Разлика между ъгъла на падане и ъгъла на пречупване

2024 Автор: Mildred Bawerman | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 08:37

Ключова разлика - ъгъл на случайност спрямо ъгъл на пречупване

Ключовата разлика между ъгъла на падане и ъгъла на пречупване е последователният ред на двата ъгъла, направен на медиен интерфейс от вълна.

Пречупването е свойство на вълните. Една вълна може да има различни скорости за различните среди. Промяната на скоростта на границата на средата води до пречупване на вълната. Тази статия е особено фокусирана върху светлинните лъчи, за по-голяма простота.

Определение на ъгъла на падане и ъгъла на пречупване

Ъгъл на падане е ъгълът между нормалата на границата и падащия лъч.

Ъгълът на пречупване се дефинира като ъгълът между нормалата на границата и пречупения лъч. Ъглите могат да се измерват с всяка единица, но тук се използват градуси. Нека първо погледнем законите на пречупване.

1. Инцидентният лъч, пречупеният лъч и нормалът на интерфейса лежат в една и съща равнина.
2. Синусът на ъгъла на падане (i) към ъгъла на пречупване (r) на границата на интерфейса остава в постоянна връзка. Тази константа се нарича индекс на пречупване на втората среда спрямо първата среда.

Имайте предвид свойството на обратимостта на светлината. Ако просто обърнем посоката на светлинния лъч, като разгледаме настоящия край като начало и настоящия старт като край, светлинният лъч ще проследи същия път.

Образуване на ъгъл на падане и ъгъл на пречупване

Разликата между падащия и пречупения лъч зависи от факта дали светлинният лъч идва към интерфейса или напуска интерфейса. Представете си светлинен лъч като поток от фотони. Потокът от частици удря интерфейса, като прави определен ъгъл с нормала, след което потъва в другата среда, като по същество прави различен ъгъл с нормалата.

Ъгълът на падане може да се променя ръчно, тъй като е независим от средата. Но ъгълът на пречупване се определя от показателите на пречупване на средата. Колкото повече е разликата между показателите на пречупване, толкова повече е разликата между ъглите.

Местоположение на ъгъла на падане и ъгъла на пречупване спрямо интерфейса

Ако светлинен лъч преминава от среда1 към среда2, ъгълът на падане лежи в средата1, а ъгълът на пречупване е в средата2 и обратно за обмен на средите.

И двата ъгъла са направени с нормала на границата на средата. В зависимост от относителния индекс на пречупване, пречупеният лъч светлина може да направи ъгъл, по-голям или по-малък от този на падащия лъч светлина.

Стойности на ъгъл на падане и ъгъл на пречупване

Пречупвайки се от по-рядка към по-плътна среда

Всяка стойност между 0 до 90 градуса може да бъде зададена като ъгъл на падане, но пречупеният лъч не може да вземе никаква стойност, ако светлинният лъч идва от по-рядката среда. За целия диапазон на падащия ъгъл ъгълът на пречупване достига максимална стойност, която е точно същата като критичния ъгъл, описан по-нататък.

Пречупвайки се от по-плътна към по-рядка среда

Горното не е валидно за ситуация, когато светлинният лъч идва от по-плътна среда. Когато постепенно увеличаваме ъгъла на падане, ще видим, че ъгълът на пречупване също се увеличава бързо, докато се достигне определена стойност на ъгъла на падане. При този критичен ъгъл (c) на падащия лъч, пречупеният лъч на светлината достига максималната си стойност, 90 градуса (пречупеният лъч върви по интерфейса) и изчезва за момент. Ако се опитаме да увеличим ъгъла на падане допълнително, там ще видим внезапна поява на отразения лъч в по-плътната среда, който прави същия ъгъл според законите на отражението. Ъгълът на падане в тази точка се нарича критичен ъгъл и пречупването вече няма да има.

Като обобщение може да се види, макар и категоризирани по различен начин, и двете явления са просто резултат от обратимостта на светлината.

Ключова разлика

Ключовата разлика между ъгъла на падане и ъгъла на пречупване е последователният ред на двата ъгъла, направен на медиен интерфейс от вълна.

Учтивост на изображението: „Snells law2“от Олег Александров - Току-що промених оригинала - Завъртяна и доработена версия на en: Image: Snells law.svg, същия лиценз. (Public Domain) чрез Commons “RefractionReflextion” от Josell7 - Собствена работа. (CC BY-SA 3.0) чрез Commons