光の屈折の法則の公式-一般的および特定の場合
光の屈折の法則はさまざまな分野で使用されており、ある媒体から別の媒体に光線が当たったときに光線がどのように動作するかを決定できます。この現象の特徴、発生理由、その他の重要なニュアンスを理解するのは簡単です。屈折の種類を理解することも価値があります。これは、法の原理の計算と実際の使用において非常に重要だからです。
光の屈折の現象は何ですか
この現象は日常生活で広く見られるため、ほとんどの人がよく知っています。たとえば、澄んだ水がある貯水池の底を見ると、実際よりも常に近くに見えます。水族館では歪みが見られますが、このオプションはほとんどの人によく知られています。しかし、この問題を理解するには、いくつかの重要な側面を考慮する必要があります。
屈折の理由
ここでは、光線が通過するさまざまな媒体の特性が非常に重要です。それらの密度はほとんどの場合異なるため、光は異なる速度で移動します。これは、そのプロパティに直接影響します。
ある媒体から別の媒体に移動するとき（それらの接続点で）、密度やその他の機能の違いにより、光の方向が変わります。偏差は異なる可能性があり、メディアの特性の違いが大きいほど、最終的には歪みが大きくなります。
ところで！ 光が屈折すると、その一部は常に反射されます。
実際の例
ほとんどどこでも検討中の現象の例に出会うことができるので、屈折が物体の知覚にどのように影響するかを誰もが見ることができます。最も一般的なオプションは次のとおりです。
- スプーンやチューブをコップ一杯の水に入れると、2つの環境の境界から始めて、オブジェクトが真っ直ぐでなくなり、逸脱する様子を視覚的に確認できます。この目の錯覚は、例として最も頻繁に使用されます。
- 暑い時期には、水たまりの影響が舗装に発生することがよくあります。これは、急激な温度低下の場所（地球自体の近く）で光線が屈折し、目が空のわずかな反射を見るようになるためです。
- 蜃気楼も屈折の結果として現れます。ここではすべてがはるかに複雑ですが、同時に、この現象は砂漠だけでなく、山や中央の車線でも発生します。もう1つのオプションは、地平線の後ろにあるオブジェクトが表示されている場合です。
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蜃気楼は自然の驚異の1つであり、光の屈折によって正確に発生します。 - 屈折の原理は、ガラス、拡大鏡、のぞき穴、プロジェクター、スライドショーマシン、双眼鏡など、日常生活で使用される多くのオブジェクトでも使用されています。
- 多くの種類の科学機器は、問題の法律を適用することによって機能します。これには、顕微鏡、望遠鏡、その他の高度な光学機器が含まれます。
屈折角はどれくらいですか
屈折角は、光の透過特性が異なる2つの透明な媒体間の界面での屈折現象によって形成される角度です。これは、屈折面に引かれた垂線から決定されます。
この現象は、エネルギー保存と運動量保存の2つの法則によるものです。媒体の特性の変化に伴い、波の速度は必然的に変化しますが、その周波数は同じままです。
屈折角を決定するもの
インジケータは変化する可能性があり、主に光が通過する2つの媒体の特性に依存します。それらの差が大きいほど、視覚的な偏差が大きくなります。
また、角度は放出される波の長さに依存します。このインジケーターが変化すると、偏差も変化します。一部のメディアでは、電磁波の周波数も大きな影響を及ぼしますが、このオプションが常に見つかるとは限りません。
光学異方性材料では、角度は光の偏光とその方向の影響を受けます。
屈折の種類
最も一般的なのは、通常の光の屈折です。メディアの特性が異なるため、歪みの影響がある程度観察される場合があります。しかし、並行して現れる、または別の現象と見なすことができる他の種類があります。
垂直偏波が2つの媒体の境界に特定の角度（ブリュースター角と呼ばれる）で当たると、全屈折を確認できます。この場合、反射波はまったくありません。
全反射は、放射がより高い屈折率の媒体からより密度の低い媒体に通過するときにのみ観察できます。この場合、屈折角は入射角よりも大きいことがわかります。つまり、逆の関係があります。さらに、角度が大きくなると、その特定の値に達すると、インジケーターは90度に等しくなります。
さらに値を大きくすると、ビームは別の媒体を通過せずに2つの物質の境界で反射されます。 全反射と呼ばれるのはこの現象です。
