Plus l'indice de réfraction est grand. Indice de réfraction absolu et sa relation avec l'indice de réfraction relatif
Au cours de physique de 8e, vous vous êtes familiarisé avec le phénomène de la réfraction de la lumière. Vous savez maintenant que la lumière est constituée d'ondes électromagnétiques d'une certaine plage de fréquences. Sur la base des connaissances sur la nature de la lumière, vous pouvez comprendre la raison physique de la réfraction et expliquer de nombreux autres phénomènes lumineux qui lui sont associés.
Riz. 141. En passant d'un milieu à un autre, le rayon est réfracté, c'est-à-dire qu'il change de direction de propagation
Selon la loi de réfraction de la lumière (Fig. 141) :
- les rayons de l'incident, réfractés et tirés perpendiculairement à l'interface entre les deux milieux au point d'incidence du rayon se situent dans un même plan ; le rapport du sinus de l'angle d'incidence au sinus de l'angle de réfraction est une valeur constante pour ces deux milieux
où n 21 est l'indice de réfraction relatif du deuxième milieu par rapport au premier.
Si un rayon passe dans n'importe quel milieu à partir du vide, alors
où n est l'indice de réfraction absolu (ou simplement l'indice de réfraction) du second milieu. Dans ce cas, le premier "milieu" est le vide dont la valeur absolue est prise comme unité.
La loi de la réfraction de la lumière a été découverte empiriquement par le scientifique néerlandais Villeborde Snellius en 1621. La loi a été formulée dans un traité d'optique, qui a été trouvé dans les papiers du scientifique après sa mort.
Après la découverte de Snell, plusieurs scientifiques ont émis l'hypothèse que la réfraction de la lumière est due à un changement de sa vitesse lors du franchissement de la frontière de deux milieux. La validité de cette hypothèse a été confirmée par des preuves théoriques effectuées indépendamment les unes des autres par le mathématicien français Pierre Fermat (en 1662) et le physicien hollandais Christian Huygens (en 1690). De différentes manières, ils sont arrivés au même résultat, prouvant que
- le rapport du sinus de l'angle d'incidence au sinus de l'angle de réfraction est une valeur constante pour ces deux milieux, égale au rapport des vitesses de la lumière dans ces milieux :
(3)
De l'équation (3), il s'ensuit que si l'angle de réfraction est inférieur à l'angle d'incidence a, alors la lumière d'une fréquence donnée dans le second milieu se propage plus lentement que dans le premier, c'est-à-dire V 2 L'interrelation des quantités incluses dans l'équation (3) a été une bonne raison pour l'émergence d'une autre formulation pour déterminer l'indice de réfraction relatif : n 21 = v 1 / v 2 (4) Laissez un rayon de lumière passer du vide à un milieu. En remplaçant dans l'équation (4) v1 pour la vitesse de la lumière dans le vide c, et v 2 pour la vitesse de la lumière dans un milieu v, on obtient l'équation (5), qui est la définition de l'indice de réfraction absolu : Selon les équations (4) et (5), n 21 montre combien de fois la vitesse de la lumière change lors de sa transition d'un milieu à un autre, et n - lors du passage du vide au milieu. C'est la signification physique des indices de réfraction. La valeur de l'indice de réfraction absolu n de toute substance est supérieure à l'unité (ceci est confirmé par les données contenues dans les tableaux des ouvrages de référence physiques). Ensuite, selon l'équation (5), c / v> 1 et c> v, c'est-à-dire que la vitesse de la lumière dans toute substance est inférieure à la vitesse de la lumière dans le vide. Sans donner de justifications rigoureuses (elles sont complexes et lourdes), notons que la raison de la diminution de la vitesse de la lumière lors de son passage du vide à la matière est l'interaction d'une onde lumineuse avec des atomes et molécules de matière. Plus la densité optique