ປະກົດການຂອງການຫັກເຫຂອງແສງສະຫວ່າງ - ມັນ ... ກົດຫມາຍຂອງຫັກເຫຂອງແສງສະຫວ່າງ

ປະກົດການຂອງການຫັກເຫຂອງແສງສະຫວ່າງ - ເປັນປະກົດການທໍາມະຊາດທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນແຕ່ລະຄັ້ງຄື້ນເຄື່ອນຍ້າຍຈາກວັດສະດຸທີ່ຫນຶ່ງໄປອີກ, wherein ໄວຂອງຕົນແຕກຕ່າງກັນ. ສາຍຕາ, ປະກົດວ່າປ່ຽນແປງທິດທາງຂອງການຂະຫຍາຍພັນ.

ຟີຊິກ: ຫັກເຫຂອງແສງສະຫວ່າງ

ຖ້າຫາກວ່າ beam ເຫດການໂຈມຕີໂຕ້ຕອບກັນລະຫວ່າງສອງສື່ມວນຊົນຢູ່ທີ່ມຸມຂອງ 90 °ເປັນ, ຫຼັງຈາກນັ້ນບໍ່ມີຫຍັງເກີດຂຶ້ນ, ມັນຍັງຈະສືບຕໍ່ຍ້າຍໃນທິດທາງດຽວກັນຢູ່ທີ່ມຸມສິດທິໃນການໂຕ້ຕອບຂອງ. ຖ້າມຸມຂອງການເກີດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຈາກ 90 °ໄດ້, ປະກົດການຫັກເຫຂອງແສງທີ່ເກີດຂຶ້ນ. ຕົວຢ່າງນີ້ສາມາດຜະລິດຜົນກະທົບ strange ເຊັ່ນ: ວັດຖຸກະດູກຫັກປາກົດຂື້ນ immersed ບາງສ່ວນໃນນ້ໍາຫຼື mirage ເຫັນຢູ່ໃນດິນຊາຍທະເລຊາຍຮ້ອນ.

ປະຫວັດສາດຂອງການຄົ້ນພົບ

ໃນ BC ສະຕະວັດທໍາອິດ. e. ນັກພູມິສາດກເຣັກແລະນັກດາລາສາດ Ptolemy ໄດ້ພະຍາຍາມທີ່ຈະຄະນິດສາດອະທິບາຍການຫັກເຫ, ແຕ່ກົດຫມາຍທີ່ສະເຫນີໂດຍເຂົາໃນພາຍຫລັງໄດ້ຫັນອອກຈະຫນ້າເຊື່ອຖື. ໃນສະຕະວັດທີ XVII. ໂຮນລັງນັກຄະນິດສາດ Willebrord SNELLIUS ພັດທະນາກົດຫມາຍວ່າດ້ວຍ, ເຊິ່ງກໍານົດຈໍານວນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບອັດຕາສ່ວນຂອງເຫດການແລະມຸມ refracted, ເຊິ່ງໄດ້ເອີ້ນໃນພາຍຫລັງດັດຊະນີຂອງອຸປະກອນການຫັກເຫຂອງ. ໃນຄວາມເປັນຈິງ, ການເພີ່ມເຕີມສານເຄມີທີ່ສາມາດຫັກເຫແສງສະຫວ່າງ, ສູງຂຶ້ນອັດຕາການ. Pencil ໃນນ້ໍາ "ແຍກ" ເນື່ອງຈາກວ່າປາທີ່ມາຈາກມັນ, ການປ່ຽນແປງວິທີການຂອງທ່ານໃນການໂຕ້ຕອບທາງອາກາດ, ນ້ໍາກ່ອນທີ່ຈະເຖິງຕາ. ກັບຄວາມຜິດຫວັງຂອງ Snell ໄດ້, ເຂົາຍັງບໍ່ທັນໄດ້ຖືກຄຸ້ມຄອງເພື່ອຊອກຫາສາເຫດຂອງຜົນກະທົບນີ້.

