Sinishi hodisasi. Havoning sinishi indeksi

2024 Muallif: Angel Austin | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-02 17:58

Optika fizikaning eng qadimiy tarmoqlaridan biridir. Qadimgi Yunonistondan beri ko'plab faylasuflar suv, shisha, olmos va havo kabi turli xil shaffof materiallardagi yorug'likning harakati va tarqalishi qonunlari bilan qiziqishgan. Ushbu maqolada havoning sinishi ko'rsatkichiga e'tibor qaratilib, yorug'likning sinishi hodisasi muhokama qilinadi.

Yorug'lik nurining sinishi ta'siri

Har bir inson hayotida suv ombori tubiga yoki ichiga biror narsa qoʻyilgan stakan suvga qaraganida yuzlab marta bu taʼsirning namoyon boʻlishiga duch kelgan. Shu bilan birga, suv ombori unchalik chuqur emas, bir stakan suvdagi narsalar deformatsiyalangan yoki singan ko‘rinardi.

Yorug’lik nurining sinishi hodisasi ikki shaffof material orasidagi chegarani kesib o’tganda uning to’g’ri chiziqli traektoriyasining uzilishidir. Ko'p sonli eksperimental ma'lumotlarni umumlashtirib, 17-asrning boshlarida gollandiyalik Villebrord Snell matematik ifodani oldi,bu hodisani aniq tasvirlab bergan. Bu ifoda odatda quyidagi shaklda yoziladi:

₁sin(th₁)=n₂sin(th) ₂)=doimiy.

Bu yerda n₁, n₂ mos materialdagi yorug'likning mutlaq sinishi ko'rsatkichlari, th_{1va th}2 _{- tushayotgan va singan nurlar orasidagi burchaklar va nur va bu tekislikning kesishish nuqtasi orqali o'tkaziladigan interfeys tekisligiga perpendikulyar.}

Ushbu formula Snel yoki Snel-Dekart qonuni deb ataladi (uni taqdim etilgan shaklda fransuz yozgan, gollandiyalik esa sinuslardan emas, balki uzunlik birliklaridan foydalangan).

Bu formuladan tashqari sinish hodisasi geometrik xususiyatga ega bo`lgan boshqa qonun bilan tavsiflanadi. Bu tekislikka belgilangan perpendikulyar va ikkita nur (singan va tushuvchi) bir tekislikda yotishidadir.

Mutlaq sindirish indeksi

Bu qiymat Snell formulasiga kiritilgan va uning qiymati muhim rol o'ynaydi. Matematik jihatdan n sinishi ko'rsatkichi formulaga mos keladi:

n=c/v.

C belgisi - vakuumdagi elektromagnit to'lqinlarning tezligi. Bu taxminan 310⁸m/s. v qiymati muhitdagi yorug'lik tezligi. Shunday qilib, sinishi ko'rsatkichi havosiz fazoga nisbatan muhitdagi yorug'likning sekinlashishi miqdorini aks ettiradi.

Yuqoridagi formuladan ikkita muhim ma'no bor:

• qiymat n har doim 1 dan katta (vakuum uchun u birga teng);
• bu oʻlchamsiz miqdor.

Masalan, havoning sinishi indeksi 1,00029, suv uchun esa 1,33.

Sinishi indeksi ma'lum bir muhit uchun doimiy qiymat emas. Bu haroratga bog'liq. Bundan tashqari, elektromagnit to'lqinning har bir chastotasi uchun u o'z ma'nosiga ega. Shunday qilib, yuqoridagi raqamlar 20 ^oC haroratga va ko'rinadigan spektrning sariq qismiga to'g'ri keladi (to'lqin uzunligi taxminan 580-590 nm).

n qiymatining yorug'lik chastotasiga bog'liqligi oq yorug'likning prizma orqali bir qancha ranglarga parchalanishida, shuningdek kuchli yomg'ir paytida osmonda kamalak hosil bo'lishida namoyon bo'ladi.

Havodagi yorug'likning sinishi indeksi

Uning qiymati allaqachon yuqorida berilgan (1, 00029). Havoning sinishi ko'rsatkichi faqat to'rtinchi kasrda noldan farq qilganligi sababli, amaliy muammolarni hal qilish uchun uni birga teng deb hisoblash mumkin. Havo uchun n ning birlikdan kichik farqi yorug'likning havo molekulalari tomonidan amalda sekinlashmasligini ko'rsatadi, bu uning nisbatan past zichligi bilan bog'liq. Shunday qilib, havoning o'rtacha zichligi 1,225 kg/m³, ya'ni toza suvdan 800 marta engilroq.

Havo optik jihatdan yupqa muhitdir. Materialda yorug'lik tezligini sekinlashtirish jarayonining o'zi kvant xarakteriga ega va u modda atomlari tomonidan fotonlarni yutish va chiqarish harakatlari bilan bog'liq.

Havo tarkibidagi oʻzgarishlar (masalan, undagi suv bugʻining koʻpayishi) va haroratning oʻzgarishi indikatorning sezilarli oʻzgarishiga olib keladi.sinishi. Yorqin misol - sahrodagi sarob effekti bo'lib, u turli haroratli havo qatlamlarining sindirish ko'rsatkichlarining farqi tufayli yuzaga keladi.

Shisha-havo interfeysi

Shisha havodan ancha zichroq muhitdir. Uning mutlaq sinishi indeksi shisha turiga qarab 1,5 dan 1,66 gacha. Agar biz o'rtacha 1,55 qiymatini oladigan bo'lsak, u holda havo oynasi interfeysidagi nurning sinishi quyidagi formula yordamida hisoblanishi mumkin:

sin(th₁)/sin(th₂)=n₂/ n₁=n₂₁=1, 55.

Qiymat n₂₁ havoning nisbiy sinishi indeksi - shisha deyiladi. Agar nur oynadan havoga chiqsa, unda quyidagi formuladan foydalanish kerak:

sin(th₁)/sin(th₂)=n₂/ n₁=n₂₁=1/1, 55=0, 645.

Agar ikkinchi holatda singan nurning burchagi 90^o ga teng bo`lsa, unga mos tushish burchagi kritik deyiladi. Chegara oynasi uchun - havo:

th₁=arcsin(0, 645)=40, 17^o.

Agar nur shisha-havo chegarasiga 40, 17^o dan kattaroq burchak bilan tushsa, u holda u butunlay yana oynaga qaytariladi. Bu hodisa "to'liq ichki aks ettirish" deb ataladi.

Kritik burchak faqat nur zich muhitdan (shishadan havoga, lekin aksincha emas) harakat qilganda mavjud boʻladi.