В курса си по физика в 8-ми клас научихте за явлението пречупване на светлината. Сега знаете, че светлината е електромагнитни вълни с определен честотен диапазон. Въз основа на знания за природата на светлината можете да разберете физическата причина за пречупването и да обясните много други светлинни явления, свързани с него.

ориз. 141. Преминавайки от една среда в друга, лъчът се пречупва, т.е. променя посоката на разпространение

Според закона за пречупване на светлината (фиг. 141):

  • падащият, пречупеният и перпендикулярният лъч, начертан към границата между две среди в точката на падане на лъча, лежат в една и съща равнина; съотношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на пречупване е постоянна стойност за тези две среди

където n 21 е относителният индекс на пречупване на втората среда спрямо първата.

Ако лъчът премине в някаква среда от вакуум, тогава

където n е абсолютният индекс на пречупване (или просто индекс на пречупване) на втората среда. В този случай първата „среда“ е вакуумът, чиято абсолютна стойност се приема за единица.

Законът за пречупване на светлината е открит експериментално от холандския учен Вилеборд Снелиус през 1621 г. Законът е формулиран в трактат по оптика, който е открит в документите на учения след смъртта му.

След откритието на Снел няколко учени предположиха, че пречупването на светлината се дължи на промяна в нейната скорост при преминаване през границата на две среди. Валидността на тази хипотеза е потвърдена от теоретични доказателства, извършени независимо от френския математик Пиер Ферма (през 1662 г.) и холандския физик Кристиан Хюйгенс (през 1690 г.). Те стигнаха до един и същ резултат по различни начини, доказвайки това

  • съотношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на пречупване е постоянна стойност за тези две среди, равна на съотношението на скоростите на светлината в тези среди:

(3)

От уравнение (3) следва, че ако ъгълът на пречупване β е по-малък от ъгъла на падане a, тогава светлината с дадена честота във втората среда се разпространява по-бавно, отколкото в първата, т.е. V 2

Връзката между количествата, включени в уравнение (3), послужи като убедителна причина за появата на друга формулировка за определяне на относителния индекс на пречупване:

  • относителен показателПречупването на втората среда спрямо първата се нарича физическо количество, равно на съотношението на скоростите на светлината в тези среди:

n 21 = v 1 / v 2 (4)

Нека лъч светлина премине от вакуум в някаква среда. Заменяйки v1 в уравнение (4) със скоростта на светлината във вакуум c и v 2 със скоростта на светлината в среда v, ​​получаваме уравнение (5), което е дефиницията на абсолютния индекс на пречупване:

  • Абсолютният индекс на пречупване на дадена среда е физична величина, равна на отношението на скоростта на светлината във вакуум към скоростта на светлината в дадена среда:

Съгласно уравнения (4) и (5) n 21 показва колко пъти се променя скоростта на светлината при преминаване от една среда в друга, а n - при преминаване от вакуум в среда. Това е физическият смисъл на показателите на пречупване.

Стойността на абсолютния коефициент на пречупване n на всяко вещество е по-голяма от единица (това се потвърждава от данните, съдържащи се в таблиците на физическите справочници). Тогава, съгласно уравнение (5), c/v > 1 и c > v, т.е. скоростта на светлината във всяко вещество е по-малка от скоростта на светлината във вакуум.

Без да даваме строги обосновки (те са сложни и тромави), отбелязваме, че причината за намаляването на скоростта на светлината при прехода й от вакуум към материя е взаимодействието на светлинната вълна с атомите и молекулите на материята. Колкото по-голяма е оптичната плътност на дадено вещество, толкова по-силно е това взаимодействие, толкова по-ниска е скоростта на светлината и толкова по-висок е индексът на пречупване. По този начин скоростта на светлината в дадена среда и абсолютният индекс на пречупване се определят от свойствата на тази среда.