ໃນ 1678, ອື່ນໂຮນລັງວິທະຍາສາດ Christiaan Huygens ພັດທະນາຄວາມສໍາພັນທາງຄະນິດສາດທີ່ອະທິບາຍການສັງເກດ Snell ແລະແນະນໍາວ່າປະກົດການຂອງການຫັກເຫຂອງແສງສະຫວ່າງ - ເປັນຜົນມາຈາກການແຕກຕ່າງກັນຄວາມໄວທີ່ beam ໄດ້ຜ່ານສອງສະພາບແວດລ້ອມໄດ້. Huygens ກໍານົດທີ່ມຸມທັດສະນະຂອງແສງສະຫວ່າງຜ່ານສອງອຸປະກອນທີ່ມີດັດສະນີທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງການຫັກເຫຕ້ອງເທົ່າທຽມກັນກັບອັດຕາສ່ວນຂອງຄວາມໄວຂອງຕົນໃນແຕ່ລະອຸປະກອນການ. ດັ່ງນັ້ນ, ມັນໄດ້ຖືກກ່າວອ້າງວ່າໃນຂະຫນາດກາງທີ່ມີດັດຊະນີ refractive ສູງ, ແສງສະຫວ່າງຍ້າຍຢ່າງຊ້າໆຫຼາຍ. ໃນຄໍາສັບຕ່າງໆອື່ນໆ, ຄວາມໄວຂອງແສງສະຫວ່າງຜ່ານອຸປະກອນການແມ່ນກົງກັນຂ້າມອັດຕາສ່ວນການດັດຊະນີ refractive. ເຖິງແມ່ນວ່າກົດຫມາຍໄດ້ຮັບການຢັ້ງຢືນຕໍ່ມາໃນຂັ້ນທົດລອງ, ສໍາລັບຄົ້ນຄ້ວາຫຼາຍໃນເວລາທີ່ມັນບໍ່ແມ່ນຈະແຈ້ງ, t. ໄປ. ບໍ່ຫມາຍຄວາມວ່າເຊື່ອຖືໄດ້ຂອງ ການວັດແທກຄວາມໄວຂອງ ແສງສະຫວ່າງ. ວິທະຍາສາດຄິດວ່າມັນບໍ່ໄດ້ຂຶ້ນກັບຄວາມໄວຂອງອຸປະກອນການ. ພຽງແຕ່ 150 ປີຫຼັງຈາກຄວາມໄວ Huygens ຂອງການເສຍຊີວິດແສງສະຫວ່າງແມ່ນການວັດແທກມີຄວາມຖືກຕ້ອງພຽງພໍ, ການພິສູດໃຫ້ເຂົາມີສິດ.

ດັດຊະນີຢ່າງແທ້ຈິງຂອງການຫັກເຫ

Absolute ດັດຊະນີ refractive n ຂອງວັດສະດຸໂປ່ງໃສຫຼືອຸປະກອນການໄດ້ຖືກກໍານົດເປັນຄວາມໄວພີ່ນ້ອງທີ່ແສງສະຫວ່າງຜ່ານພີ່ນ້ອງ therethrough ກັບຄວາມໄວໃນ vacuo: n = c / v, ບ່ອນທີ່ c - ຄວາມໄວຂອງແສງສະຫວ່າງໃນສູນຍາກາດແລະ v - ໃນອຸປະກອນການ.

ທ້າວ Xiao ເວົ້າວ່າ, ການຫັກເຫຂອງແສງສະຫວ່າງໃນສູນຍາກາດເປັນ, devoid ຂອງສານເສບຕິດແມ່ນບໍ່ແລະມີຕົວເລກທີ່ແນ່ນອນ 1. ສໍາລັບອຸປະກອນໂປ່ງໃສອື່ນໆມູນຄ່ານີ້ແມ່ນຫຼາຍກ່ວາ 1. ຫັກເຫຂອງແສງສະຫວ່າງໃນອາກາດສາມາດຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອຄິດໄລ່ການທີ່ບໍ່ຮູ້ຈັກອຸປະກອນຕົວກໍານົດ (10003).