d'une substance est élevée, plus cette interaction est forte, plus la vitesse de la lumière est faible et plus l'indice de réfraction est élevé. Ainsi, la vitesse de la lumière dans un milieu et l'indice de réfraction absolu sont déterminés par les propriétés de ce milieu. Par les valeurs numériques des indices de réfraction des substances, on peut comparer leurs densités optiques. Par exemple, les indices de réfraction de différents types de verre sont compris entre 1,470 et 2,040, et l'indice de réfraction de l'eau est de 1,333. Cela signifie que le verre est optiquement plus dense que l'eau. Tournons-nous vers la figure 142, qui peut être utilisée pour expliquer pourquoi la direction de propagation de l'onde lumineuse change également à la frontière de deux milieux avec un changement de vitesse. Riz. 142. Lorsque les ondes lumineuses passent de l'air à l'eau, la vitesse de la lumière diminue, le front de l'onde et avec lui sa vitesse change de direction La figure montre une onde lumineuse passant de l'air à l'eau et tombant sur l'interface entre ces milieux sous un angle a. Dans l'air, la lumière se propage à une vitesse v 1, et dans l'eau - à une vitesse inférieure v 2. Le point A de la vague atteint la frontière en premier. Pendant l'intervalle de temps Δt, le point B, se déplaçant dans l'air avec la même vitesse v 1, atteindra le point B. « Pendant le même temps, le point A, se déplaçant dans l'eau avec une vitesse inférieure v 2, parcourra une distance plus atteignant seulement le point A". Dans ce cas, le soi-disant front de l'onde A "B" dans l'eau se révélera être tourné d'un certain angle par rapport au front de l'onde AB dans l'air. Et le vecteur vitesse (qui est toujours perpendiculaire au front d'onde et coïncide avec la direction de sa propagation) tourne, en se rapprochant de la droite OO ", perpendiculaire à l'interface entre les milieux. Dans ce cas, l'angle de réfraction s'avère être inférieur à l'angle d'incidence . C'est ainsi que la lumière se réfracte. On peut également voir sur la figure qu'en passant dans un autre milieu et en tournant le front d'onde, la longueur d'onde change également : en passant dans un milieu optiquement plus dense, la vitesse diminue, la longueur d'onde diminue également (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. Les processus associés à la lumière sont une composante importante de la physique et nous entourent partout dans notre vie quotidienne. Les plus importantes dans cette situation sont les lois de réflexion et de réfraction de la lumière, sur lesquelles l'optique moderne est basée. La réfraction de la lumière est une partie importante de la science moderne. Effet de distorsion Cet article vous expliquera ce qu'est le phénomène de réfraction de la lumière, ainsi qu'à quoi ressemble la loi de réfraction et ce qui en découle. Lorsqu'un rayon frappe une surface séparée par deux substances transparentes de densité optique différente (par exemple, des verres différents ou dans l'eau), certains des rayons seront réfléchis et d'autres pénètreront dans la seconde structure (par exemple, ils étaler dans l'eau ou le verre). Lors du passage d'un milieu à un autre, le rayon se caractérise par un changement de direction. C'est le phénomène de réfraction de la lumière. Effet de distorsion dans l'eau En regardant les choses dans l'eau, elles semblent déformées. Ceci est particulièrement visible à la frontière entre l'air et l'eau. Visuellement, les objets sous-marins semblent être légèrement déviés. Le phénomène physique décrit est précisément la raison pour laquelle tous les objets dans l'eau semblent être déformés. Lorsque les rayons frappent le verre, cet effet est moins perceptible. Passage de faisceau Le même indicateur est typique pour d'autres environnements. Il a été constaté que cet indicateur dépend de la densité de la substance. Si