LŪŽIO RODYKLĖ(lūžio rodiklis) – optinis. būdinga aplinkai, susijusiai su šviesos lūžis dviejų skaidrių optiškai vienalyčių ir izotropinių terpių sąsajoje jai pereinant iš vienos terpės į kitą ir dėl šviesos sklidimo terpėje fazių greičių skirtumo. P. p reikšmė lygi šių greičių santykiui. giminaitis

Šių aplinkų P. p. Jei šviesa krinta ant antrosios arba pirmosios terpės iš (kur yra šviesos sklidimo greitis Su), tada kiekiai absoliutus pp šių vidurkių. Šiuo atveju lūžio dėsnį galima parašyti tokia forma, kur ir yra kritimo ir lūžio kampai.

Absoliutaus pp reikšmė priklauso nuo medžiagos pobūdžio ir struktūros, jos agregacijos būsena, temperatūra, slėgis ir kt. Esant dideliam intensyvumui, PP priklauso nuo šviesos intensyvumo (žr. Netiesinė optika). Daugelyje medžiagų P. keičiasi veikiant išoriniams poveikiams. elektrinis laukai ( Kerr efektas- skysčiuose ir dujose; elektrooptinis Pockels efektas- kristaluose).

Tam tikros terpės sugerties juosta priklauso nuo šviesos bangos ilgio l, o absorbcijos juostų srityje ši priklausomybė yra anomali (žr. Šviesos dispersija).Rentgeno spinduliuose. regione, galios koeficientas beveik visoms terpėms yra artimas 1, matomoje skysčių ir kietųjų medžiagų srityje yra apie 1,5; IR srityje daugeliui skaidrių laikmenų 4.0 (skirta Ge).

Lit.: Landsberg G.S., Optika, 5 leidimas, M., 1976; Sivukhin D.V., Bendras kursas, 2 leidimas, [t. 4] - Optika, M., 1985. V. I. Malyševas,

Šviesos refrakcija- reiškinys, kai šviesos spindulys, pereinantis iš vienos terpės į kitą, keičia kryptį ties šių terpių riba.

Šviesos lūžimas vyksta pagal šį dėsnį:
Kritantys ir lūžę spinduliai bei statmuo, nubrėžtas į sąsają tarp dviejų terpių spindulio kritimo taške, yra toje pačioje plokštumoje. Kritimo kampo sinuso ir lūžio kampo sinuso santykis yra pastovi dviejų terpių vertė:
,
Kur α - kritimo kampas,
β - lūžio kampas,
n - pastovus, nepriklauso nuo kritimo kampo.

Pasikeitus kritimo kampui, keičiasi ir lūžio kampas. Kuo didesnis kritimo kampas, tuo didesnis lūžio kampas.
Jei šviesa patenka iš optiškai mažiau tankios terpės į tankesnę terpę, tada lūžio kampas visada yra mažesnis už kritimo kampą: β < α.
Šviesos spindulys, nukreiptas statmenai sąsajai tarp dviejų terpių, pereina iš vienos terpės į kitą be lūžio.

absoliutus medžiagos lūžio rodiklis- reikšmė, lygi šviesos fazių greičių (elektromagnetinių bangų) santykiui vakuume ir tam tikroje aplinkoje n=c/v
Dydis n, įtrauktas į lūžio dėsnį, vadinamas santykiniu lūžio rodikliu terpių porai.

Reikšmė n yra santykinis terpės B lūžio rodiklis terpės A atžvilgiu, o n" = 1/n yra santykinis A terpės lūžio rodiklis terpės B atžvilgiu.
Ši vertė su kitais vienodos sąlygos didesnis už vienetą, kai spindulys pereina iš tankesnės terpės į mažiau tankią terpę, ir mažiau nei vienas kai spindulys pereina iš mažiau tankios terpės į tankesnę terpę (pavyzdžiui, iš dujų arba iš vakuumo į skystą ar kietą). Yra šios taisyklės išimčių, todėl įprasta terpę optiškai vadinti daugiau ar mažiau tankia už kitą.
Iš beorės erdvės į kokios nors terpės B paviršių krintantis spindulys lūžta stipriau nei krintant ant jo iš kitos terpės A; Į terpę iš beorės erdvės patenkančio spindulio lūžio rodiklis vadinamas absoliučiu jo lūžio rodikliu.

(Absoliutus – vakuumo atžvilgiu.
Santykinis - palyginti su bet kuria kita medžiaga (pavyzdžiui, tuo pačiu oru).
Santykinis dviejų medžiagų rodiklis yra jų absoliučių rodiklių santykis.)

Visiškas vidinis atspindys- vidinis atspindys, jei kritimo kampas viršija tam tikrą kritinį kampą. Tokiu atveju krintanti banga visiškai atsispindi, o atspindžio koeficiento vertė viršija jos maksimumą didelės vertybės poliruotiems paviršiams. Viso vidinio atspindžio atspindys nepriklauso nuo bangos ilgio.

