V tomto článku vyčerpávajícím způsobem probereme různé vlastnosti lomu, vlnové chování a jeho fyzikální vlastnosti.
Následuje seznam vlastností vlny a indexu lomu, o kterých budeme diskutovat níže: -
Vlnové vlastnosti lomu
Snellův zákon lomu říká, že „úhel dopadu a úhel lomu závisí na indexu lomu média“ a je dáno vztahem jako
n12=n1/n2= Sin θr/ hříchθv
Index lomu prvního prostředí, kterým světlo dopadá, je přímo úměrný úhlu vytvořenému spolu s normálou po lomu a naopak.
1. Rychlost vlny se zvyšuje v vzácnějším prostředí
Pokud se rychlost vlny zvýší, bude se vlna šířit pryč od normály a vytvořený úhel lomu bude větší.
V vzácnějších prostředích nejsou molekuly těsně sbalené, a proto se světelný foton může snadno pohybovat bez bariéry. Proto je rychlost světelného paprsku v vzácnějším prostředí vyšší než v hustším prostředí.
2. V hustším prostředí rychlost vlny klesá
Pokud se rychlost vlny sníží, bude se vlna šířit směrem k normále a vytvořený úhel lomu bude menší.
V hustších prostředích jsou molekuly kompaktně sbaleny, a proto je pro světelný paprsek obtížné proniknout skrz, čímž se v hustších prostředích snižuje jeho rychlost.
Můžete to přirovnat, když jdete sám po cestě, můžete jít tak rychle, jak jen můžete; totéž není možné, když cestujete z davu lidí. Nakonec se vaše rychlost sníží.
3. Část vlny se odráží zpět
Část světla se může odrazit zpět a odejít, aniž by procházela médiem. To může být způsobeno tím, že energie spojená s vlnou, která se odráží zpět, není dostatečná k tomu, aby prošla médiem. Úhel dopadu se rovná úhlu odrazu.
Totéž je znázorněno na obrázku níže.
„I“ je dopadající paprsek, „N“ je normální osa objektu a úhel, který svírá dopadající paprsek s normálou, je θ.i. 'R' je odražený paprsek, který tvoří úhel odrazu s normálou θre. Úhel dopadu a úhel odrazu jsou oba stejné.
Rychlost vlny mírně klesá a paprsek se málo ohýbá směrem k normálu, jak je znázorněno na obrázku výše. Po lomu procházejí světelné paprsky vzácnějším prostředím, a tedy rychlost se zvyšuje a ohyby poskytují větší úhel lomu.
Přečtěte si více o Vliv lomu na vlnovou délku: Jak, proč, podrobná fakta.
4. Úhel lomu závisí na hustotě média.
Rychlost vlny se sníží, jak vlna vstoupí do hustšího prostředí. Pokud je rychlost spojená s vlnou větší, pak se vlna vychýlí pod větším úhlem.
Paprsek se při lomu prostředím bude šířit od normálu, pokud se rychlost vlny zvýší; nebo se bude šířit směrem k normálu, pokud vlna nezíská dostatečnou rychlost v hustším prostředí.
5. V hustším prostředí se amplituda vlny snižuje
Amplituda vlny klesá při cestování z řidšího do hustšího prostředí.
Uvažujme níže uvedený diagram, který ukazuje šíření světelné vlny ve dvou různých prostředích s různým indexem lomu, takže n2>n1.
Ukazuje se, že rychlost vlny je při průchodu prostředím s různými indexy lomu různá.
Jak se vlna pohybuje v prostředí s vyšším indexem lomu, amplituda vlny se zkracuje a rychlost také klesá. Při návratu ke stejnému médiu znovu získá stejnou amplitudu a rychlost. Proto, amplituda vlny závisí na hustotě média.
Přečtěte si více o Vlastnosti vlny.
6. Amplituda vlny se zvyšuje v vzácnějším prostředí
Projekt amplituda vlny stoupá při cestování z hustšího do vzácnějšího média.
Rychlost vlny je více v vzácnějším prostředí, a proto frekvence výskytu vln za jednotku času zůstává stejná i po lomu vlny z jednoho prostředí do druhého.
