodunk arról, hogy a visszavert és megtört nyalábok részben polarizáltak: ha az analizátort a nyalábok körül forgatjuk, a fényintenzitás periodikusan növekszik és csökken ( teljes kihalás nem figyelhető meg!). A további vizsgálatok kimutatták, hogy a visszavert sugárban a beesési síkra merőleges rezgések érvényesülnek (a 275. ábrán pontok jelzik), a megtört sugárban - a beesési síkkal párhuzamos rezgések (nyilakkal ábrázolva).

A polarizáció mértéke (a fényhullámok elválasztásának mértéke az elektromos (és mágneses) vektor bizonyos orientációjával) a sugarak beesési szögétől és a törésmutatótól függ. skót fizikus D. Brewster(1781-1868) megállapította törvény, amely szerint a beesési szögben én B (Brewster-szög), amelyet a reláció határoz meg

(n 21 - a második közeg törésmutatója az elsőhöz képest), a visszavert nyaláb síkpolarizált(csak a beesési síkra merőleges oszcillációkat tartalmaz) (276. ábra). A megtört nyaláb a beesési szögbenén B maximálisan polarizált, de nem teljesen.

Ha a Brewster-szögben fény esik a felületre, akkor a visszavert és megtört sugarak egymásra merőleges(tg én B = bűn én B/cos én b, n 21 = bűn én B / bűn én 2 (én 2 - törésszög), ahonnan cos én B = bűn én 2). Következésképpen, én B + én 2 =  /2, de én’ B= én B (reflexiós törvény), tehát én’ B+ én 2 =  /2.

A különböző beesési szögeknél visszavert és megtört fény polarizációs foka a Maxwell-egyenletekből számítható ki, ha figyelembe vesszük a két izotróp dielektrikum határfelületén lévő elektromágneses tér peremfeltételeit (ún. Fresnel-képletek).

A megtört fény polarizációs foka jelentősen növelhető (ismételt fénytöréssel, feltéve, hogy a fény minden alkalommal Brewster-szögben esik a felületre). Ha például üveghez ( n= 1.53), a megtört nyaláb polarizációs foka 15%, majd 8-10 egymásra helyezett üveglap fénytörése után az ilyen rendszerből kilépő fény szinte teljesen polarizált lesz. Ezt a lemezkészletet ún láb. A láb segítségével a polarizált fényt mind a visszaverődése, mind a fénytörése elemezheti.

Jegy 79 (spur)

A tapasztalatok szerint a fény törése és visszaverődése során a megtört és a visszavert fény polarizált, és a visszaverődés. a fény egy bizonyos beesési szög mellett teljesen polarizálható, de a fény mindig részben polarizált.Frinel képletei alapján kimutatható, hogy a visszaver. a fény a beesési és fénytörési síkra merőleges síkban polarizálódik. a fény a beesési síkkal párhuzamos síkban polarizálódik.

Az a beesési szög, amelynél a visszaverődés A teljesen polarizált fényt Brewster-szögnek nevezzük.A Brewster-szöget a Brewster-törvény határozza meg: -Brewster-törvény Ebben az esetben a visszaverődés közötti szög. és megtörni. A sugarak egyenlőek lesznek. Levegő-üveg rendszernél a Brewster-szög egyenlő. A jó polarizáció eléréséhez, pl. , amikor a fény megtörik, nagyon sok törött felület kerül felhasználásra, amit Stoletov lábának neveznek.

Jegy 80.

A tapasztalat azt mutatja, hogy amikor a fény kölcsönhatásba lép az anyaggal, a fő hatást (fiziológiai, fotokémiai, fotoelektromos stb.) a vektor oszcillációi okozzák, amelyet ebben a vonatkozásban néha fényvektornak is neveznek. Ezért a fénypolarizáció mintáinak leírásához a vektor viselkedését figyeljük.

A vektorok által alkotott síkot polarizációs síknak nevezzük.

Ha a vektoroszcillációk egy rögzített síkban történnek, akkor az ilyen fényt (nyalábot) lineárisan polarizáltnak nevezzük. Önkényesen a következőképpen van megjelölve. Ha a nyaláb egy merőleges síkban polarizált (a síkban xz, lásd az ábrát. 2 a második előadásban), akkor azt jelöljük.