Въз основа на числените стойности на индексите на пречупване на веществата могат да се сравняват техните оптични плътности. Например индексите на пречупване различни сортовестъклата варират от 1,470 до 2,040, а индексът на пречупване на водата е 1,333. Това означава, че стъклото е среда, оптически по-плътна от водата.

Нека се обърнем към фигура 142, с помощта на която можем да обясним защо на границата на две среди, с промяна на скоростта, посоката на разпространение на светлинната вълна също се променя.

ориз. 142. Когато светлинните вълни преминават от въздуха към водата, скоростта на светлината намалява, предната част на вълната, а с нея и нейната скорост, променя посоката

Фигурата показва светлинна вълна, преминаваща от въздух във вода и падаща върху границата между тези среди под ъгъл a. Във въздуха светлината се движи със скорост v 1, а във водата с по-ниска скорост v 2.

Точка А на вълната първа достига границата. За период от време Δt точка B, движеща се във въздуха със същата скорост v 1, ще достигне точка B." През същото време точка A, движеща се във вода с по-ниска скорост v 2, ще измине по-късо разстояние , достигайки само точка А." В този случай така нареченият фронт на вълната АВ във водата ще бъде завъртян под определен ъгъл спрямо фронта на вълната АВ във въздуха. И векторът на скоростта (който винаги е перпендикулярен на фронта на вълната и съвпада с посоката на нейното разпространение) се върти, приближавайки се до правата линия OO", перпендикулярна на границата между медиите. В този случай ъгълът на пречупване β се оказва по-малък от ъгъла на падане α.

От фигурата също е ясно, че при преминаване към друга среда и завъртане на фронта на вълната, дължината на вълната също се променя: при преминаване към оптически по-плътна среда скоростта намалява, дължината на вълната също намалява (λ 2< λ 1). Это согласуется и с известной вам формулой λ = V/v, из которой следует, что при неизменной частоте v (которая не зависит от плотности среды и поэтому не меняется при переходе луча из одной среды в другую) уменьшение скорости распространения волны сопровождается пропорциональным уменьшением длины волны.

Въпроси

  1. Кое от двете вещества е оптически по-плътно?
  2. Как се определят индексите на пречупване чрез скоростта на светлината в средата?
  3. Къде се движи светлината с най-бърза скорост?
  4. Каква е физическата причина за намаляването на скоростта на светлината при преминаване от вакуум към среда или от среда с по-ниска оптична плътноств сряда с повече?
  5. Какво определя (т.е. от какво зависи) абсолютният индекс на пречупване на дадена среда и скоростта на светлината в нея?
  6. Кажете ни какво илюстрира фигура 142.

Упражнение

Процесите, които са свързани със светлината, са важен компонент на физиката и ни заобикалят навсякъде в ежедневието ни. Най-важните в тази ситуация са законите за отражение и пречупване на светлината, на които се основава съвременната оптика. Пречупването на светлината е важна част от съвременната наука.

Ефект на изкривяване

Тази статия ще ви разкаже какво представлява явлението пречупване на светлината, както и как изглежда законът за пречупване и какво следва от него.

Основи на физическото явление

Когато лъч падне върху повърхност, която е разделена от две прозрачни вещества с различна оптична плътност (например различни стъкла или във вода), част от лъчите ще бъдат отразени, а други ще проникнат във втората структура (например, те ще се размножават във вода или стъкло). Когато преминава от една среда в друга, лъчът обикновено променя посоката си. Това е явлението пречупване на светлината.
Отражението и пречупването на светлината е особено видимо във водата.