ກົດຫມາຍວ່າດ້ວຍ Snell ຂອງ

ພວກເຮົາແນະນໍານິຍາມບາງ:

• ການ beam ເຫດ - beam ທີ່ຢູ່ໃກ້ກັບຂະຫນາດກາງການແຍກຕ່າງຫາກໄດ້;
• ຈຸດວາງ - ຈຸດແຍກຕ່າງຫາກທີ່ມັນຢູ່;
• ໄດ້ ray refracted ອອກສື່ມວນຊົນການແຍກຕ່າງຫາກ;
• ປົກກະຕິ - ເປັນເສັ້ນກັນຕັ້ງສາກກັບການແຍກຕ່າງຫາກຢູ່ໃນຈຸດຂອງການເກີດໄດ້;
• ມຸມຂອງການເກີດ - ມຸມລະຫວ່າງປົກກະຕິແລະ beam ເຫດການດັ່ງກ່າວ;
• ຕັດສິນກໍານົດມຸມຫັກເຫຂອງແສງສາມາດເປັນມຸມລະຫວ່າງ ray refracted ແລະປົກກະຕິໄດ້.

ອີງຕາມກົດຫມາຍຂອງການຫັກເຫຂອງ:

1. ເຫດການ, ການ ray refracted ແລະປົກກະຕິຢູ່ໃນຍົນດຽວກັນ.
2. ອັດຕາສ່ວນຂອງຊີນຂອງມຸມຂອງການເກີດແລະການຫັກເຫແມ່ນອັດຕາສ່ວນຂອງຄ່າສໍາປະສິດ refraction ຂອງຂະຫນາດກາງຄັ້ງທໍາອິດແລະຄັ້ງທີສອງ: ບາບ i / ບາບ r = n r / n i.

ກົດຫມາຍຂອງການຫັກເຫຂອງແສງສະຫວ່າງ (Snell) ອະທິບາຍຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງມຸມຂອງທັງສອງຄື້ນຟອງແລະດັດສະນີຂອງການຫັກເຫຂອງທັງສອງສື່ໄດ້. ໃນເວລາທີ່ຄື້ນຜ່ານຈາກຂະຫນາດກາງ refractive ຫນ້ອຍ (ເຊັ່ນ: ທາງອາກາດ) ຢູ່ refractive ເປັນ (ເຊັ່ນ: ນ້ໍາ), ຄວາມໄວຂອງຕົນ drops. ກົງກັນຂ້າມ, ໃນເວລາທີ່ແສງສະຫວ່າງຜ່ານມາຈາກນ້ໍາໃນອາກາດ, ການເພີ່ມຂຶ້ນຂອງຄວາມໄວ. ມຸມຂອງການເກີດກັບພີ່ນ້ອງຂະຫນາດກາງຄົນທໍາອິດທີ່ໄດ້ມຸມປົກກະຕິຂອງການຫັກເຫແລະຄັ້ງທີສອງຈະແຕກຕ່າງກັນອັດຕາສ່ວນຄວາມແຕກຕ່າງໃນດັດຊະນີ refractive ລະຫວ່າງສອງອຸປະກອນການ. ຖ້າຄື້ນຜ່ານມາຈາກຂະຫນາດກາງທີ່ມີຕົວຄູນທີ່ຕໍ່າຂອງການຂະຫນາດກາງມີສູງໃດຫນຶ່ງ, ມັນບິດຕໍ່ປົກກະຕິ. ແລະຖ້າຫາກວ່າໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ມັນຈະໄດ້ຮັບການໂຍກຍ້າຍອອກ.

ດັດຊະນີ refractive ພີ່ນ້ອງ

ກົດຫມາຍວ່າດ້ວຍການຫັກເຫແສງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າອັດຕາສ່ວນຂອງຊີນຂອງເຫດການແລະມຸມ refracted ເທົ່າທຽມກັນກັບຄ່າຄົງທີ່ໄດ້ເປັນອັດຕາສ່ວນຂອງ ຄວາມໄວຂອງແສງສະຫວ່າງ ໃນທັງສອງສື່ມວນຊົນ.

_{ບາບ i / ບາບ r = n r} / n i = (c / v r) / (c / v i) = v i / v r

ຄວາມສໍາພັນ n _r / n _i ຖືກເອີ້ນວ່າເປັນດັດຊະນີຂອງພີ່ນ້ອງຂອງ refraction ສໍາລັບສານເຫຼົ່ານີ້.