le faisceau passe d'une structure moins dense à une structure plus dense, alors l'angle de la distorsion créée sera plus important. Et si au contraire - alors moins. Pour déterminer ce phénomène physique, la loi de réfraction a été créée. La loi de réfraction des flux lumineux permet de déterminer les caractéristiques des substances transparentes. La loi elle-même comprend deux dispositions : Description de la loi Dans ce cas, au moment où le faisceau quitte la deuxième structure dans la première (par exemple, lorsque le flux lumineux passe de l'air, à travers le verre et retourne dans l'air), l'effet de distorsion se produira également. Le principal indicateur dans cette situation est le rapport du sinus de l'angle d'incidence à un paramètre similaire, mais pour la distorsion. Comme il ressort de la loi décrite ci-dessus, cet indicateur est une valeur constante. Indicateurs pour différents objets Grâce à ce paramètre, vous pouvez distinguer assez efficacement les types de verre, ainsi qu'une variété de pierres précieuses. Il est également important pour déterminer la vitesse à laquelle la lumière se déplace dans divers environnements. Noter! La vitesse la plus élevée du flux lumineux est dans le vide. Lors du passage d'une substance à une autre, sa vitesse va diminuer. Par exemple, le diamant, qui a l'indice de réfraction le plus élevé, aura la vitesse de propagation des photons 2,42 fois supérieure à celle de l'air. Dans l'eau, ils se répandront 1,33 fois plus lentement. Pour différents types de verres, ce paramètre va de 1,4 à 2,2. Noter! Certains verres ont un indice de réfraction de 2,2, ce qui est très proche du diamant (2,4). Par conséquent, il n'est pas toujours possible de distinguer un verre d'un vrai diamant. La lumière peut pénétrer à travers différentes substances, qui sont caractérisées par différents indicateurs de densité optique. Comme nous l'avons dit précédemment, à l'aide de cette loi, vous pouvez déterminer la caractéristique de la densité du milieu (structure). Plus il est dense, moins la vitesse de la lumière s'y propagera. Par exemple, le verre ou l'eau seront optiquement plus denses que l'air. Cet indicateur indique comment la vitesse de propagation des photons change lors du passage d'une substance à une autre. Lorsque le flux lumineux traverse des objets transparents, sa polarisation est possible. Elle est observée lorsque le flux lumineux passe à partir de milieux diélectriques isotropes. La polarisation se produit lorsque les photons traversent le verre. Effet de polarisation Une polarisation partielle est observée lorsque l'angle d'incidence du flux lumineux à l'interface entre deux diélectriques est différent de zéro. Le degré de polarisation dépend des angles d'incidence (loi de Brewster). Pour conclure notre courte excursion, encore faut-il considérer un tel effet comme une réflexion interne à part entière. Phénomène d'affichage à part entière Pour que cet effet apparaisse, il est nécessaire d'augmenter l'angle d'incidence du flux lumineux au moment de son passage d'un milieu plus dense à un milieu moins dense à l'interface entre substances. Dans une situation où ce paramètre dépasse une certaine valeur limite, alors les photons incidents sur la frontière de cette section seront complètement réfléchis. En fait, ce sera notre phénomène souhaité. Sans elle, il était impossible de fabriquer de la fibre optique. L'application pratique des caractéristiques du comportement du flux lumineux a beaucoup donné, créant une variété de dispositifs techniques pour améliorer notre vie. En même temps, la lumière n'a pas ouvert toutes ses possibilités à l'humanité et son potentiel pratique n'a pas encore été pleinement réalisé.
À LA CONFÉRENCE N° 24 "MÉTHODES INSTRUMENTALES D'ANALYSE" RÉFRACTOMÉTRIE. Littérature: 1.
V.D. Ponomarev "Chimie analytique" 1983 246-251 2.