Optikoje šis reiškinys stebimas esant įvairiai elektromagnetinei spinduliuotei, įskaitant rentgeno spindulių diapazoną.

Geometrinėje optikoje reiškinys paaiškinamas Snelio dėsnio rėmuose. Atsižvelgiant į tai, kad lūžio kampas negali viršyti 90°, gauname kritimo kampą, kurio sinusas daugiau požiūrio mažesnis lūžio rodiklis iki didesnio, elektromagnetinė banga turi visiškai atsispindėti pirmoje terpėje.

Remiantis reiškinio bangų teorija, elektromagnetinė banga vis tiek prasiskverbia į antrąją terpę - ten sklinda vadinamoji „nevienodi banga“, kuri eksponentiškai nyksta ir neneša energijos. Būdingas nehomogeniškos bangos įsiskverbimo į antrąją terpę gylis yra bangos ilgio eilės.

Šviesos lūžio dėsniai.

Iš viso to, kas pasakyta, darome išvadas:
1 . Dviejų skirtingo optinio tankio terpių sąsajoje šviesos spindulys keičia kryptį, kai pereina iš vienos terpės į kitą.
2. Šviesos pluoštui pereinant į didesnio optinio tankio terpę, lūžio kampas yra mažesnis už kritimo kampą; Kai šviesos spindulys pereina iš optiškai tankesnės terpės į mažiau tankią terpę, lūžio kampas yra didesnis už kritimo kampą.
Šviesos lūžimą lydi atspindys, o padidėjus kritimo kampui, didėja atspindėto pluošto ryškumas, o lūžęs spindulys silpnėja. Tai galima pamatyti atlikus eksperimentą, parodytą paveikslėlyje. Vadinasi, atspindėtas spindulys neša daugiau šviesos energijos, tuo didesnis kritimo kampas.

Leisti MN- sąsaja tarp dviejų skaidrių terpių, pavyzdžiui, oro ir vandens, UAB- kritimo spindulys, OB- lūžęs spindulys, - kritimo kampas, - lūžio kampas, - šviesos sklidimo greitis pirmoje terpėje, - šviesos sklidimo greitis antroje terpėje.

Lūžio rodiklis

Lūžio rodiklis medžiagos – kiekis, lygus šviesos fazių greičių (elektromagnetinių bangų) santykiui vakuume ir tam tikroje terpėje. Taip pat kartais kalbama apie lūžio rodiklį bet kurioms kitoms bangoms, pavyzdžiui, garsui, nors tokiais atvejais, kaip pastarasis, apibrėžimą, žinoma, reikia kažkaip pakeisti.

Lūžio rodiklis priklauso nuo medžiagos savybių ir spinduliuotės bangos ilgio, kai kurių medžiagų lūžio rodiklis keičiasi gana stipriai, kai elektromagnetinių bangų dažnis keičiasi nuo žemų dažnių iki optinių ir toliau, taip pat gali pasikeisti dar smarkiau; tam tikruose dažnių skalės regionuose. Numatytasis paprastai nurodo optinį diapazoną arba diapazoną, kurį nustato kontekstas.

Nuorodos

• RefractiveIndex.INFO lūžio rodiklių duomenų bazė

Wikimedia fondas. 2010 m.

Pažiūrėkite, kas yra „lūžio rodiklis“ kituose žodynuose:

Dviejų terpių n21 santykinis optinės spinduliuotės (c šviesos) sklidimo greičių santykis pirmoje (c1) ir antroje (c2) terpėje: n21 = c1/c2. Tuo pačiu tai susiję. P. p yra g l a p a d e n i j ir y g l sinusų santykis ... Fizinė enciklopedija

Žiūrėkite lūžio rodiklį...

Žiūrėkite lūžio rodiklį. * * * LŪŽIO RODYKLĖ LŪŽIO RODYKLĖ, žr. lūžio rodiklį (žr. LŪŽIO RODYKLĮ) ... enciklopedinis žodynas- LŪGIO RODYKLĖ, terpę apibūdinantis dydis, lygus šviesos greičio vakuume ir šviesos greičio terpėje santykiui (absoliutus lūžio rodiklis). Lūžio rodiklis n priklauso nuo dielektriko e ir magnetinio pralaidumo m... ... Iliustruotas enciklopedinis žodynas

- (žr. LŪŽIO RODYKLĮ). Fizinis enciklopedinis žodynas. M.: Tarybinė enciklopedija. Vyriausiasis redaktorius A. M. Prokhorovas. 1983... Fizinė enciklopedija

Žiūrėkite lūžio rodiklį... Didžioji sovietinė enciklopedija

Šviesos greičio vakuume ir šviesos greičio terpėje santykis (absoliutus lūžio rodiklis). Santykinis 2 terpių lūžio rodiklis yra šviesos greičio terpėje, iš kurios šviesa krinta ant sąsajos, santykis su šviesos greičiu sekundėje... ... Didysis enciklopedinis žodynas

Refrakcija yra tam tikras abstraktus skaičius, apibūdinantis bet kurios skaidrios terpės lūžio gebėjimą. Įprasta jį žymėti n. Yra absoliutus lūžio rodiklis ir santykinis rodiklis.