Ефект на изкривяване във водата

Гледайки нещата във вода, те изглеждат изкривени. Това е особено забележимо на границата между въздух и вода. Визуално подводните обекти изглеждат леко отклонени. Описаният физичен феномен е именно причината всички обекти да изглеждат изкривени във водата. Когато лъчите ударят стъклото, този ефект е по-малко забележим.
Пречупването на светлината е физическо явление, което се характеризира с промяна в посоката на движение на слънчевия лъч в момента на преминаването му от една среда (структура) в друга.
За да подобрим нашето разбиране за този процес, разгледайте пример за лъч, който удря вода от въздух (подобно за стъкло). Чрез начертаване на перпендикуляр по интерфейса може да се измери ъгълът на пречупване и връщането на светлинния лъч. Този индекс (ъгъл на пречупване) ще се промени, когато потокът проникне във водата (вътре в стъклото).
Обърнете внимание! Този параметър се разбира като ъгъл, образуван от перпендикуляр, изтеглен към разделянето на две вещества, когато лъч прониква от първата структура към втората.

Проход на лъча

Същият показател е характерен и за други среди. Установено е, че този показателзависи от плътността на веществото. Ако лъчът пада от по-малко плътна към по-плътна структура, тогава създаденият ъгъл на изкривяване ще бъде по-голям. И ако е обратното, тогава е по-малко.
В същото време промяната в наклона на спада също ще повлияе на този показател. Но връзката между тях не остава постоянна. В същото време съотношението на техните синуси ще остане постоянна стойност, което се отразява от следната формула: sinα / sinγ = n, където:

  • n е постоянна стойност, която се описва за всяко конкретно вещество (въздух, стъкло, вода и др.). Следователно каква ще бъде тази стойност може да се определи с помощта на специални таблици;
  • α – ъгъл на падане;
  • γ – ъгъл на пречупване.

За да се определи това физическо явлениеи законът за пречупването е създаден.

Физически закон

Законът за пречупване на светлинните потоци ни позволява да определим характеристиките на прозрачните вещества. Самият закон се състои от две разпоредби:

  • първа част. Лъчът (инцидент, модифициран) и перпендикулярът, който е възстановен в точката на падане на границата, например на въздух и вода (стъкло и др.), ще бъдат разположени в една и съща равнина;
  • втора част. Съотношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на същия ъгъл, образуван при пресичане на границата, ще бъде постоянна стойност.

Описание на закона

Освен това в момента, в който лъчът излиза от втората конструкция в първата (например при преминаване светлинен потокот въздуха, през стъклото и обратно във въздуха), също ще възникне ефект на изкривяване.

Важен параметър за различни обекти

Основният индикатор в тази ситуация е съотношението на синуса на ъгъла на падане към подобен параметър, но за изкривяване. Както следва от закона, описан по-горе, този показател е постоянна стойност.
Освен това, когато стойността на наклона на спада се промени, същата ситуация ще бъде типична за подобен индикатор. Този параметър има голяма стойност, тъй като е неразделна характеристика на прозрачните вещества.

Индикатори за различни обекти

Благодарение на този параметър можете доста ефективно да разграничите видовете стъкло, както и различни скъпоценни камъни. Също така е важно за определяне на скоростта на светлината в различни среди.

Обърнете внимание! Най-висока скоростсветлинен поток - във вакуум.

При преминаване от едно вещество към друго скоростта му ще намалява. Например диамантът, който има най-висок индекс на пречупване, ще има скорост на разпространение на фотона 2,42 пъти по-висока от тази на въздуха. Във вода те ще се разпространяват 1,33 пъти по-бавно. За различни видовестъкло този параметър варира от 1,4 до 2,2.

Обърнете внимание! Някои стъкла имат индекс на пречупване 2,2, което е много близко до диаманта (2,4). Следователно не винаги е възможно да се различи парче стъкло от истински диамант.

Оптична плътност на веществата

Светлината може да проникне през различни вещества, които се характеризират с различна оптична плътност. Както казахме по-рано, с помощта на този закон можете да определите характеристиката на плътността на средата (структурата). Колкото по-плътен е, толкова по-бавна е скоростта, с която светлината ще се разпространява през него. Например, стъклото или водата ще бъдат оптически по-плътни от въздуха.
В допълнение към факта, че този параметър е постоянна стойност, той също отразява съотношението на скоростта на светлината в две вещества. Физически смисълможе да се покаже като следната формула:

Този индикатор показва как скоростта на разпространение на фотоните се променя при преминаване от едно вещество към друго.

Друг важен показател

Когато светлинният поток преминава през прозрачни обекти, е възможна неговата поляризация. Наблюдава се при преминаване на светлинен поток от диелектрични изотропни среди. Поляризацията възниква, когато фотоните преминават през стъкло.

Поляризационен ефект

Частична поляризация се наблюдава, когато ъгълът на падане на светлинния поток на границата на два диелектрика е различен от нула.

Степента на поляризация зависи от това какви са били ъглите на падане (закон на Брустър).

Пълно вътрешно отражение

Завършвайки нашата кратка екскурзия, все още е необходимо да се вземе предвид такъв ефект като пълно вътрешно отражение.

Феноменът на пълното показване За да се прояви този ефект, е необходимо да се увеличи ъгълът на падане на светлинния поток в момента на прехода му от по-плътна към по-малко плътна среда на границата между веществата. В ситуация, в която този параметър надвишава определена ограничаваща стойност, тогава фотоните, падащи на границата на този участък, ще бъдат напълно отразени. Всъщност това ще бъде нашият желан феномен.

Без него беше невъзможно да се направи оптика.

Заключение


Практическото приложение на поведението на светлинния поток даде много, създавайки различни технически устройства за подобряване на живота ни. В същото време светлината все още не е разкрила всичките си възможности пред човечеството и нейният практически потенциал все още не е напълно реализиран.
Как да направите лампа от хартия със собствените си ръце

Как да проверите ефективността на LED лента

ЗА ЛЕКЦИЯ №24

"ИНСТРУМЕНТАЛНИ МЕТОДИ ЗА АНАЛИЗ"

РЕФРАКТОМЕТРИЯ.

1. Литература: В.Д. Пономарев"Аналитична химия

2. » 1983 246-251

"ИНСТРУМЕНТАЛНИ МЕТОДИ ЗА АНАЛИЗ"

А.А. Ishchenko “Аналитична химия” 2004 стр. 181-184 Рефрактометрията е един от най-простите физически методи за анализ на ценаминимално количество

на аналита и се извършва за много кратко време.Рефрактометрия

- метод, базиран на явлението рефракция или пречупване, т.е. промяна на посоката на разпространение на светлината при преминаване от една среда в друга. Пречупването, както и поглъщането на светлината, е следствие от нейното взаимодействие със средата. Думата рефрактометрия означава измерване

пречупване на светлината, което се оценява по стойността на индекса на пречупване. Стойност на индекса на пречупванеп

зависи

1) върху състава на веществата и системите, 2) от факта в каква концентрация и какви молекули среща светлинният лъч по пътя си, защото молекули, изложени на светлинаразлични вещества

поляризирани по различен начин. Именно на тази зависимост се основава рефрактометричният метод.

1) Измерването на индексите на пречупване е много прост процес, който се извършва точно и с минимално време и количество материал.

2) Обикновено рефрактометрите осигуряват точност до 10% при определяне на индекса на пречупване на светлината и съдържанието на аналита

Рефрактометричният метод се използва за контрол на автентичността и чистотата, за идентифициране на отделни вещества и за определяне на структурата на органични и неорганични съединения при изследване на разтвори. Рефрактометрията се използва за определяне на състава на двукомпонентни разтвори и за тройни системи.

Физически основиметод

ИНДЕКС НА ПРЕКРЪПЛЕНИЕ.

Отклонението на светлинния лъч от първоначалната му посока, когато преминава от една среда в друга, е толкова по-голямо, колкото по-голямо е повече разликав скоростта на разпространение на светлината на две



тези среди.

