Refracţie

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Paiul pare să fie dublat, din cauza refracției luminii dintre apă și aer.
Frontul de undă când intră într-un mediu cu un indice de refracție mai mare.

Refracția este abaterea suferită de o undă care are loc atunci când trece de la un mediu optic diferit la altul în care se schimbă viteza de propagare. Refracția luminii este cel mai frecvent exemplu observat, dar fiecare tip de undă poate fi refractată, de exemplu atunci când undele sonore trec de la un mediu la altul sau când undele de apă se deplasează în zone cu adâncimi diferite.

Explicaţie

În optică , refracția apare atunci când o undă luminoasă trece de la un mediu la altul având un indice de refracție diferit. Pe marginea celor două medii, viteza de fază a undei este schimbată, schimbă direcția și lungimea ei de undă este mărită sau scăzută. De exemplu, razele de lumină se refractează atunci când intră sau ies din sticlă ; înțelegerea acestui concept a condus la inventarea lentilelor și a telescopului de refracție .

Refracția luminii în apă. Dreptunghiul întunecat reprezintă adevărata poziție a stiloului care se odihnește în pahar. Dreptunghiul clar reprezintă poziția aparentă a stiloului. Observați că sfârșitul (X) pare să fie în (Y), o poziție mai mică decât (X).
Refracția undelor a luminii.

Refracția poate fi observată privind în interiorul unui pahar umplut cu apă. Aerul are un indice de refracție de aproximativ 1.0003, în timp ce apa are un indice de aproximativ 1.33. Dacă vă uitați la un obiect drept, cum ar fi un stilou parțial scufundat și înclinat, obiectul văzut de la suprafața apei apare îndoit. Capătul x- al pen - ului, afectat de energie radiantă, acționează ca o sursă secundară de raze de radiație și emite de lumină în toate direcțiile posibile de spațiu. Să luăm acum în considerare calea a două dintre aceste raze, evidențiate în roșu în figură.

Aceste raze, în corespondență cu suprafața discontinuității dintre apă și aer, se îndoaie de la normal la suprafața efectuată în punctul în care razele în sine afectează. Razele refractate sunt captate de ochiul uman, iar intersecția extensiilor lor determină un punct virtual, indicat de y în figură, din care ochiul uman are senzația că vine imaginea. Cu alte cuvinte, ochiul observatorului nu vede capătul x al stiloului, ci o imagine virtuală a acestuia, obținută prin extinderea celor două raze refractate.

Refracția este responsabilă de curcubee și de descompunerea luminii albe în culorile curcubeului care apare atunci când lumina trece printr-o prismă . Sticla are un indice de refracție ridicat în comparație cu aerul și diferitele frecvențe ale cursei luminii la diferite viteze ( dispersie ), determinând refractarea culorilor la unghiuri diferite și, prin urmare, descompunerea. Diferența de frecvență corespunde diversității de tonalitate.

Alte fenomene optice sunt mirajul și zâna Morgana . Acestea sunt cauzate de modificarea indicelui de refracție în funcție de temperatura aerului.

Recent, au fost dezvoltate unele metamateriale care au un indice de refracție negativ .

În astronomie

În astronomie, refracția se datorează grosimii variabile a atmosferei prin care trebuie să treacă lumina unei stele pentru a ajunge la observator, pe baza înălțimii stelei de deasupra orizontului. Este zero la zenit și maxim la orizont, unde atinge valori apropiate de 30 '(jumătate de grad). Este responsabil pentru diverse fenomene care pot fi observate și cu ochiul liber, dacă aveți un orizont perfect (deșert, mare deschisă). Între acestea:

  • Strivirea verticală a Soarelui și a Lunii atunci când tocmai au răsărit sau sunt pe cale să apună.
  • Creșterea „timpurie” a unei stele în ceea ce privește calculele care nu includ refracția (sau setarea „târzie”).
  • „Curbarea” stelelor urmărește stele care se ridică sau care se înalță
  • Faptul că Soarele nu pare să se ridice exact la est la echinocțiuri

La telescop, refracția apare evidentă și pentru stelele de până la aproximativ 20 ° la orizont și se manifestă ca un fel de „cromatism vertical”. Acest fenomen este evident în cazul planetelor și este adesea confundat cu un defect cromatic al instrumentului.

Legea lui Snell

Pictogramă lupă mgx2.svg Același subiect în detaliu: Legea lui Snell .
Refracția luminii la interfața dintre două medii cu indice de refracție diferit.
Refracția unei lingurițe
Refracţie

Legea lui Snell descrie cât de multe raze sunt deviate când trec de la un mediu la altul. Dacă raza provine dintr-o regiune cu indice de refracție și intră într-un mediu cu index unghiurile de incidență și refracție sunt legate de expresia:

unde este Și sunt vitezele în mijloace.

Refracția molară

În 1880 HA Lorentz și LV Lorenz au introdus conceptul de refracție molară relativ la un mol de substanță, definindu-l pe baza ecuației

unde este este refracția molară, indicele de refracție al substanței e volumul molar dat de raportul dintre greutatea moleculară și densitatea materialului examinat.

Refracția molară este o cantitate aditivă și, prin urmare, poate fi obținută și prin adăugarea valorilor tabelate în literatură referitoare la atomi unici și legături chimice care caracterizează compusul examinat, totul în acord cu datele experimentale.

Lorentz și Lorenz au corelat și volumul polarizabilității cu refracția molară la lungimea de undă infinită (frecvența radiației utilizate egală cu zero) prin ecuație

unde este este refracția molară la o lungime de undă infinită, constanta Avogadro e volumul polarizabilității.

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 5486 · LCCN (EN) sh85112257 · GND (DE) 4146523-4 · BNF (FR) cb119811319 (dată) · BNE (ES) XX526776 (dată)
Fizică Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica