빛의 굴절 법칙 공식 - 일반 및 특수 경우

빛의 굴절 법칙은 다양한 분야에서 사용되며 광선이 한 매체에서 다른 매체로 떨어질 때 어떻게 행동할지 결정할 수 있습니다. 이 현상의 특성, 원인 및 기타 중요한 뉘앙스를 이해하는 것은 어렵지 않습니다. 굴절의 유형을 이해하는 것도 가치가 있습니다. 굴절의 유형은 법칙의 계산과 실제 사용에서 매우 중요하기 때문입니다.

가장 분명한 예는 투명한 물 컵에 담긴 튜브나 스푼으로 보여집니다.

빛의 굴절 현상이란

거의 모든 사람들이 일상 생활에서 널리 접하게 되는 이 현상에 익숙합니다. 예를 들어 투명한 물이 담긴 저수지의 바닥을 보면 항상 실제보다 더 가깝게 보입니다. 왜곡은 수족관에서 볼 수 있으며, 이 옵션은 거의 모든 사람에게 친숙합니다. 그러나 문제를 이해하려면 몇 가지 중요한 측면을 고려해야 합니다.

굴절의 이유

여기에서 빛이 통과하는 다양한 매체의 특성이 결정적입니다.그들의 밀도는 종종 다르기 때문에 빛은 다른 속도로 전파됩니다. 이것은 속성에 직접적인 영향을 미칩니다.

햇빛이 프리즘을 통과하면 스펙트럼의 모든 색상으로 퍼집니다.

한 매체에서 다른 매체로 전달될 때(연결 지점에서) 빛은 밀도 및 기타 기능의 차이로 인해 방향이 바뀝니다. 편차가 다를 수 있습니다. 매체의 특성 차이가 클수록 결국 왜곡이 더 많이 형성됩니다.

그런데! 빛이 굴절되면 그 일부는 항상 반사됩니다.

삶의 예

문제의 현상의 예는 거의 모든 곳에서 찾을 수 있으므로 모든 사람은 굴절이 물체의 인식에 어떻게 영향을 미치는지 알 수 있습니다. 가장 특징적인 변형은 다음과 같습니다.

1. 물이 담긴 컵에 숟가락이나 튜브를 넣으면 두 매체의 경계에서 시작하여 시각적으로 물체가 직선을 멈추고 벗어나는 것을 볼 수 있습니다. 이 착시 현상은 가장 자주 예로 사용됩니다.
2. 더운 날씨에는 종종 아스팔트에 웅덩이 효과가 있습니다. 이것은 급격한 온도 차이 (지면 자체 근처)에서 광선이 굴절되어 눈이 하늘의 약간의 반사를 볼 수 있기 때문입니다.
3. 신기루는 굴절의 결과로도 나타납니다. 여기 모든 것이 더 복잡하지만이 현상은 사막뿐만 아니라 산과 심지어 중간 벨트에서도 발견됩니다. 또 다른 옵션은 수평선 뒤에 있는 물체를 볼 수 있는 경우입니다.
   신기루는 자연의 경이 중 하나이며 정확히 빛의 굴절 때문에 발생합니다.
4. 굴절 원리는 안경, 돋보기, 문 구멍, 프로젝터 및 슬라이드 뷰어, 쌍안경 등 일상 생활에서 사용되는 많은 물체에도 사용됩니다.
5. 많은 유형의 과학 장비가 해당 법률을 적용하여 작동합니다. 여기에는 현미경, 망원경 및 기타 정교한 광학 기기가 포함됩니다.

굴절 각도는 무엇입니까

굴절각은 빛의 투과성이 다른 두 개의 투명매질의 접합부에서 굴절 현상으로 인해 형성되는 각도입니다. 굴절된 평면에 그려진 수직선에서 결정됩니다.

물보다 밀도가 높은 액체를 유리잔에 부으면 굴절각이 커집니다.