Нека разгледаме пречупването на светлинен лъч на границата на всеки две прозрачни среди I и II (вижте фиг.). Нека се съгласим, че среда II има по-голяма пречупваща сила и следователно, n 1И n 2- показва пречупването на съответните среди. Ако средата I не е вакуум или въздух, тогава съотношението на sin ъгъла на падане на светлинния лъч към sin ъгъла на пречупване ще даде стойността на относителния индекс на пречупване n rel. Стойност n rel. може също да се определи като съотношението на индексите на пречупване на разглежданата среда.

n отн. = ----- = ---

Стойността на коефициента на пречупване зависи от

1) природата на веществата

Естеството на веществото в този случай се определя от степента на деформируемост на неговите молекули под въздействието на светлината - степента на поляризуемост. Колкото по-интензивна е поляризуемостта, толкова по-силно е пречупването на светлината.

2)дължина на вълната на падащата светлина

Измерването на индекса на пречупване се извършва при дължина на светлинната вълна 589,3 nm (линия D на натриевия спектър).

Зависимостта на показателя на пречупване от дължината на вълната на светлината се нарича дисперсия. Колкото по-къса е дължината на вълната, толкова по-голямо е пречупването. Следователно лъчите с различна дължина на вълната се пречупват по различен начин.

3)температура , при които се извършва измерването. Предпоставка за определяне на индекса на пречупване е съответствието температурен режим. Обикновено определянето се извършва при 20±0,3 0 C.

С повишаване на температурата коефициентът на пречупване намалява; с понижаване на температурата той се увеличава..

Корекцията за влиянието на температурата се изчислява с помощта на следната формула:

n t = n 20 + (20-t) 0,0002, където

n t –чао регулатор на пречупване при дадена температура,

n 20 - индекс на пречупване при 20 0 С

Влиянието на температурата върху стойностите на индексите на пречупване на газове и течности е свързано със стойностите на техните коефициенти на обемно разширение. Обемът на всички газове и течности се увеличава при нагряване, плътността намалява и следователно индикаторът намалява

Индексът на пречупване, измерен при 20 0 C и дължина на светлинната вълна от 589,3 nm, се обозначава с индекса n D 20

Зависимостта на коефициента на пречупване на хомогенна двукомпонентна система от нейното състояние се установява експериментално чрез определяне на коефициента на пречупване за редица стандартни системи (например разтвори), съдържанието на компонентите в които е известно.

4) концентрация на веществото в разтвор.

За много водни разтвори на вещества индексите на пречупване при различни концентрации и температури са надеждно измерени и в тези случаи могат да се използват справочници рефрактометрични таблици. Практиката показва, че със съдържание на разтворено вещество не повече от 10-20%, заедно с графичен методв много случаи можете да използвате линейно уравнениетип:

n=n o +FC,

п-индекс на пречупване на разтвора,

не- индекс на пречупване на чист разтворител,

В- концентрация на разтворено вещество,%

Е-емпиричен коефициент, чиято стойност се намира

чрез определяне на индекса на пречупване на разтвори с известна концентрация.

РЕФРАКТОМЕТРИ.

Рефрактометрите са инструменти, използвани за измерване на индекса на пречупване. Има 2 вида от тези устройства: рефрактометър тип Abbe и тип Pulfrich. И в двата случая измерванията се основават на определяне на максималния ъгъл на пречупване. В практиката се използват рефрактометри различни системи: лаборатория-РЛ, универсална РЛУ и др.

Коефициентът на пречупване на дестилираната вода е n 0 = 1,33299, но на практика този показател се приема като референтен като n 0 =1,333.

Принципът на работа на рефрактометрите се основава на определяне на индекса на пречупване с помощта на метода на граничния ъгъл (ъгъл пълно отражениеСвета).

Ръчен рефрактометър

Рефрактометър на Abbe

Тази статия разкрива същността на такава оптична концепция като индекс на пречупване. Дадени са формули за получаване на тази стойност кратък прегледприложение на явлението пречупване на електромагнитните вълни.