ຈໍານວນຂອງປະກົດການທີ່ເປັນຜົນມາຈາກການຫັກເຫມັກຈະເຫັນໃນຊີວິດປະຈໍາວັນໄດ້. ຜົນກະທົບຂອງ "ຫັກ" pencil - ຫນຶ່ງໃນທີ່ສຸດທົ່ວໄປ. ຕາແລະສະຫມອງປະຕິບັດຕາມຄີຫຼັງກັບຄືນໄປບ່ອນເຂົ້າໄປໃນນ້ໍາເປັນຖ້າຫາກວ່າພວກເຂົາເຈົ້າບໍ່ໄດ້ຖືກ refracted, ແລະມາຈາກວັດຖຸໃນເສັ້ນຊື່ໄດ້, ການສ້າງຮູບພາບ virtual ທີ່ປາກົດຢູ່ໃນຄວາມເລິກຫນ້ອຍ.

ການກະຈາຍ

ການວັດແທກລະມັດລະວັງສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າການຫັກເຫຂອງ ການ wavelength ແສງສະຫວ່າງ ການປ່ອຍອາຍພິດຫຼືສີມີອິດທິພົນທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່. ໃນຄໍາສັບຕ່າງໆອື່ນໆ, ສານເສບຕິດທີ່ມີຈໍານວນຫຼາຍ ດັດຊະນີ refractive ທີ່ອາດຈະແຕກຕ່າງກັນກັບການປ່ຽນແປງຂອງສີຫລືຄວາມຍາວຄື່ນໄດ້.

ດັ່ງກ່າວເປັນການປ່ຽນແປງເກີດຂຶ້ນໃນສື່ມວນຊົນໂປ່ງໃສແລະຖືກເອີ້ນວ່າການກະຈາຍ. ລະດັບຂອງການກະຈາຍຂອງອຸປະກອນໂດຍສະເພາະແມ່ນຂຶ້ນກັບວິທີດັດຊະນີ refractive ຄວາມແຕກຕ່າງກັນກັບ wavelength. ມີການເພີ່ມຂຶ້ນ wavelength ຈະກາຍເປັນປະກົດການ pronounced ຫນ້ອຍຂອງຫັກເຫຂອງແສງສະຫວ່າງ. ນີ້ແມ່ນການຢືນຢັນໂດຍຄວາມຈິງທີ່ວ່າສີມ່ວງຫັກເຫຫຼາຍກ່ວາສີແດງ, ເພາະວ່າຄວາມຍາວຄື່ນຂອງຕົນແມ່ນສັ້ນ. ເນື່ອງຈາກການກະຈາຍໃນແກ້ວປົກກະຕິເກີດຂຶ້ນແສງສະຫວ່າງແກ່ຫມາກແຕກອອກເປັນທີ່ຮູ້ຈັກເປັນອົງປະກອບຂອງຕົນ.

ການຂະຫຍາຍຕົວຂອງແສງສະຫວ່າງ

ໃນຕອນທ້າຍຂອງສະຕະວັດທີ XVII ໃນ, Sir Isaak Nyuton ໄດ້ດໍາເນີນການປະສົບການທີ່ນໍາໄປສູ່ການຄົ້ນພົບຂອງເຂົາ spectrum ສັງເກດເຫັນ, ແລະໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າແສງສະຫວ່າງສີຂາວປະກອບດ້ວຍ array ສັ່ງຂອງສີຕັ້ງແຕ່ສີມ່ວງໂດຍຜ່ານສີຟ້າ, ສີຂຽວ, ສີເຫຼືອງ, ສີສົ້ມແລະສີແດງສໍາເລັດ. ເຮັດວຽກຢູ່ໃນຫ້ອງທີ່ມືດມົວ, Newton ໄວ້ປະລິຊຶມແກ້ວເຂົ້າໄປໃນ penetrates beam ແຄບໂດຍຜ່ານການຂຸມໃນປະຕູຫນ້າຕ່າງວິນໂດໄດ້. ໃນເວລາທີ່ຜ່ານ prism ໄດ້ເປັນຄວາມສະຫວ່າງຫັກເຫຂອງແສງ - ແກ້ວເພື່ອໂຄງມັນໃນຫນ້າຈໍທີ່ຢູ່ໃນ spectrum ສັ່ງ.