이 현상은 에너지 보존과 운동량 보존의 두 가지 법칙에 의해 발생합니다. 매질의 성질이 변화함에 따라 파동의 속도는 불가피하게 변하지만 주파수는 그대로 유지된다.

굴절각은 무엇에 의존합니까?

지수는 다양할 수 있으며 주로 빛이 통과하는 두 매체의 특성에 따라 달라집니다. 그들 사이의 차이가 클수록 시각적 편향이 커집니다.

또한 각도는 방출되는 파동의 파장에 따라 다릅니다. 이 매개변수가 변경되면 편차도 변경됩니다. 일부 매체에서는 전자파의 주파수도 큰 영향을 미치지만 이 변형이 항상 발견되는 것은 아닙니다.

광학 이방성 물질에서 각도는 빛의 편광과 방향에 영향을 받습니다.

굴절의 종류

가장 흔한 것은 빛의 일반적인 굴절이며, 매체의 특성이 다르기 때문에 왜곡 효과를 관찰할 수 있습니다. 그러나 병렬로 나타나거나 별도의 현상으로 볼 수있는 다른 품종이 있습니다.

수직 편파가 특정 각도(브루스터 각도라고 함)로 두 매체의 경계에 부딪힐 때 완전한 굴절을 볼 수 있습니다. 이 경우 반사파는 전혀 발생하지 않습니다.

완전한 내부 반사는 방사선이 굴절률이 높은 매질에서 밀도가 낮은 매질로 통과할 때만 관찰할 수 있습니다. 이 경우 굴절각이 입사각보다 큰 것으로 밝혀졌습니다. 즉, 역의 관계가 있습니다.그리고 각도가 증가함에 따라 특정 값에 도달하면 인덱스가 90도가 됩니다.

빛이 두 매체의 경계에 특정 각도로 떨어지면 단순히 반사될 수 있습니다.

값을 더 높이면 빔이 다른 매질을 통과하지 않고 두 물질의 경계에서 반사됩니다. 이 현상을 전반사라고 합니다.

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빛 반사의 법칙과 발견의 역사

 

여기서 우리는 공식이 표준과 다르기 때문에 지표의 계산에 대한 설명이 필요합니다. 이 경우 다음과 같이 표시됩니다.

죄 _4월=n₂₁

이 현상으로 인해 다른 옵션으로는 액세스할 수 없는 속도로 무제한 거리에 걸쳐 방대한 양의 정보를 전송할 수 있는 재료인 광섬유를 만들 수 있습니다. 이 경우 미러와 달리 다중 반사에도 에너지 손실 없이 반사가 발생합니다.

광섬유는 간단한 구조를 가지고 있습니다.

1. 투광성 코어는 플라스틱 또는 유리로 만들어집니다. 단면적이 클수록 더 많은 양의 정보를 전송할 수 있습니다.
2. 외피는 코어의 광속을 반사하여 코어를 통해서만 퍼지도록 하는 데 필요합니다. 라이트 가이드로 들어가는 지점에서 빔이 한계보다 큰 각도로 떨어지면 에너지 손실 없이 반사된다는 것이 중요합니다.
3. 보호 절연은 광섬유의 손상을 방지하고 불리한 영향으로부터 보호합니다. 이 부분 덕분에 케이블을 지하에 놓을 수도 있습니다.

광섬유는 정보 전송을 완전히 새로운 수준으로 끌어 올렸습니다.

굴절의 법칙이 발견된 방법

이 발견은 빌레브로드 스넬리우스., 1621년 네덜란드 수학자. 일련의 실험 끝에 그는 오늘날까지 거의 변하지 않은 기본 측면을 공식화할 수 있었습니다.입사각과 반사각의 사인 비율의 불변성을 처음으로 지적한 사람은 바로 그 사람이었습니다.