Зрение и индекс на пречупване

В зората на цивилизацията хората си задават въпроса: как вижда окото? Предполага се, че човек излъчва лъчи, които усещат околните предмети, или, обратно, всички неща излъчват такива лъчи. Отговорът на този въпрос е даден през седемнадесети век. Намира се в оптиката и е свързано с коефициента на пречупване. Отразявайки се от различни непрозрачни повърхности и пречупвайки се на границата с прозрачни, светлината дава възможност на човек да вижда.

Светлина и показател на пречупване

Нашата планета е обвита в светлината на Слънцето. И именно с вълновата природа на фотоните се свързва такова понятие като абсолютния индекс на пречупване. Разпространявайки се във вакуум, фотонът не среща никакви препятствия. На планетата светлината среща много различни по-плътни среди: атмосфера (смес от газове), вода, кристали. Като електромагнитна вълна, фотоните на светлината имат една фазова скорост във вакуум (обозначена c), а в околната среда - друг (обознач v). Съотношението на първото и второто е това, което се нарича абсолютен индекс на пречупване. Формулата изглежда така: n = c / v.

Фазова скорост

Струва си да се определи фазовата скорост на електромагнитната среда. Иначе разберете какво е индексът на пречупване Стойност на индекса на пречупване, забранено е. Фотон от светлина е вълна. Това означава, че може да се представи като пакет от енергия, който осцилира (представете си сегмент от синусоида). Фазата е сегментът от синусоидата, през който преминава вълната в моментавреме (не забравяйте, че това е важно за разбирането на такава величина като индекса на пречупване).

Например, фазата може да бъде максимумът на синусоида или някакъв сегмент от нейния наклон. Фазовата скорост на една вълна е скоростта, с която се движи тази конкретна фаза. Както обяснява дефиницията на индекса на пречупване, тези стойности се различават за вакуум и за среда. Освен това всяка среда има своя собствена стойност на това количество. Всяко прозрачно съединение, независимо от неговия състав, има индекс на пречупване, който е различен от всички други вещества.

Абсолютен и относителен показател на пречупване

Вече беше показано по-горе, че абсолютната стойност се измерва спрямо вакуума. Това обаче е трудно на нашата планета: светлината по-често попада на границата между въздух и вода или кварц и шпинел. За всяка от тези среди, както беше споменато по-горе, индексът на пречупване е различен. Във въздуха фотон от светлина се движи в една посока и има една фазова скорост (v 1), но когато попадне във вода, той променя посоката на разпространение и фазовата скорост (v 2). И двете посоки обаче лежат в една и съща равнина. Това е много важно за разбирането как се формира образът на околния свят върху ретината на окото или върху матрицата на камерата. Съотношението на двете абсолютни стойности дава относителния индекс на пречупване. Формулата изглежда така: n 12 = v 1 / v 2.

Но какво ще стане, ако светлината, напротив, излезе от водата и влезе във въздуха? Тогава тази стойност ще се определи по формулата n 21 = v 2 / v 1. Когато умножим относителните показатели на пречупване, получаваме n 21 * n 12 = (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) = 1. Тази връзка е валидна за всяка двойка медии. Относителният индекс на пречупване може да се намери от синусите на ъглите на падане и пречупване n 12 = sin Ɵ 1 / sin Ɵ 2. Не забравяйте, че ъглите се измерват от нормалата към повърхността. Нормал е линия, перпендикулярна на повърхността. Това е, ако на проблема е даден ъгъл α падане спрямо самата повърхност, тогава трябва да изчислим синуса на (90 - α).

Красотата на индекса на пречупване и неговите приложения

В спокоен слънчев ден отражения играят на дъното на езерото. Тъмносиният лед покрива скалата. Един диамант разпръсква хиляди искри върху женската ръка. Тези явления са следствие от факта, че всички граници на прозрачни среди имат относителен индекс на пречупване. Освен за естетическо удоволствие, този феномен може да се използва и за практически приложения.