AA Ishchenko "Chimie analytique" 2004 pp. 181-184 RÉFRACTOMÉTRIE. La réfractométrie est l'une des méthodes physiques d'analyse les plus simples avec la consommation d'une quantité minimale d'analyte et est réalisée dans un temps très court. Réfractométrie- une méthode basée sur le phénomène de réfraction ou de réfraction, c'est-à-dire un changement de direction de propagation de la lumière lors du passage d'un milieu à un autre. La réfraction, comme l'absorption de la lumière, est une conséquence de son interaction avec l'environnement. Le mot réfractométrie signifie dimension
réfraction de la lumière, qui est estimée par l'amplitude de l'indice de réfraction. Indice de réfraction m dépend 1) sur la composition des substances et des systèmes, 2) du fait dans quelle concentration
et quelles molécules le faisceau lumineux rencontre sur son chemin, car sous l'influence de la lumière, les molécules de différentes substances sont polarisées de différentes manières. C'est sur cette dépendance que repose la méthode réfractométrique. Cette méthode présente un certain nombre d'avantages, ce qui lui a permis de trouver une large application à la fois dans la recherche chimique et dans le contrôle des processus technologiques. 1) La mesure des indices de réfraction est un processus très simple qui est effectué avec précision et avec un investissement minimum de temps et de quantité de matière. 2) En règle générale, les réfractomètres offrent une précision allant jusqu'à 10 % pour déterminer l'indice de réfraction de la lumière et le contenu de l'analyte La méthode de réfractométrie est utilisée pour contrôler l'authenticité et la pureté, pour identifier des substances individuelles, pour déterminer la structure des composés organiques et inorganiques lors de l'étude des solutions. La réfractométrie est utilisée pour déterminer la composition des solutions à deux composants et pour les systèmes ternaires. Base physique de la méthode INDICATEUR DE RÉFRACTION. La déviation d'un faisceau lumineux par rapport à sa direction d'origine lorsqu'il passe d'un milieu à un autre est d'autant plus grande que la différence de vitesse de propagation de la lumière dans deux ces environnements. Considérez la réfraction d'un faisceau lumineux à la frontière de deux supports transparents I et II (voir Fig.). Convenons que le milieu II a un pouvoir réfractif plus élevé et, par conséquent, n 1 et n 2- montre la réfraction des médias respectifs. Si le milieu I n'est ni le vide ni l'air, alors le rapport du sin de l'angle d'incidence du faisceau lumineux sur le sin de l'angle de réfraction donnera la valeur de l'indice de réfraction relatif n rel. La valeur de n rel. peut également être défini comme le rapport des indices de réfraction des milieux considérés. n rel. = ----- = --- L'indice de réfraction dépend de 1) nature des substances
La nature d'une substance dans ce cas est déterminée par le degré de déformabilité de ses molécules sous l'influence de la lumière - le degré de polarisabilité. Plus la polarisabilité est intense, plus la réfraction de la lumière est forte. 2)longueur d'onde de la lumière incidente
L'indice de réfraction est mesuré à une longueur d'onde lumineuse de 589,3 nm (raie D du spectre du sodium). La dépendance de l'indice de réfraction sur la longueur d'onde de la lumière est appelée dispersion. Plus la longueur d'onde est courte, plus la réfraction est grande.... Par conséquent, les rayons de différentes longueurs d'onde sont réfractés de différentes manières. 3)Température
auquel la mesure est effectuée. Une condition préalable à la détermination de l'indice de réfraction est le respect du régime de température. Habituellement, la détermination est effectuée à 20 ± 0,3 0 C. Avec l'augmentation de la température, la valeur de l'indice de réfraction diminue, avec la diminution, elle augmente.. La correction de température est calculée à l'aide de la formule suivante : n t = n 20 + (20-t) 0,0002, où NT - tandis que indice de réfraction à une température donnée, n 20 - indice de réfraction à 20 0 L'influence de la température sur les valeurs des indices de réfraction des gaz et des liquides est associée aux valeurs de leurs coefficients de dilatation volumétrique. Le volume de tous les gaz et liquides augmente avec le chauffage, la densité diminue et, par conséquent, l'indicateur diminue L'indice de réfraction, mesuré à 20 0 C et une longueur d'onde de la lumière 589,3 nm, est indiqué par l'indice n D 20 La dépendance de l'indice de réfraction d'un système homogène à deux composants sur son état est établie expérimentalement en déterminant l'indice de réfraction pour un certain nombre de systèmes standard (par exemple, des solutions), dont la teneur en composants est connue. 4) la concentration de la substance dans la solution.