A természetes fény (közönséges forrásokból, a napból) olyan hullámokból áll, amelyek különböző, véletlenszerűen elosztott polarizációs síkokkal rendelkeznek (lásd a 3. ábrát).

A természetes fényt néha hagyományosan ennek is nevezik. Nem polarizáltnak is nevezik.

Ha a hullám terjedése közben a vektor forog, és egyúttal a vektor vége kört ír le, akkor az ilyen fényt cirkulárisan polarizáltnak, a polarizációt pedig körkörösnek vagy körkörösnek (jobbra vagy balra) nevezzük. Elliptikus polarizáció is van.

Vannak optikai eszközök (filmek, lemezek stb.) - polarizátorok, amelyek természetes fényből lineárisan polarizált vagy részben polarizált fényt bocsátanak ki.

A fény polarizációjának elemzésére használt polarizátorokat ún elemzők.

A polarizátor (vagy analizátor) síkja a polarizátor (vagy analizátor) által átbocsátott fény polarizációs síkja.

Legyen egy polarizátor (vagy analizátor) beeső amplitúdójú, lineárisan polarizált fénnyel E 0 . Az áteresztett fény amplitúdója lesz E=E 0 cos j, és az intenzitás I=I 0 cos 2 j.

Ez a képlet kifejezi Malus törvénye:

Az analizátoron áthaladó lineárisan polarizált fény intenzitása arányos a szög koszinuszának négyzetével j a beeső fény rezgési síkja és az analizátor síkja között.

80. jegy (sarkantyúzáshoz)

A polarizátorok olyan eszközök, amelyek lehetővé teszik polarizált fény előállítását. Az analizátorok olyan eszközök, amelyekkel elemezni lehet, hogy a fény polarizált-e vagy sem. Szerkezetileg a polarizátor és az analizátor ugyanaz. akkor az E vektor minden iránya egyenlő valószínűséggel. A vektor két egymásra merőleges komponensre bontható: az egyik párhuzamos a polarizátor polarizációs síkjával, a másik pedig merőleges rá.

Nyilvánvalóan a polarizátorból kilépő fény intenzitása egyenlő lesz.. Jelöljük a polarizátorból kilépő fény intenzitását () Ha a polarizátor útján olyan analizátort helyezünk el, amelynek fősíkja szöget zár be a polarizátorból. a polarizátor fősíkját, akkor az analizátort elhagyó fény intenzitását a törvény határozza meg.

Jegy 81.

P. A. Cserenkov szovjet fizikus az uránsók oldatának lumineszcenciáját tanulmányozva rádium-sugarak hatására felhívta a figyelmet arra, hogy maga a víz izzik, amelyben nincsenek uránsók. Kiderült, hogy amikor a sugarakat (lásd a gammasugárzást) tiszta folyadékokon vezetik át, mindegyik izzani kezd. S. I. Vavilov, akinek irányítása alatt P. A. Cherenkov dolgozott, azt feltételezte, hogy a ragyogás az atomokból a rádiumkvantumok által kiütött elektronok mozgásához kapcsolódik. Valójában az izzás erősen függött a folyadékban lévő mágneses tér irányától (ez arra utalt, hogy ennek oka az elektronok mozgása).

De miért bocsátanak ki fényt a folyadékban mozgó elektronok? A helyes választ erre a kérdésre 1937-ben I. E. Tamm és I. M. Frank szovjet fizikusok adták.

Az anyagban mozgó elektron kölcsönhatásba lép a környező atomokkal. Elektromos tere hatására az atomi elektronok és atommagok ellentétes irányban eltolódnak - a közeg polarizálódik. Az elektron pályája mentén elhelyezkedő közeg atomjai polarizálódnak, majd visszatérnek a kiindulási állapotba, elektromágneses fényhullámokat bocsátanak ki. Ha az elektron sebessége kisebb, mint a fény terjedési sebessége a közegben (- törésmutató), akkor az elektromágneses tér utoléri az elektront, és az anyagnak ideje lesz a térben az elektron előtt polarizálódni. Az elektron előtti és mögötte lévő közeg polarizációja ellentétes irányú, az ellentétes polaritású atomok sugárzásai pedig "összeadódnak", "kioltják" egymást. Amikor az atomoknak, amelyekhez az elektron még nem ért el, nincs idejük polarizálódni, és megjelenik a sugárzás, amely egy keskeny kúpos réteg mentén irányul, amelynek csúcsa egybeesik a mozgó elektronnal, és a csúcsnál c. A fény "kúp" megjelenését és a sugárzás állapotát a hullámterjedés általános elveiből kaphatjuk meg.