Ето примери:

  • Стъклена леща събира лъча слънчева светлинаи запалва тревата.
  • Лазерният лъч се фокусира върху болния орган и отрязва ненужните тъкани.
  • Слънчевата светлина се пречупва върху старинния витраж, създавайки специална атмосфера.
  • Микроскопът увеличава изображенията на много малки детайли.
  • Лещите на спектрофотометъра събират лазерна светлина, отразена от повърхността на изследваното вещество. По този начин е възможно да се разбере структурата и след това свойствата на новите материали.
  • Има дори проект за фотонен компютър, където информацията ще се предава не от електрони, както сега, а от фотони. Такова устройство определено ще изисква пречупващи елементи.

Дължина на вълната

Слънцето обаче ни доставя фотони не само във видимия спектър. Инфрачервените, ултравиолетовите и рентгеновите лъчи не се възприемат от човешкото зрение, но оказват влияние върху живота ни. IR лъчите ни затоплят, UV фотоните йонизират горните слоеве на атмосферата и позволяват на растенията да произвеждат кислород чрез фотосинтеза.

И на какво е равен индексът на пречупване зависи не само от веществата, между които лежи границата, но и от дължината на вълната на падащото лъчение. За каква точно стойност говорим обикновено става ясно от контекста. Тоест, ако книгата разглежда рентгеновите лъчи и ефекта им върху хората, тогава Стойност на индекса на пречупванетам е определено конкретно за този диапазон. Но обикновено се има предвид видимият спектър на електромагнитните вълни, освен ако не е посочено нещо друго.

Индекс на пречупване и отражение

Както стана ясно от написаното по-горе, ние говорим заза прозрачни медии. Като примери дадохме въздух, вода и диамант. Но какво да кажем за дърво, гранит, пластмаса? Има ли такова нещо като индекс на пречупване за тях? Отговорът е комплексен, но като цяло – да.

На първо място, трябва да преценим с какъв вид светлина имаме работа. Средите, които са непрозрачни за видимите фотони, се прорязват от рентгеново или гама лъчение. Тоест, ако всички бяхме супермени, то целият свят около нас би бил прозрачен за нас, но в различна степен. Например бетонните стени не биха били по-плътни от желе, а металните фитинги биха изглеждали като парчета по-плътни плодове.

За други елементарни частици, мюони, нашата планета като цяло е прозрачна докрай. По едно време учените имаха много проблеми да докажат самия факт на тяхното съществуване. Милиони мюони ни пробиват всяка секунда, но вероятността една частица да се сблъска с материята е много малка и е много трудно да се открие това. Между другото, Байкал скоро ще стане място за „улавяне“ на мюони. Неговата дълбока и чиста вода е идеална за това - особено през зимата. Основното е, че сензорите не замръзват. Така че индексът на пречупване на бетона, например, за рентгенови фотони има смисъл. Освен това облъчването на вещество с рентгенови лъчи е един от най-точните и важни начини за изследване на структурата на кристалите.

Също така си струва да запомните, че в математически смисъл веществата, които са непрозрачни за даден диапазон, имат въображаем индекс на пречупване. И накрая, трябва да разберем, че температурата на веществото също може да повлияе на неговата прозрачност.

Пречупване на светлината- явление, при което светлинен лъч, преминавайки от една среда в друга, променя посоката си на границата на тези среди.

Пречупването на светлината става по следния закон:
Падащият и пречупеният лъч и перпендикулярът, прекаран към границата между двете среди в точката на падане на лъча, лежат в една и съща равнина. Съотношението на синуса на ъгъла на падане към синуса на ъгъла на пречупване е постоянна стойност за две среди:
,
Къде α - ъгъл на падане,
β - ъгъл на пречупване,
Стойност на индекса на пречупване - постоянна стойност, независима от ъгъла на падане.