Pour de nombreuses solutions aqueuses de substances, les indices de réfraction à différentes concentrations et températures sont mesurés de manière fiable, et dans ces cas, vous pouvez utiliser la référence tables réfractométriques... La pratique montre qu'avec une teneur en soluté ne dépassant pas 10-20%, avec la méthode graphique dans de très nombreux cas, vous pouvez utiliser équation linéaire du type : n = n о + FC, n- indice de réfraction de la solution, non est l'indice de réfraction d'un solvant pur, C- concentration de soluté,% F est un coefficient empirique dont on trouve la valeur en déterminant les indices de réfraction de solutions de concentration connue. RÉFRACTOMÈTRES. Les réfractomètres sont des appareils utilisés pour mesurer l'amplitude de l'indice de réfraction. Il existe 2 types de ces appareils : le réfractomètre de type Abbe et le type Pulfrich. Tant dans ces mesures que dans d'autres, sont basées sur la détermination de l'amplitude de l'angle de réfraction limite. En pratique, des réfractomètres de différents systèmes sont utilisés : laboratoire-RL, universel RLU, etc. L'indice de réfraction de l'eau distillée n 0 = 1,33299, en pratique, cet indice est pris comme référence comme n 0 =1,333.
Réfractomètre à main Cet article révèle l'essence d'un tel concept d'optique comme l'indice de réfraction. Des formules pour obtenir cette valeur sont données, et un bref aperçu de l'application du phénomène de réfraction d'une onde électromagnétique est donné. A l'aube de la civilisation, on se posait la question : comment l'œil voit-il ? Il a été suggéré qu'une personne émet des rayons qui sentent les objets environnants, ou, à l'inverse, toutes les choses émettent de tels rayons. La réponse à cette question a été donnée au XVIIe siècle. Il se trouve dans l'optique et a à voir avec l'indice de réfraction. En se réfléchissant sur diverses surfaces opaques et en se réfractant à la frontière avec les surfaces transparentes, la lumière permet à une personne de voir. Notre planète est enveloppée de la lumière du Soleil. Et c'est précisément à la nature ondulatoire des photons qu'un concept tel que l'indice de réfraction absolu est associé. En se propageant dans le vide, un photon ne rencontre aucun obstacle. Sur la planète, la lumière rencontre de nombreux milieux plus denses : atmosphère (mélange de gaz), eau, cristaux. Étant une onde électromagnétique, les photons de lumière ont une vitesse de phase dans le vide (notée c), et dans l'environnement - un autre (noté v). Le rapport du premier et du second est ce qu'on appelle l'indice de réfraction absolu. La formule ressemble à ceci : n = c / v. Il vaut la peine de donner une définition de la vitesse de phase de l'environnement électromagnétique. Sinon, comprenez ce qu'est l'indice de réfraction m, c'est interdit. Le photon de la lumière est une onde. Par conséquent, il peut être représenté comme un paquet d'énergie qui oscille (imaginez un segment d'une sinusoïde). La phase est ce segment de la sinusoïde que l'onde traverse à un moment donné (rappelez-vous que cela est important pour comprendre une quantité telle que l'indice de réfraction). Par exemple, la phase peut être le maximum d'une sinusoïde ou d'un segment de sa pente. La vitesse de phase d'une onde est la vitesse à laquelle cette phase particulière se déplace. Comme l'explique la définition de l'indice de réfraction, pour un vide et pour un milieu, ces valeurs diffèrent. De plus, chaque environnement a sa propre valeur de cette quantité. Tout composé transparent, quelle que soit sa composition, a un indice de réfraction différent de toutes les autres substances. Il a déjà été montré plus haut que la valeur absolue est mesurée par rapport au vide. Cependant, c'est difficile sur notre planète : la lumière tombe plus souvent à la frontière de l'air et de l'eau ou du quartz et du spinelle. Pour chacun