Linzalardagi tasvirlar, mikroskop va teleskop kabi asboblarning ishlashi, kamalak hodisasi va suv havzasining chuqurligini aldamchi idrok etish yorug'likning sinishi hodisasiga misoldir. Ushbu hodisani tavsiflovchi qonunlar ushbu maqolada muhokama qilinadi.
Sinish hodisasi
Fizikadagi yorug'likning sinishi qonunlarini ko'rib chiqishdan oldin, keling, hodisaning o'z mohiyati bilan tanishib chiqamiz.
Ma'lumki, agar muhit fazoning barcha nuqtalarida bir hil bo'lsa, yorug'lik unda to'g'ri yo'l bo'ylab harakatlanadi. Ushbu yo'lning sinishi yorug'lik nuri shisha va suv yoki havo va shisha kabi ikkita shaffof material orasidagi interfeysni burchak ostida kesib o'tganda sodir bo'ladi. Boshqa bir hil muhitga o'tganda, yorug'lik ham to'g'ri chiziq bo'ylab harakat qiladi, lekin u allaqachon birinchi muhitda o'z traektoriyasiga qandaydir burchak ostida yo'n altirilgan bo'ladi. Bu yorug'lik nurining sinishi hodisasi.
Quyidagi videoda misol sifatida shisha yordamida sinish hodisasi koʻrsatilgan.
Bu erda muhim nuqta - tushish burchagiinterfeys tekisligi. Bu burchakning qiymati sinish hodisasi kuzatiladimi yoki yo'qligini aniqlaydi. Agar nur sirtga perpendikulyar ravishda tushsa, ikkinchi muhitga o'tib, u xuddi shu to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlanishda davom etadi. Ikkinchi holat, sinishi sodir bo'lmaganda, optik jihatdan zichroq muhitdan kamroq zichlikka o'tadigan nurning tushish burchaklari ba'zi bir kritik qiymatdan kattaroqdir. Bunday holda, yorug'lik energiyasi birinchi muhitga to'liq qaytariladi. Oxirgi effekt quyida muhokama qilinadi.
Sinishning birinchi qonuni
Uni bir tekislikdagi uchta chiziq qonuni deb ham atash mumkin. Faraz qilaylik, ikkita shaffof material orasidagi interfeysga tushadigan A yorug'lik nuri bor. O nuqtada nur sinadi va A ning davomi bo'lmagan B to'g'ri chiziq bo'ylab harakatlana boshlaydi. Ajratish tekisligiga N perpendikulyarni O nuqtaga qaytarsak, u holda hodisa uchun 1-qonun. sinishi quyidagicha ifodalanishi mumkin: tushayotgan nur A, normal N va singan B nur interfeys tekisligiga perpendikulyar bo‘lgan bir tekislikda yotadi.
Bu oddiy qonun aniq emas. Uning formulasi eksperimental ma'lumotlarni umumlashtirish natijasidir. Matematik jihatdan uni Ferma printsipi yoki eng kam vaqt printsipi yordamida olish mumkin.
Sinishning ikkinchi qonuni
Maktab fizikasi oʻqituvchilari koʻpincha oʻquvchilarga quyidagi topshiriq beradilar: “Yorugʻlikning sinishi qonunlarini shakllantirish”. Biz ulardan birini ko'rib chiqdik, endi ikkinchisiga o'tamiz.
A nuri bilan N perpendikulyar orasidagi burchakni th1 deb belgilang, B va N nurlari orasidagi burchak th2 deb ataladi. 1-o'rtadagi A nurining tezligi v1, 2-o'rtadagi B nurining tezligi v2 ekanligini ham hisobga olamiz. Endi biz ko'rib chiqilayotgan hodisa uchun 2-qonunning matematik formulasini berishimiz mumkin:
sin(th1)/v1=gunoh(th2)/ v2.
Ushbu formula 17-asrning boshlarida gollandiyalik Snell tomonidan olingan va hozir uning familiyasiga ega.
Ifodadan muhim xulosa kelib chiqadi: muhitda yorugʻlik tarqalish tezligi qanchalik katta boʻlsa, nur normadan shunchalik uzoqroq boʻladi (burchak sinusi shunchalik katta boʻladi).
Muhitning sindirish ko'rsatkichi tushunchasi
Yuqoridagi Snell formulasi hozirda bir oz boshqacha shaklda yozilgan, amaliy masalalarni yechishda undan foydalanish qulayroq. Darhaqiqat, materiyadagi yorug'lik tezligi v, vakuumdagidan kamroq bo'lsa ham, u bilan ishlash qiyin bo'lgan katta qiymatdir. Shuning uchun fizikaga nisbiy qiymat kiritildi, uning tengligi quyida keltirilgan:
n=c/v.
Bu yerda c - nurning vakuumdagi tezligi. n qiymati c ning qiymati materialdagi v qiymatidan necha marta katta ekanligini ko'rsatadi. Bu materialning sinishi ko'rsatkichi deb ataladi.
Kiritilgan qiymatni hisobga olgan holda yorug`likning sinish qonuni formulasi quyidagi ko`rinishda qayta yoziladi:
sin(th1)n1=gunoh(th2) n2.
Katta n qiymatiga ega material,optik jihatdan zich deb ataladi. U orqali oʻtayotganda yorugʻlik havosiz fazodagi bir xil qiymatga nisbatan tezligini n marta sekinlashtiradi.
Bu formula nurning optik jihatdan zichroq muhitda normalga yaqinroq yotishini koʻrsatadi.
Masalan, havoning sindirish ko'rsatkichi deyarli birga teng ekanligini ta'kidlaymiz (1, 00029). Suv uchun uning qiymati 1,33.
Optik zich muhitda umumiy aks etish
Keling, quyidagi tajribani o'tkazamiz: suv ustunidan uning yuzasiga qarab yorug'lik nurini boshlaymiz. Suv havodan optik jihatdan zichroq bo'lgani uchun (1, 33>1, 00029), tushish burchagi th1 th2 sinishi burchagidan kichik bo'ladi.. Endi biz th1 ni asta-sekin oshiramiz, mos ravishda th2 ham ortadi, tengsizlik esa th1<th2har doim haqiqat qoladi.
Bir lahza keladiki, th1<90o va th2=90 o. Bu burchak th1 bir juft suv-havo muhiti uchun kritik deyiladi. Bundan kattaroq har qanday tushish burchaklari nurning hech bir qismi suv-havo interfeysi orqali kamroq zichroq muhitga o'tmasligiga olib keladi. Chegaradagi butun nur toʻliq aks etadi.
Kritik tushish burchagini hisoblash thc quyidagi formula bilan amalga oshiriladi:
thc=arcsin(n2/n1).
Ommaviy axborot vositalari uchun suv vahavo 48, 77o.
E'tibor bering, bu hodisa teskari emas, ya'ni yorug'lik havodan suvga o'tganda kritik burchak bo'lmaydi.
Ta'riflangan hodisa optik tolalarning ishlashida qo'llaniladi va yorug'likning tarqalishi bilan birga yomg'ir paytida asosiy va ikkilamchi kamalaklarning paydo bo'lishiga sabab bo'ladi.