Rizs. 1. A hullámfront kialakulásának mechanizmusa

Hagyja, hogy egy elektron mozogjon egy nagyon keskeny üres csatorna OE tengelye mentén (lásd az 1. ábrát) egy homogén, átlátszó, törésmutatójú anyagban (üres csatornára van szükség ahhoz, hogy ne vegyük figyelembe az elektronok atomjaival való ütközését elméleti megfontolás). Az OE vonal bármely pontja, amelyet egymást követően egy elektron foglal el, a fénykibocsátás középpontja lesz. Az egymást követő O, D, E pontokból kiinduló hullámok interferálnak egymással, és felerősödnek, ha a köztük lévő fáziskülönbség nulla (lásd Interferencia). Ez a feltétel teljesül arra az irányra, amely 0 szöget zár be az elektron pályájával. A 0 szöget a következő arány határozza meg:.

Valójában tekintsünk két hullámot, amelyek a pálya két pontjából az elektronsebességhez képest 0 szöget bezáró irányban bocsátanak ki - az O és a D pontot, amelyeket távolság választ el egymástól. Az OB-ra merőleges BE egyenesen fekvő B pontban az első hullám - időben A BE egyenesen fekvő F ponthoz a pontból kibocsátott hullám az emissziót követő időpontban érkezik. hullám az O pontból. Ez a két hullám fázisban lesz, azaz az egyenes hullámfront lesz, ha ezek az idők egyenlők:. Ez az idők egyenlőségének feltételeként ad. A fény minden irányban kialszik a pálya D távolsággal elválasztott szakaszaiból kibocsátott hullámok interferenciája miatt. D értékét egy nyilvánvaló egyenlet határozza meg, ahol T a fény rezgésének periódusa. Ennek az egyenletnek mindig van megoldása, ha.

Ha , akkor a kisugárzott, zavaró hullámok felerősítésének iránya nem létezik, nem lehet nagyobb 1-nél.

Rizs. 2. Hanghullámok eloszlása ​​és lökéshullám kialakulása testmozgás közben

A sugárzás csak akkor figyelhető meg, ha .

Kísérletileg az elektronok véges térszögben repülnek, bizonyos sebességeloszlással, és ennek eredményeként a sugárzás a fő irányhoz közeli kúpos rétegben terjed, amelyet a szög határoz meg.

Megfontolásunk során figyelmen kívül hagytuk az elektron lassulását. Ez teljesen elfogadható, mivel a Vavilov-Cherenkov sugárzás miatti veszteségek kicsik, és első közelítésben azt feltételezhetjük, hogy az elektron által elvesztett energia nem befolyásolja sebességét, és egyenletesen mozog. Ez a Vavilov-Cherenkov sugárzás alapvető különbsége és szokatlansága. Általában töltések sugároznak, jelentős gyorsulást tapasztalva.

A saját fényét kifutó elektron olyan, mint egy repülőgép, amely a hangsebességnél nagyobb sebességgel repül. Ebben az esetben egy kúpos lökéshullám is terjed a repülőgép előtt (lásd 2. ábra).

25/III-1 lecke A fény terjedése különböző közegekben. Fénytörés a két közeg határfelületén.

Új anyagok tanulása.

Eddig a fény terjedését egy közegben, mint általában - levegőben vettük figyelembe. A fény többféle közegben terjedhet: egyik közegből a másikba mozoghat; a beesési pontokon a sugarak nemcsak visszaverődnek a felületről, hanem részben át is mennek rajta. Az ilyen átmenetek sok szép és érdekes jelenséget okoznak.

A két közeg határán áthaladó fény terjedési irányának változását fénytörésnek nevezzük.

A két átlátszó közeg interfészére eső fénysugár egy része visszaverődik, egy része pedig egy másik közegbe kerül. Ilyenkor a másik közegbe átment fénysugár iránya megváltozik. Ezért a jelenséget fénytörésnek, a sugarat pedig megtörtnek nevezik.

