Ce vei înțelege
- Aplici legea lui Snell la o interfață plană.
- Prezici apropierea sau depărtarea razei de normală.
Înainte să începi: Unghiuri, sinus și propagarea luminii.
Indicele de refracție
Pentru mediile transparente obișnuite studiate aici, indicele este n = c/v, unde c este viteza luminii în vid și v viteza de fază în mediu. Indicele poate depinde de lungimea de undă și de condițiile materialului.
Desenează normala
Normala este perpendiculara pe suprafața de separare în punctul de incidență. Unghiurile de incidență și refracție se măsoară față de această dreaptă, nu față de suprafață.
Legea lui Snell este n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂.
Sensul schimbării
La trecerea oblică spre un mediu cu indice mai mare, raza transmisă se apropie de normală. Spre un indice mai mic, se depărtează, dacă există rază refractată. Pentru incidență normală, direcția poate rămâne neschimbată, chiar dacă viteza se schimbă.
Exemplu
Din aer, aproximat cu n₁ = 1, într-un mediu cu n₂ = 1,5, la θ₁ = 30°, obținem sin θ₂ = 1 × 0,5/1,5 = 1/3. Unghiul refractat este aproximativ 19,5°.
Rezultatul este mai mic decât unghiul incident, conform predicției calitative.
Ce se păstrează la interfață?
Pentru o interfață staționară, frecvența luminii transmise rămâne aceeași. Viteza și lungimea de undă se modifică în acord cu v = λf.
Reflexia totală
Când lumina trece spre un mediu cu indice mai mic, poate exista un unghi critic peste care nu mai apare o rază transmisă propagativă în modelul simplu. Nu aplica un rezultat imposibil, precum sin θ₂ mai mare decât 1, ca și cum ar fi un unghi obișnuit.
Aplică ideea
O rază trece oblic din aer în apă. Unghiul față de normală crește sau scade? Ce se întâmplă cu frecvența la o interfață staționară?
Răspuns explicat
Unghiul scade deoarece apa are un indice mai mare decât aerul în condițiile obișnuite. Frecvența rămâne aceeași; viteza și lungimea de undă se schimbă.
Continuă învățarea
Vezi aplicația De ce un pai pare frânt într-un pahar cu apă? și continuă cu parcursul Lumină și fizică pentru înțelegerea tehnologiilor medicale.
Întrebări frecvente
Față de ce se măsoară unghiurile în legea lui Snell?
Unghiurile de incidență și refracție se măsoară față de normala la interfață, nu față de suprafața acesteia.
De ce un pai drept pare frânt în apă?
Lumina își schimbă direcția când traversează interfețele dintre apă, sticlă și aer. Poziția aparentă a porțiunii scufundate poate diferi de poziția reală.
Se schimbă frecvența luminii când trece din aer în apă?
La o interfață staționară, frecvența rămâne aceeași. Viteza de fază și lungimea de undă se modifică potrivit proprietăților mediului.
Surse și lecturi suplimentare
Parte din parcursul Lumină și fizică pentru înțelegerea tehnologiilor medicale
Următoarea lecție: Lentile subțiri: focar, imagine reală și imagine virtuală →