ここでは、公式が標準のものとは異なるため、指標の計算に関する説明が必要です。この場合、次のようになります。
罪 等= n21
この現象は、他の選択肢では達成できない速度で、無制限の距離にわたって大量の情報を送信できる材料である光ファイバーの作成につながりました。ミラーとは対照的に、この場合、反射は複数回の反射があってもエネルギーを失うことなく発生します。
光ファイバの構造は単純です。
- 光透過コアはプラスチックまたはガラスでできています。断面積が大きいほど、送信できる情報量が多くなります。
- シェルは、コア内で光フラックスを反射して、コアを介してのみ伝播するようにするために必要です。ファイバーに入るポイントで、ビームが限界よりも大きい角度で落下することが重要です。そうすれば、エネルギーを失うことなく反射されます。
- 保護絶縁は、ファイバへの損傷を防ぎ、悪影響からファイバを保護します。この部分により、ケーブルを地下に敷設することもできます。
屈折の法則はどのようにして発見されましたか？
この発見はなされた ヴィレブロルト・スネリウス、1621年にオランダの数学者。一連の実験の後、彼は今日までほとんど変わっていない主な側面を定式化することができました。入射角と反射角の正弦の比率が一定であることに最初に気付いたのは彼でした。
発見の資料を含む最初の出版物は、フランスの科学者によって作成されました ルネ・デカルト。同時に、専門家は同意せず、誰かが彼がスネルの材料を使用したと信じており、誰かが彼が独立してそれを再発見したと確信しています。
屈折率の定義と公式
入射光線と屈折光線、および2つの媒体の接合部を通過する垂線は、同じ平面内にあります。屈折角の正弦に対する入射角の正弦は一定値です。これが定義の響きであり、表現が異なる場合がありますが、意味は常に同じです。下の図に、図による説明と式を示します。
指標は注意する必要があります 屈折には単位がありません。かつて、検討中の現象の物理的基礎を研究するとき、2人の科学者が同時に- クリスティアーン・ホイヘンス オランダのピエール・ド・フェルマーとフランスのピエール・ド・フェルマーも同じ結論に達しました。彼によると、入射の正弦と屈折の正弦は、波が通過する媒体の速度の比率に等しくなります。光が1つの媒体を別の媒体よりも速く通過する場合、光学的に密度が低くなります。
ところで！ 真空中の光速 他のどの物質よりも高い。
「スネルの法則」の物理的意味
光が真空から他の物質に移るとき、それは必然的にその分子と相互作用します。媒体の光学密度が高いほど、光と原子との相互作用が強くなり、その伝播速度が遅くなりますが、密度が高くなると、屈折率も高くなります。
絶対屈折は文字nで表され、真空から任意の媒体に移動するときに光の速度がどのように変化するかを理解できます。
相対屈折 （n21) は、ある媒体から別の媒体に移動するときの光速の変化のパラメータを示しています。
ビデオは、グラフィックスとアニメーションの助けを借りて、8年生の物理学からの法則を非常に簡単に説明しています。
技術における法律の範囲
現象の発見と実践的な研究からかなりの時間が経過しました。この結果は、さまざまな業界で使用される多数のデバイスの開発と実装に役立ちました。最も一般的な例を分析する価値があります。
- 眼科用機器。さまざまな研究を実施し、病状を特定することができます。
- 胃と内臓の研究のための装置。カメラを導入しなくても鮮明な画像を取得できるため、プロセスが大幅に簡素化および高速化されます。
- 望遠鏡やその他の天文機器は、屈折により、肉眼では見えない画像を取得することができます。
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望遠鏡のレンズでの光の屈折により、焦点に光を集めることが可能になり、高精度の研究が可能になります。 - 双眼鏡や同様のデバイスも、上記の原則に基づいて動作します。これには顕微鏡も含まれます。
- 写真やビデオ機器、またはむしろその光学系は、光の屈折を使用します。
- あらゆる距離で大量の情報を送信する光ファイバー回線。
ビデオレッスン：光の屈折の法則に従った結論。
光の屈折は、さまざまなメディアの特性に起因する現象です。それらの接続点で観察することができ、偏角は物質間の違いに依存します。この機能は、現代の科学技術で広く使用されています。