1 - beeső sugár

2 - visszavert sugár

3 – megtört nyaláb α β

OO 1 - a határ két közeg között

MN - merőleges O O 1

A sugár és a két közeg közötti határfelületre merőleges szöget, amelyet a sugár beesési pontjáig lesüllyesztenek, törésszögnek nevezünk. γ (gamma).

A vákuumban lévő fény 300 000 km/s sebességgel terjed. Bármilyen közegben a fénysebesség mindig kisebb, mint a vákuumban. Ezért amikor a fény egyik közegből a másikba kerül, sebessége csökken, és ez az oka a fény törésének. Minél kisebb a fény terjedési sebessége egy adott közegben, annál nagyobb ennek a közegnek az optikai sűrűsége. Például a levegő optikai sűrűsége nagyobb, mint a vákuum, mivel a levegőben a fény sebessége valamivel kisebb, mint a vákuumban. A víz optikai sűrűsége nagyobb, mint a levegő optikai sűrűsége, mivel a fény sebessége a levegőben nagyobb, mint a vízben.

Minél jobban különbözik két közeg optikai sűrűsége, annál jobban megtörik a fény a felületükön. Minél jobban változik a fény sebessége a két közeg határfelületén, annál jobban megtörik.

Minden átlátszó anyagnak van egy olyan fontos fizikai jellemzője, mint a fény törésmutatója n. Megmutatja, hogy egy adott anyagban hányszor kisebb a fénysebesség, mint a vákuumban.

Törésmutató

A beesési szög és a törésszög aránya az egyes közegek optikai sűrűségétől függ. Ha egy fénysugár egy kisebb optikai sűrűségű közegből egy nagyobb optikai sűrűségű közegbe megy át, akkor a törésszög kisebb lesz, mint a beesési szög. Ha egy fénysugár nagyobb optikai sűrűségű közegből halad át, akkor a törésszög kisebb lesz, mint a beesési szög. Ha egy fénysugár egy nagyobb optikai sűrűségű közegből egy kisebb optikai sűrűségű közegbe megy át, akkor a törésszög nagyobb, mint a beesési szög.

Vagyis ha n 1 γ; ha n 1 >n 2, akkor α<γ.

A fénytörés törvénye :

A beeső sugár, a megtört nyaláb és a két közeg közötti határfelületre merőleges a sugár beesési pontjában ugyanabban a síkban van.

A beesési szög és a törésszög arányát a képlet határozza meg.

ahol a beesési szög szinusza, a törésszög szinusza.

A szinuszok és érintők értéke 0-900 szögeknél

A fénytörés törvényét először W. Snelius holland csillagász és matematikus fogalmazta meg 1626 körül, a Leideni Egyetem professzora (1613).

A 16. században az optika ultramodern tudomány volt, egy vízzel töltött üveggolyóból, amelyet lencseként használtak, nagyító keletkezett. És abból feltaláltak egy távcsövet és egy mikroszkópot. Abban az időben Hollandiának teleszkópokra volt szüksége, hogy megtekinthesse a partot, és időben elmenekülhessen az ellenség elől. Az optika biztosította a navigáció sikerét és megbízhatóságát. Ezért Hollandiában sok tudós érdeklődött az optika iránt. A holland Skel Van Royen (Snelius) megfigyelte, hogyan verődik vissza egy vékony fénysugár a tükörben. Megmérte a beesési szöget és a visszaverődési szöget, és megállapította, hogy a visszaverődési szög egyenlő a beesési szöggel. Övé a fényvisszaverődés törvényei is. Levezette a fénytörés törvényét.

Tekintsük a fénytörés törvényét.

Ebben - a második közeg relatív törésmutatója az elsőhöz képest, abban az esetben, ha a másodiknak nagy az optikai sűrűsége. Ha a fény megtörik és kisebb optikai sűrűségű közegen halad át, akkor α< γ, тогда

Ha az első közeg vákuum, akkor n 1 =1, akkor .

Ezt a mutatót a második közeg abszolút törésmutatójának nevezik:

ahol a fény sebessége vákuumban, a fény sebessége adott közegben.

A Föld légkörében bekövetkező fénytörés következménye, hogy a Napot és a csillagokat valamivel tényleges helyzetük felett látjuk. A fénytörés magyarázhatja a délibábok, szivárványok előfordulását ... a fénytörés jelensége a numerikus optikai eszközök működési elvének alapja: mikroszkóp, távcső, kamera.