Когато ъгълът на падане се промени, ъгълът на пречупване също се променя. Колкото по-голям е ъгълът на падане, толкова по-голям е ъгълът на пречупване.
Ако светлината идва от оптично по-малко плътна среда към по-плътна среда, тогава ъгълът на пречупване винаги е по-малък от ъгъла на падане: β < α.
Лъч светлина, насочен перпендикулярно на границата между две среди, преминава от една среда в друга без пречупване.

абсолютен индекс на пречупване на вещество- стойност, равна на отношението на фазовите скорости на светлината (електромагнитни вълни) във вакуум и в дадена среда n=c/v
Количеството n, включено в закона за пречупване, се нарича относителен индекс на пречупване за двойка среди.

Стойността n е относителният индекс на пречупване на среда B по отношение на среда A, а n" = 1/n е относителният индекс на пречупване на среда A по отношение на среда B.
Тази стойност, при равни други условия, е по-голяма от единица, когато лъчът преминава от по-плътна среда към по-малко плътна среда, и по-малка от единица, когато лъчът преминава от по-малко плътна среда към по-плътна среда (например от газ или от вакуум към течност или твърдо вещество). Има изключения от това правило и затова е обичайно да наричаме среда оптически по-голяма или по-малко плътна от друга.
Лъч, падащ от безвъздушно пространство върху повърхността на някаква среда B, се пречупва по-силно, отколкото когато пада върху него от друга среда A; Коефициентът на пречупване на лъч, падащ върху среда от безвъздушно пространство, се нарича негов абсолютен показател на пречупване.

(Абсолютно - относително спрямо вакуума.
Относително - спрямо всяко друго вещество (същия въздух, например).
Относителният показател на две вещества е съотношението на техните абсолютни показатели.)

Пълно вътрешно отражение- вътрешно отражение, при условие че ъгълът на падане надвишава определен критичен ъгъл. В този случай падащата вълна се отразява напълно и стойността на коефициента на отражение надвишава своя максимум големи стойностиза полирани повърхности. Коефициент на отражение при пълен вътрешно отражениене зависи от дължината на вълната.

В оптиката това явление се наблюдава в широк спектър електромагнитно излъчване, включително рентгенов диапазон.

В геометричната оптика явлението се обяснява в рамките на закона на Снел. Като се има предвид, че ъгълът на пречупване не може да надвишава 90°, получаваме, че при ъгъл на падане, чийто синус е по-голям от съотношението на по-малкия индекс на пречупване към по-големия индекс, електромагнитна вълнатрябва да се отрази изцяло в първата сряда.

В съответствие с вълновата теория на явлението, електромагнитната вълна все още прониква във втората среда - там се разпространява така наречената „неравномерна вълна“, която се разпада експоненциално и не носи енергия със себе си. Характерната дълбочина на проникване на нехомогенна вълна във втората среда е от порядъка на дължината на вълната.

Закони за пречупване на светлината.

От всичко казано заключаваме:
1 . На границата между две среди с различна оптична плътност светлинният лъч променя посоката си, когато преминава от една среда в друга.
2. При преминаване на светлинен лъч в среда с по-висока оптична плътност ъгълът на пречупване е по-малък от ъгъла на падане; Когато светлинният лъч преминава от оптически по-плътна среда към по-малко плътна среда, ъгълът на пречупване е по-голям от ъгъла на падане.
Пречупването на светлината е придружено от отражение и с увеличаване на ъгъла на падане яркостта на отразения лъч се увеличава, а пречупеният лъч отслабва. Това може да се види чрез провеждане на експеримента, показан на фигурата. Следователно отразеният лъч носи със себе си повече светлинна енергия, колкото по-голям е ъгълът на падане.

Нека MN- интерфейсът между две прозрачни среди, например въздух и вода, АД- падащ лъч, ОВ- пречупен лъч, - ъгъл на падане, - ъгъл на пречупване, - скорост на разпространение на светлината в първата среда, - скорост на разпространение на светлината във втората среда.