Newton ໄດ້ສະຫລຸບວ່າແສງສະຫວ່າງສີຂາວແມ່ນປະສົມຂອງສີທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ແລະວ່າ prism ໄດ້ "ກະຈາຍ" ໃນແສງສະຫວ່າງສີຂາວ, refracting ແຕ່ລະສີຈາກມຸມທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. Newton ບໍ່ສາມາດແລກປ່ຽນສີໂດຍຜ່ານພວກເຂົາໂດຍຜ່ານປະລິຊຶມທີ່ສອງ. ແຕ່ໃນເວລາທີ່ເຂົາເອົາໃຈໃສ່ໃນປະລິຊຶມທີ່ສອງແມ່ນໃກ້ຊິດກັບທໍາອິດ, ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ສີທັງຫມົດກະແຈກກະຈາຍແລະໄດ້ເຂົ້າໄປໃນປະລິຊຶມທີສອງ, ຄົ້ນຄ້ວາທີ່ພົບເຫັນວ່າສີແມ່ນ recombined ອີກເທື່ອຫນຶ່ງເພື່ອປະກອບເປັນແສງສະຫວ່າງສີຂາວ. ການຄົ້ນພົບນີ້ convincingly ພິສູດໄດ້ອົງປະກອບຂອງ spectral ຂອງແສງສະຫວ່າງທີ່ສາມາດແບ່ງອອກໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍແລະການເຊື່ອມຕໍ່.

ປະກົດການກະຈາຍມີບົດບາດເປັນພາລະບົດບາດທີ່ສໍາຄັນໃນຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງປະກົດການທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. Rainbow ເປັນຜົນມາຈາກການຫັກເຫຂອງແສງສະຫວ່າງໃນຢອດຝົນຕົກຫນັກ, ເຮັດໃຫ້ເປັນ sight ປະທັບໃຈຂອງການສະຫລາຍຕົວ spectral, ຄ້າຍຄືກັນກັບສິ່ງທີ່ເກີດຂຶ້ນໃນປະລິຊຶມໄດ້.

ມຸມທີ່ສໍາຄັນແລະທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງພາຍໃນທັງຫມົດ

ໃນເວລາທີ່ຜ່ານຂະຫນາດກາງທີ່ມີດັດຊະນີທີ່ສູງກວ່າຂອງ refraction ໃນຂະຫນາດກາງທີ່ມີເສັ້ນທາງການເຄື່ອນໄຫວຕ່ໍາຂອງຄື້ນຟອງທີ່ກໍາຫນົດໂດຍມຸມຂອງການເກີດທີ່ມີຄວາມນັບຖືກັບການແຍກຕ່າງຫາກຂອງທັງສອງອຸປະກອນ. ຖ້າມຸມຂອງການເກີດເປັນຫຼາຍກວ່າເປັນມູນຄ່າສະເພາະໃດຫນຶ່ງ (ໂດຍອີງຕາມດັດຊະນີຂອງການຫັກເຫຂອງທັງສອງອຸປະກອນການ), ທີ່ມັນໄປຮອດຈຸດບ່ອນທີ່ແສງສະຫວ່າງບໍ່ refracted ໃນຂະຫນາດກາງທີ່ມີດັດຊະນີຕ່ໍາເປັນ.