S rostoucí rychlostí se tedy bude vlnová délka zvětšovat, protože obě jsou ve vzájemné korelaci. To znamená, že amplituda vlny se zvyšuje se zvyšující se rychlostí, tedy když vlna prochází vzácnějším prostředím.
7. Frekvence vlny je konstantní
Vlnová délka vlny se mění, ale frekvence vlny zůstane při lomu nezměněna.
Energie vlny při průchodu prostředím a po lomu je zachována. Frekvence vlny je tedy konstantní. Při vstupu do hustšího prostředí se rychlost vlny snižuje a frekvence výskytu zůstává stejná, protože se zmenšila amplituda vlny.
Přečtěte si více o Vliv lomu na frekvenci: Jak, proč ne, podrobná fakta.
8. Poloha, ve které se objekt objevuje, není skutečná poloha.
Poloha předmětu se zdá být v souladu s paprskem světla ze směru, ve kterém se objevuje po lomu.
Při lomu se světelná vlna ohýbá a šíří ve směru vytvářejícím úhel lomu s normálou. Vzhledem k tomu, že se světelný paprsek ohýbá v úhlu lomu, pozorovatel přijímá paprsky po ohnutí, a proto je zdánlivá poloha odlišná od skutečné polohy předmětu.
Přečtěte si více o Typy lomu: Srovnávací analýza.
Vlastnosti indexu lomu
Světelná vlna šířící se z různých prostředí podléhá lomu a její úhel lomu a směr šíření závisí na indexu lomu každého prostředí.
1. Rychlost světla závisí na indexu lomu
Rychlost vlny v médiu je založena na indexu lomu média.
Při cestě z vyššího indexu lomu se rychlost vlny sníží a při cestě z média s nízkým indexem lomu se rychlost vlny zvýší.
2. Čím větší je index lomu, tím menší je úhel lomu
Médium s vysokým indexem lomu sníží rychlost vlny, a proto se vlna bude pohybovat směrem k normálu a úhel lomu bude menší.
3. Čím menší je index lomu, tím větší je úhel lomu
V prostředí s malým indexem lomu se vlna bude pohybovat větší rychlostí a bude se šířit pryč od normály, čímž vytvoří větší úhel lomu.
4. Index lomu hustšího prostředí je vyšší než u vzácnějšího prostředí
Rychlost vlny v hustším prostředí prudce klesá; proto index lomu, který intenzivně závisí na změně rychlosti světla, bude více pro hustší médium ve srovnání s vzácnějším prostředím.
Přečtěte si více o 16+ využití lomu: podrobná analýza.
Často kladené otázky
K čemu slouží paprsek světla s krátkou vlnovou délkou v hustším prostředí?
Paprsek kratší vlnové délky se šíří bez poruch v hustším prostředí.
Protože krátká vlnová délka neruší v hustším médiu, mohou cestovat na velkou vzdálenost, a proto se v hustších médiích používá světlo kratších vlnových délek.
Proč je index lomu skla více ve srovnání s vodou?
Index lomu prostředí je určen změnou rychlosti světla při průchodu prostředím.
Index lomu skla je 1.5 a index lomu vody je 1.33. Paprsky světla budou bráněny v pevném stavu kvůli kompaktní molekulární struktuře, a proto se rychlost sníží ve srovnání s kapalným stavem vody.
Také čtení:
- Kde dochází k lomu
- Problémy indexu lomu mikroskopu
- Lom vs odraz
- Druhy lomu
- Problémy lomu na kulových plochách
- Co je to refrakce a proč k ní dochází
- Využití refrakce
Ahoj, jsem Akshita Mapari. Udělal jsem Mgr. ve fyzice. Pracoval jsem na projektech jako Numerické modelování větrů a vln během cyklonu, Fyzika hraček a mechanizované vzrušující stroje v zábavním parku založeném na klasické mechanice. Absolvoval jsem kurz na Arduinu a dokončil jsem několik mini projektů na Arduinu UNO. Vždy rád prozkoumávám nové oblasti v oblasti vědy. Osobně věřím, že učení je větší nadšení, když se učí kreativně. Kromě toho rád čtu, cestuji, brnkám na kytaru, určuji kameny a vrstvy, fotím a hraji šachy.