Vliv lomu na frekvenci: Jak, proč ne, podrobná fakta

by

V tomto článku budeme diskutovat o vlivu lomu na frekvenci, jak je frekvence ovlivněna lomem, s podrobnými fakty.

Jak se vlna šíří z jednoho média do druhého, mění se rychlost vlny, a proto se mění i vlnová délka. Díky tomu vlna mění svůj směr šíření a vytváří úhel lomu.

Co je to refrakce?

Vlnová délka světla, zvuku nebo jakýchkoli vibrací, které procházejí prostředím, se nazývá lom.

Při lomu se směr vlny mění a šíří se pod úhlem lomu v závislosti na hustotě, teplotě a tlakovém gradientu média.

Přečtěte si více o Typy lomu: Srovnávací analýza.

Má refrakce vliv na frekvenci?

Vlna o určité amplitudě šířící se ze dvou různých prostředí, tzv amplituda vlnové délky se mění v závislosti na hustotě média, kterým se pohybuje.

Pokud vlna postupuje z řidšího do hustšího prostředí, rychlost vlny se snižuje a amplituda vlnové délky se také zmenšuje. Totéž se obrátí, když vlna postupuje z hustšího do vzácnějšího média.

Rychlost vlny je dána rovnicí

Rychlost=Frekvence*Vlnová délka

v=f*λ

Kde v je rychlost vlny

f je frekvence vlny

λ je vlnová délka

Jak se rychlost vlny zvyšuje nebo snižuje, vlnová délka se také zvyšuje nebo snižuje, a proto frekvence vlny zůstává nezměněno.

Uvažujme vlnu putující ze dvou různých médií. Nechť n2>n1, že druhé médium bude hustší než médium 1.

Vliv lomu na frekvenci
Změny vlnové délky během šíření ze dvou různých prostředí

Jak se vlna šíří z prostředí 1 s indexem lomu n1 až střední 2 s indexem lomu n2, rychlost vlny klesá, protože médium 2 je hustší než médium 1 a amplituda vlny se také snižuje. Opět platí, že jak vlna přechází zpět do předchozího prostředí, to jest z hustšího do vzácnějšího prostředí, vlnová délka a rychlost vlny se opět zvyšují. V tomto procesu zůstává frekvence výskytu uzlů vlny stejná.

Přečtěte si více o Co je oscilační frekvence: Zajímavá fakta a často kladené otázky.

Ovlivňuje index lomu frekvenci?

Index lomu určuje úhel lomu při přechodu z jednoho prostředí do druhého.

Rychlost vlny v médiu závisí na indexu lomu tohoto média, ale frekvence vlny zůstává indexem lomu neovlivněna.

Index lomu prostředí je dán rovnicí jako

n=c/v

Kde n je index lomu prostředí

c je rychlost světla, c=3*108m / s

v je rychlost světla v médiu

Pokud se rychlost světla při šíření z prostředí snižuje, znamená to, že index lomu je větší než 1.

Ve vakuu zůstává rychlost světla stejná, a proto je index lomu vakua jedna a paprsek světla se pohybuje rychlostí 1800 úhel.

Pokud je index lomu média větší než 1, pak se vlnová délka vlny zmenší; a při cestování z hustšího do vzácnějšího prostředí se vlnová délka zvětšuje, ale frekvence vlny zůstává stejná.

Přečtěte si více o Index lomu.

Je refrakce ovlivněna frekvencí?

Frekvence vlny se po lomu nemění.

Index lomu vlny je přímo úměrný permitivitě prostředí a určuje, jak rychle může vlna projít prostředím. Permitivita závisí na frekvenci vlnové délky v médiu.

O permitivitě prostředí můžeme hovořit na základě hustoty, která významně rozhoduje o rychlosti vlny v prostředí. V vzácnějším prostředí bude permitivita vyšší, protože frekvence světla se bude s narůstající vlnovou délkou snižovat. Rychlost vlny se zvýší, a proto bude úhel lomu větší.

V prostředí, které má menší permitivitu, bude frekvence vlny šířící se z prostředí vyšší, proto bude vlnová délka menší, rychlost vlny se sníží a vlna se bude lámat pod menším úhlem. To je v případě hustšího média.

Proč lom neovlivňuje frekvenci?

Frekvence vlny šířící se z různých prostředí se nemění.

Energie vlny je zachována před a po lomu, což znamená, že frekvence vlny zůstává nedotčena.

Energie spojená s vlnou je dána rovnicí

E=hf=hv/A

Jak se rychlost vlny zvyšuje nebo snižuje na základě permitivity média, vlnová délka vlny se také zvyšuje nebo snižuje, a proto frekvence zůstává neovlivněna.

Rychlost je přímo úměrná vlnové délce šířící se v prostoru. Při šíření z prostředí s různou hustotou se rychlost, amplituda a tím i vlnová délka vlny liší, ale počet vln vyskytujících se za jednotku času zůstává stejný i po lomu.

Přečtěte si více o Může se světlo ohýbat kolem rohů? Důležité časté dotazy.

Ovlivňuje frekvence úhel lomu?

Úhel lomu závisí na změně rychlosti vlny, která se mění při cestování z jednoho média do druhého.

Na základě hustoty prostředí se rychlost vlny mění a odklání se pod určitým úhlem při lomu.

Uvažujme, že se světelná vlna šíří ze vzduchu do skla, pak index lomu prostředí je dán Snellovým zákonem jako

nvzduch/nsklo= hříchθr/sinθi

Index lomu je pak přímo úměrný rychlosti vlny v různých prostředích při jejím šíření

nvzduch/nsklo=v2/v1

Proto,

v2/v1= hříchθr/sinθi

Úhel lomu závisí na rychlosti světla po lomu a úhel dopadu závisí na rychlosti dopadajícího světla.

Protože rychlost je součinem vlnové délky a frekvence, můžeme psát

v2/v1= λ2f/ λ1f

Frekvence světla zůstává po lomu stejná, proto

v2/v1= λ2f/ λ1f

To znamená,

sinθr/sinθi=v2/v1= λ2/ λ1

Pro konstantní vlnovou délku se rychlost vlny zvýší zvýšením frekvence vlny a vlna se po lomu bude lámat pod větším úhlem. Pokud je frekvence menší, bude rychlost vlny odvozena a úhel lomu bude menší.

Přečtěte si více o Sférické zrcadlo | Všechny důležité koncepty a více než 10 častých dotazů.

Často kladené otázky

Mění se vlnová délka světla ve vakuu?

Vlnová délka světla přímo odpovídá rychlosti světla.

Rychlost světla se při průchodu vakuem nemění, tedy v=c, tedy index lomu n= c/v = 1. Protože v zůstává konstantní, je konstantní i vlnová délka.

Ovlivňuje teplota lom světla?

Lom světla závisí na indexu lomu, hustotě, permitivitě prostředí a také teplotě.

Pokud teplota stoupá, hustota média klesá a rychlost vlny v médiu se zvyšuje. Proto bude lomený paprsek odkloněn tak, že bude s normálem větší úhel.

Také čtení:

     

Zanechat komentář