de ces milieux, comme évoqué plus haut, l'indice de réfraction est différent. Dans l'air, un photon de lumière se déplace dans une direction et a une vitesse de phase (v 1), mais, tombant dans l'eau, change la direction de propagation et la vitesse de phase (v 2). Cependant, ces deux directions se trouvent dans le même plan. Ceci est très important pour comprendre comment l'image du monde environnant se forme sur la rétine de l'œil ou sur la matrice de la caméra. Le rapport des deux valeurs absolues donne l'indice de réfraction relatif. La formule ressemble à ceci : n 12 = v 1 / v 2. Mais que se passe-t-il si, au contraire, la lumière sort de l'eau et pénètre dans l'air ? Ensuite, cette valeur sera déterminée par la formule n 21 = v 2 / v 1. En multipliant les indices de réfraction relatifs, on obtient n 21 * n 12 = (v 2 * v 1) / (v 1 * v 2) = 1. Ce rapport est valable pour n'importe quelle paire de milieux. L'indice de réfraction relatif peut être trouvé à partir des sinus des angles d'incidence et de réfraction n 12 = sin 1 / sin Ɵ 2. Rappelez-vous que les angles sont mesurés à partir de la normale de la surface. Normal fait référence à une ligne perpendiculaire à la surface. Autrement dit, si le problème est donné l'angle α
tombant par rapport à la surface elle-même, il faut alors considérer le sinus de (90 - α). Par une journée calme et ensoleillée, l'éblouissement joue au fond du lac. De la glace bleu foncé recouvre la roche. Un diamant disperse des milliers d'étincelles sur la main de la femme. Ces phénomènes sont une conséquence du fait que toutes les frontières des milieux transparents ont un indice de réfraction relatif. En plus du plaisir esthétique, ce phénomène peut être utilisé pour une utilisation pratique. Voici quelques exemples: Cependant, le soleil nous fournit des photons non seulement dans le spectre visible. L'infrarouge, l'ultraviolet et les rayons X ne sont pas perçus par la vision humaine, mais ils affectent nos vies. Les rayons infrarouges nous gardent au chaud, les photons UV ionisent la haute atmosphère et permettent aux plantes de produire de l'oxygène grâce à la photosynthèse. Et ce que l'indice de réfraction est égal dépend non seulement des substances entre lesquelles se trouve la frontière, mais aussi de la longueur d'onde du rayonnement incident. Il ressort généralement clairement du contexte quelle quantité est discutée. Autrement dit, si le livre examine les rayons X et leurs effets sur une personne, alors m il y est défini spécifiquement pour cette gamme. Mais généralement, le spectre visible des ondes électromagnétiques est implicite, sauf indication contraire. Comme il ressort de ce qui précède, nous parlons d'environnements transparents. Nous avons cité l'air, l'eau, le diamant comme exemples. Mais qu'en est-il du bois, du granit, du plastique ? Existe-t-il pour eux un indice de réfraction ? La réponse est complexe, mais globalement oui. Tout d'abord, il faut considérer à quel type de lumière nous avons affaire. Les milieux opaques aux photons visibles sont coupés par les rayons X ou les rayons gamma. Autrement dit, si nous étions tous des surhommes, alors le monde entier serait transparent pour nous, mais dans une mesure différente. Par exemple, les murs en béton ne seraient pas plus denses que de la gelée et les ferrures métalliques ressembleraient à des morceaux de fruits plus denses. Pour les autres particules élémentaires, les muons, notre planète est généralement transparente de part en part. À une certaine époque, les scientifiques avaient beaucoup de mal à prouver le fait même de leur existence. Des millions de muons nous transpercent chaque seconde, mais la probabilité d'une collision d'au moins une particule avec la matière est très faible, et il est très difficile de la corriger. Soit dit en passant, le Baïkal deviendra bientôt un endroit pour "attraper" des muons. Son eau profonde et claire est idéale pour cela - surtout en hiver. L'essentiel est que les capteurs ne gèlent pas. Ainsi, l'indice de réfraction du béton, par exemple, pour les photons de rayons X, est logique. De plus, l'irradiation aux rayons X d'une substance est l'une des méthodes les plus précises et les plus importantes pour étudier la structure des cristaux. Il convient également de rappeler qu'au sens mathématique, les substances opaques pour une plage donnée ont un indice de réfraction imaginaire. Enfin, il faut comprendre que la température d'une substance peut aussi affecter sa transparence. Réfraction de la lumière- un phénomène dans lequel un rayon lumineux, passant d'un milieu à un autre, change de direction à la frontière de ces milieux. La réfraction de la lumière se produit selon la loi suivante : Lorsque l'angle d'incidence change, l'angle de réfraction change également. Plus l'angle d'incidence est grand, plus l'angle de réfraction est grand. indice de réfraction absolu d'une substance- une valeur égale au rapport des vitesses de phase de la lumière (ondes électromagnétiques) dans le vide et dans un milieu donné n = c/v La quantité n est l'indice de réfraction relatif du milieu B par rapport au milieu A, et n" = 1 / n est l'indice de réfraction relatif du milieu A par rapport au milieu B. (Absolu - par rapport au vide. Réflexion interne totale- réflexion interne, à condition que l'angle d'incidence dépasse un certain angle critique. Dans ce cas, l'onde incidente est complètement réfléchie et la valeur du coefficient de réflexion dépasse ses valeurs les plus élevées pour les surfaces polies. La réflectance à la réflexion interne totale est indépendante de la longueur d'onde. En optique, ce phénomène est observé pour une large gamme de rayonnement électromagnétique, y compris la gamme des rayons X. En optique géométrique, le phénomène s'explique par la loi de Snell. Compte tenu du fait que l'angle de réfraction ne peut excéder 90°, on constate qu'à un angle d'incidence dont le sinus est supérieur au rapport de l'indice de réfraction le plus faible sur l'indice le plus grand, l'onde électromagnétique doit être complètement réfléchie dans le premier médium. Conformément à la théorie ondulatoire du phénomène, l'onde électromagnétique pénètre néanmoins dans le deuxième milieu - ce qu'on appelle "l'onde inhomogène" s'y propage, qui se désintègre de manière exponentielle et n'emporte pas l'énergie avec elle. La profondeur caractéristique de pénétration d'une onde inhomogène dans le second milieu est de l'ordre de la longueur d'onde. Lois de réfraction de la lumière. De tout ce qui a été dit, nous concluons : Laisser être MN- la frontière entre deux milieux transparents, par exemple l'air et l'eau, JSC- Faisceau incident, VO- le rayon réfracté, - l'angle d'incidence, - l'angle de réfraction, - la vitesse de propagation de la lumière dans le premier milieu, - la vitesse de propagation de la lumière dans le second milieu.
Des questions
L'exercice
Fondamentaux du phénomène physique
La réflexion et la réfraction de la lumière sont particulièrement bien visibles dans l'eau.
La réfraction de la lumière est un phénomène physique qui se caractérise par un changement de direction du mouvement du rayon solaire lors du passage d'un milieu (structure) à un autre.
Pour améliorer la compréhension de ce processus, considérons l'exemple d'un faisceau tombant de l'air dans l'eau (de la même manière pour le verre). En traçant une perpendiculaire le long de l'interface, l'angle de réfraction et de retour du faisceau lumineux peut être mesuré. Cet indice (angle de réfraction) change lorsque le jet pénètre dans l'eau (à l'intérieur du verre).
Noter! Ce paramètre s'entend comme l'angle qui forme une perpendiculaire tracée à la séparation de deux substances lorsque le faisceau pénètre de la première structure dans la seconde.