ທີ່ສໍາຄັນ (ຫຼືກໍານົດຂອບເຂດ) ມຸມທີ່ກໍາຫນົດໄວ້ເປັນມຸມຂອງການເກີດ, ຜົນອອກມາໃນມຸມຂອງການຫັກເຫຂອງ 90 °ໄດ້. ໃນຄໍາສັບຕ່າງໆອື່ນໆ, ເປັນມຸມຂອງການເກີດຫນ້ອຍກ່ວາ refraction ສໍາຄັນເກີດຂຶ້ນ, ແລະໃນເວລາທີ່ມັນເປັນເທົ່າທຽມກັນກັບມັນ, beam refracted ຜ່ານຕາມພື້ນທີ່ທີ່ຂັ້ນລະຫວ່າງສອງອຸປະກອນ. ຖ້າມຸມຂອງການເກີດເກີນຄວາມສໍາຄັນ, ແສງສະຫວ່າງໄດ້ຖືກສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນກັບຄືນໄປບ່ອນ. ປະກົດການນີ້ແມ່ນເປັນທີ່ຮູ້ຈັກເປັນທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງພາຍໃນທັງຫມົດ. ຕົວຢ່າງຂອງການນໍາໃຊ້ຂອງຕົນ - ເພັດແລະເສັ້ນໄຍ optical. ເພັດຕັດສົ່ງເສີມທ້ອນໃຫ້ເຫັນເຖິງພາຍໃນທັງຫມົດ. ສ່ວນໃຫຍ່ຂອງປາທີ່ເຂົ້າມາໂດຍຜ່ານການເທິງຂອງເພັດດັ່ງກ່າວ, ຈະໄດ້ຮັບການສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນຈົນກ່ວາພວກເຂົາເຈົ້າສາມາດບັນລຸໄດ້ດ້ານເທິງ. ນີ້ແມ່ນສິ່ງທີ່ເຮັດໃຫ້ເພັດ glitter ຂອງເຂົາເຈົ້າ. ການໃຍແກ້ວນໍາແສງ ແກ້ວ "ຜົມ", ສະນັ້ນບາງທີ່ໃນເວລາທີ່ແສງສະຫວ່າງເຂົ້າສູ່ຫນຶ່ງໃນຕອນທ້າຍ, ມັນບໍ່ສາມາດຫນີ. ແລະພຽງແຕ່ໃນເວລາທີ່ beam ໄດ້ໄປຮອດຕອນທ້າຍອື່ນໆ, ເຂົາຈະສາມາດອອກຈາກເສັ້ນໄຍ.

ເຂົ້າໃຈແລະມີການຄຸ້ມຄອງ

ອຸປະກອນ Optical, ຕັ້ງແຕ່ກ້ອງແລະກ້ອງສ່ອງທາງໄກກັບກ້ອງຖ່າຍຮູບ, ເຄື່ອງສາຍວີດີໂອ, ແລະແມ້ກະທັ້ງຕາຂອງມະນຸດສາມາດອີງໃສ່ຄວາມຈິງທີ່ວ່າແສງສະຫວ່າງສາມາດໄດ້ຮັບການສຸມໃສ່ການ, refracted ແລະສະທ້ອນໃຫ້ເຫັນ.

ຫັກເຫສາມາດຜະລິດເປັນລະດັບຄວາມກ້ວາງຂອງປະກົດການ, ລວມທັງລວງ rainbows ພາບລວງຕາແສງ. ເນື່ອງຈາກການຫັກເຫຂອງແກ້ວຫນາ, ຜິວຂອງເບຍໄດ້ເບິ່ງຄືວ່າຈະສົມບູນຫຼາຍ, ແລະທີ່ແດດລົງໄປສໍາລັບສອງສາມນາທີຕໍ່ມາກ່ວາຕົວຈິງແລ້ວມັນແມ່ນ. ລ້ານຂອງປະຊາຊົນນໍາໃຊ້ພະລັງງານ refractive ເພື່ອແກ້ຂໍ້ບົກພ່ອງວິໄສທັດກັບການຊ່ວຍເຫຼືອຂອງແວ່ນຕາຫລືຄອນແທກເລນໄດ້. ໂດຍການເຂົ້າໃຈຄຸນສົມບັດເຫຼົ່ານີ້ຂອງແສງສະຫວ່າງແລະການຄຸ້ມຄອງ, ພວກເຮົາສາມາດເບິ່ງລາຍລະອຽດເບິ່ງເຫັນກັບຕາ naked, ບໍ່ຄໍານຶງເຖິງວ່າເຂົາເຈົ້າມີກ່ຽວກັບການບໍລິການກ້ອງຈຸລະທັດຫຼືໃນ galaxy ຫ່າງໄກໄດ້.