발견의 재료로 첫 번째 출판물은 프랑스 과학자에 의해 만들어졌습니다. 르네 데카르트.. 동시에 전문가들은 의견이 다르며 일부는 그가 Snellius의 재료를 사용했다고 믿고 일부는 그가 독립적으로 그것을 재발견했다고 확신합니다.

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일반적으로 빛의 분산이라고 하는 것

 

굴절률의 정의 및 공식

입사광선과 굴절광선, 그리고 두 매질의 접합부를 통과하는 수직선은 같은 평면 내에 있습니다. 굴절각의 사인에 대한 입사각의 사인은 일정한 값입니다. 이것은 정의가 어떻게 들리는지 표현에 따라 다를 수 있지만 의미는 항상 동일합니다. 그래픽 설명과 공식은 아래 그림과 같습니다.

공식은 보편적이며 다양한 매체에 적합합니다.

지수라는 점은 주목할 만하다. 굴절의 측정 단위가 없습니다. 한 번에 문제의 현상의 물리적 기초를 연구할 때 두 명의 과학자가 한 번에 - 크리스티안 호이겐스... 네덜란드의 피에르 페르마와 프랑스의 피에르 페르마도 같은 결론에 도달했다. 그에 따르면 입사 사인과 굴절 사인은 파동이 통과하는 매질의 속도 비율과 같습니다. 빛이 한 매질을 다른 매질보다 빠르게 통과하면 광학적으로 밀도가 낮습니다.

그런데! 진공에서 빛의 속도 다른 어떤 물질보다 높습니다.

스넬리우스 법칙의 물리적 의미

빛이 진공 상태에서 다른 물질로 이동할 때 필연적으로 분자와 상호 작용합니다. 매질의 광학 밀도가 높을수록 빛이 원자와 더 많이 상호 작용하고 전파 속도가 느려지며 밀도가 높을수록 굴절률이 높아집니다.

절대 굴절은 문자 n으로 표시되며 진공에서 어떤 매질로 이동할 때 빛의 속도가 어떻게 변하는지 이해할 수 있습니다.

상대 굴절 (N₂₁) 한 매체에서 다른 매체로 이동할 때 빛의 속도 변화 매개변수를 보여줍니다.

영상은 8학년 물리학의 법칙을 그래픽과 애니메이션으로 아주 간단하게 설명합니다.

기술법의 범위

현상의 발견과 실용연구로부터 오랜 시간이 흘렀다. 결과는 다양한 산업에서 사용되는 많은 장치를 개발하고 구현하는 데 도움이 되었으며 가장 일반적인 예를 분리할 가치가 있습니다.

1. 안과 장비. 다양한 연구를 수행하고 병리를 식별할 수 있습니다.
2. 위장 및 내부 장기 연구용 장치. 카메라를 도입하지 않고도 선명한 이미지를 얻을 수 있으므로 프로세스가 크게 간소화되고 속도가 빨라집니다.
3. 망원경 및 기타 천문 장비는 굴절 덕분에 육안으로 볼 수 없는 이미지를 얻을 수 있습니다.
   망원경의 렌즈에서 빛의 굴절은 빛을 초점에 모을 수 있게 하여 연구의 높은 정밀도를 보장합니다.
4. 쌍안경 및 이와 유사한 장비도 위에서 설명한 원리에 따라 작동합니다. 여기에는 현미경도 포함됩니다.
5. 사진 및 비디오 장비, 보다 정확하게는 광학 장치는 빛의 굴절을 사용합니다.
6. 거리에 관계없이 많은 양의 정보를 전송하는 광섬유 라인.

비디오 수업: 빛의 굴절 법칙에 대한 결론.

빛의 굴절은 다른 매질의 특성으로 인해 발생하는 현상입니다. 그것들이 결합된 지점에서 관찰할 수 있으며, 처짐 각도는 물질 간의 차이에 따라 다릅니다. 이 기능은 현대 과학 기술에서 널리 사용됩니다.