Dans le même temps, un changement dans la pente de la chute affectera également cet indicateur. Mais la relation entre eux ne reste pas constante. Dans le même temps, le rapport de leurs sinus restera constant, ce qui est affiché par la formule suivante : sinα / sinγ = n, où :Loi physique
Un paramètre important pour différents objets
Dans le même temps, lorsque la valeur de la pente de la chute change, la même situation sera typique pour un indicateur similaire. Ce paramètre est d'une grande importance, car il fait partie intégrante des substances transparentes.
Densité optique des substances
Outre le fait que ce paramètre soit constant, il reflète également le rapport de la vitesse de la lumière dans deux substances. La signification physique peut être affichée sous la forme de la formule suivante :Un autre indicateur important
Réflexion interne complète
Conclusion
Comment faire une lampe en papier avec vos propres mains
Comment vérifier les performances d'une bande LED
Le principe de fonctionnement des réfractomètres repose sur la détermination de l'indice de réfraction par la méthode de l'angle limite (l'angle de réflexion totale de la lumière).
Réfractomètre AbbéCapacité de vision et indice de réfraction
Indice de lumière et de réfraction
Vitesse de phase
Indice de réfraction absolu et relatif
La beauté de l'indice de réfraction et ses utilisations
Longueur d'onde
Indice de réfraction et réflexion
Les rayons incident et réfracté et la perpendiculaire tracée à l'interface entre les deux milieux au point d'incidence du rayon se situent dans le même plan. Le rapport du sinus de l'angle d'incidence au sinus de l'angle de réfraction est une valeur constante pour deux milieux :
,
où α
- angle d'incidence,
β
- angle de réfraction,
m - valeur constante indépendante de l'angle d'incidence.
Si la lumière passe d'un milieu optiquement moins dense à un milieu plus dense, alors l'angle de réfraction est toujours inférieur à l'angle d'incidence : β < α.
Un faisceau lumineux dirigé perpendiculairement à l'interface entre deux supports passe d'un support à l'autre sans réfraction.
La quantité n incluse dans la loi de réfraction est appelée indice de réfraction relatif pour une paire de milieux.
Toutes choses égales par ailleurs, cette valeur est supérieure à l'unité lorsqu'un rayon passe d'un milieu plus dense à un milieu moins dense, et inférieure à un lorsqu'un rayon passe d'un milieu moins dense à un milieu plus dense (par exemple, de un gaz ou du vide à un liquide ou un solide). Il existe des exceptions à cette règle, et il est donc d'usage d'appeler un milieu optiquement plus ou moins dense qu'un autre.
Un rayon tombant d'un espace sans air à la surface d'un certain milieu B est réfracté plus fortement que lorsqu'il tombe dessus d'un autre milieu A ; l'indice de réfraction d'un rayon incident sur un milieu à partir d'un espace sans air est appelé son indice de réfraction absolu.
Relatif - par rapport à toute autre substance (le même air, par exemple).
L'indicateur relatif de deux substances est le rapport de leurs indicateurs absolus.)
1 . A l'interface entre deux milieux de densité optique différente, le faisceau lumineux change de direction en passant d'un milieu à un autre.
2. Lorsqu'un faisceau lumineux passe dans un milieu de densité optique plus élevée, l'angle de réfraction est inférieur à l'angle d'incidence ; lorsqu'un faisceau lumineux passe d'un milieu optiquement plus dense à un milieu moins dense, l'angle de réfraction est supérieur à l'angle d'incidence.
La réfraction de la lumière s'accompagne d'une réflexion et, avec une augmentation de l'angle d'incidence, la luminosité du faisceau réfléchi augmente et celle du faisceau réfracté diminue. Ceci peut être vu en réalisant l'expérience montrée dans la figure. Par conséquent, le faisceau réfléchi emporte avec lui plus d'énergie lumineuse, plus l'angle d'incidence est grand.
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