Pirmasis apskaičiuojamas naudojant vieną iš dviejų formulių:

n = sin α / sin β = const (kur sin α yra kritimo kampo sinusas, o sin β yra šviesos spindulio, patenkančio į nagrinėjamą terpę iš tuštumos, sinusas)

n = c / υ λ (kur c – šviesos greitis vakuume, υ λ – šviesos greitis tiriamoje terpėje).

Čia skaičiavimas parodo, kiek kartų šviesa keičia savo sklidimo greitį perėjimo iš vakuumo į skaidrią terpę momentu. Taip nustatomas lūžio rodiklis (absoliutus). Norėdami sužinoti santykį, naudokite formulę:

Tai yra, atsižvelgiama į skirtingo tankio medžiagų, tokių kaip oras ir stiklas, absoliučiuosius lūžio rodiklius.

Apskritai, tada absoliutus šansas bet koks kūnas, nesvarbu, dujinis, skystas ar kietas, visada yra didesnis nei 1. Iš esmės jų reikšmės svyruoja nuo 1 iki 2. Ši reikšmė gali būti didesnė už 2 tik išimtiniais atvejais. Šio parametro reikšmė kai kurioms aplinkoms yra tokia:

Ši vertė, taikoma kiečiausiai natūraliai planetos medžiagai deimantui, yra 2,42. Labai dažnai atliekant mokslinius tyrimus ir pan., būtina žinoti vandens lūžio rodiklį. Šis parametras yra 1,334.

Kadangi bangos ilgis, žinoma, yra kintamas indikatorius, raidei n priskiriamas indeksas. Jo reikšmė padeda suprasti, kuriai spektro bangai priklauso šis koeficientas. Kalbant apie tą pačią medžiagą, bet didėjant šviesos bangos ilgiui, lūžio rodiklis sumažės. Ši aplinkybė sukelia šviesos skaidymąsi į spektrą, kai ji praeina pro objektyvą, prizmę ir kt.

Pagal lūžio rodiklio reikšmę galite nustatyti, pavyzdžiui, kiek vienos medžiagos yra ištirpusios kitoje. Tai gali būti naudinga, pavyzdžiui, gaminant alų arba kai reikia žinoti cukraus, vaisių ar uogų koncentraciją sultyse. Šis rodiklis svarbus tiek nustatant naftos produktų kokybę, tiek papuošaluose, kai reikia įrodyti akmens autentiškumą ir pan.

Nenaudojant jokios medžiagos, prietaiso okuliare matoma skalė bus visiškai mėlyna. Jei ant prizmės lašinate įprastą distiliuotą vandenį, jei instrumentas teisingai sukalibruotas, riba tarp mėlynos ir baltos gėlės praeis griežtai ties nuline žyma. Tiriant kitą medžiagą, ji pasislinks išilgai skalės pagal jai būdingą lūžio rodiklį.

Optika yra viena iš senųjų fizikos šakų. Nuo senovės Graikijos laikų daugelis filosofų domėjosi šviesos judėjimo ir sklidimo įvairiose skaidriose medžiagose, tokiose kaip vanduo, stiklas, deimantas ir oras, dėsniais. Šiame straipsnyje aptariamas šviesos lūžio reiškinys, daugiausia dėmesio skiriant oro lūžio rodikliui.

Šviesos pluošto lūžio efektas

Kiekvienas savo gyvenime šimtus kartų susidūrė su šio poveikio pasireiškimu, kai žiūrėjo į rezervuaro dugną arba į stiklinę vandens, į kurią įdėtas koks nors daiktas. Tuo pačiu metu tvenkinys neatrodė toks gilus, koks buvo iš tikrųjų, o vandens stiklinėje esantys objektai atrodė deformuoti arba sulūžę.

Lūžio reiškinys susideda iš tiesios trajektorijos lūžio, kai jis kerta dviejų skaidrių medžiagų sąsają. Apibendrinti didelis skaičius Remdamasis šiais eksperimentais, XVII amžiaus pradžioje olandas Willebrord Snell gavo matematinę išraišką, tiksliai apibūdinusią šį reiškinį. Ši išraiška paprastai rašoma tokia forma:

n 1 *sin(θ 1) = n 2 *sin(θ 2) = konst.

Čia n 1, n 2 yra absoliutūs šviesos lūžio rodikliai atitinkamoje medžiagoje, θ 1 ir θ 2 yra kampai tarp krintančių ir lūžusių spindulių bei statmenos sąsajos plokštumai, kuri nubrėžta per spindulio susikirtimo tašką. ir šis lėktuvas.

Ši formulė vadinama Snell arba Snell-Descartes dėsniu (prancūzas ją užrašė pateikta forma, o olandas naudojo ilgio vienetus, o ne sinusus).

Be šios formulės, lūžio reiškinį apibūdina dar vienas dėsnis, kuris yra geometrinio pobūdžio. Jį sudaro tai, kad pažymėtas statmenas plokštumai ir du spinduliai (lūžę ir krintantys) yra toje pačioje plokštumoje.

Absoliutus lūžio rodiklis

Šis dydis įtrauktas į Snell formulę, o jo vertė yra žaidžiama svarbus vaidmuo. Matematiškai lūžio rodiklis n atitinka formulę:

Simbolis c yra elektromagnetinių bangų greitis vakuume. Jis yra maždaug 3*10 8 m/s. Reikšmė v yra šviesos greitis, judantis per terpę. Taigi, lūžio rodiklis atspindi šviesos sulėtėjimą terpėje, palyginti su beore erdve.

Iš aukščiau pateiktos formulės daromos dvi svarbios išvados:

• n reikšmė visada didesnė už 1 (vakuumui ji lygi vienetui);
• tai bematis dydis.

Pavyzdžiui, oro lūžio rodiklis yra 1,00029, o vandens - 1,33.

Lūžio rodiklis nėra pastovi tam tikros terpės vertė. Tai priklauso nuo temperatūros. Be to, kiekvienam elektromagnetinės bangos dažniui jis turi savo reikšmę. Taigi aukščiau pateikti skaičiai atitinka 20 o C temperatūrą ir geltonąją matomo spektro dalį (bangos ilgis – apie 580-590 nm).

N priklausomybė nuo šviesos dažnio pasireiškia baltos šviesos skaidymu prizme į daugybę spalvų, taip pat vaivorykštės susidarymu danguje per stiprų lietų.

Šviesos lūžio rodiklis ore

Jo vertė jau nurodyta aukščiau (1,00029). Kadangi oro lūžio rodiklis nuo nulio skiriasi tik ketvirta po kablelio dalimi, sprendžiant praktinius uždavinius jis gali būti laikomas lygiu vienetui. Nedidelis oro n skirtumas nuo vienybės rodo, kad šviesos praktiškai nesulėtėja oro molekulės, o tai yra dėl santykinai mažo tankio. Taigi vidutinis oro tankis yra 1,225 kg/m 3, tai yra daugiau nei 800 kartų lengvesnis už gėlą vandenį.

Oras yra optiškai silpna terpė. Šviesos greičio lėtėjimo medžiagoje procesas yra kvantinio pobūdžio ir yra susijęs su medžiagos atomų fotonų absorbcijos ir emisijos aktais.

Oro sudėties pokyčiai (pavyzdžiui, vandens garų kiekio padidėjimas jame) ir temperatūros pokyčiai lemia reikšmingus lūžio rodiklio pokyčius. Ryškus pavyzdys yra miražo dykumoje poveikis, atsirandantis dėl oro sluoksnių lūžio rodiklių skirtumo su skirtingos temperatūros.

Stiklo ir oro sąsaja

Stiklas yra daug tankesnė terpė nei oras. Jo absoliutus lūžio rodiklis svyruoja nuo 1,5 iki 1,66, priklausomai nuo stiklo tipo. Jei imsime vidutinę vertę 1,55, tada spindulio lūžį oro ir stiklo sąsajoje galima apskaičiuoti naudojant formulę:

sin(θ 1)/sin(θ 2) = n 2 /n 1 = n 21 = 1,55.

Reikšmė n 21 vadinama santykiniu oro ir stiklo lūžio rodikliu. Jei sija iš stiklo patenka į orą, reikia naudoti šią formulę:

sin(θ 1)/sin(θ 2) = n 2 /n 1 = n 21 = 1/1,55 = 0,645.

Jei lūžusio spindulio kampas yra pastarasis atvejis bus lygus 90 o, tada atitinkamas vadinamas kritiniu. Stiklo ir oro ribai ji yra lygi:

θ 1 = arcsin(0,645) = 40,17 o.

Jei spindulys patenka į stiklo ir oro ribą didesniais nei 40,17 o kampais, tada jis visiškai atsispindės atgal į stiklą. Šis reiškinys vadinamas „visišku vidiniu atspindžiu“.

Kritinis kampas egzistuoja tik tada, kai spindulys juda iš tankios terpės (iš stiklo į orą, bet ne atvirkščiai).