Kluczowa różnica - kąt padania a kąt załamania światła
Kluczową różnicą między kątem padania a kątem załamania jest kolejność dwóch kątów utworzona na granicy faz przez falę.
Załamanie jest właściwością fal. Fala może mieć różne prędkości dla różnych mediów. Zmiana prędkości na granicy ośrodka powoduje załamanie fali. Ten artykuł jest szczególnie skupiony na promieniach świetlnych ze względu na prostotę.
Definicja kąta padania i kąta załamania
Kąt padania to kąt między normalną na granicy faz a promieniem padającym.
Kąt załamania definiuje się jako kąt między normalną na granicy faz a załamanym promieniem. Kąty można mierzyć dowolną jednostką, ale tutaj są używane stopnie. Spójrzmy najpierw na prawa załamania.
- Promień padający, promień załamany i normalna na granicy faz leżą w tej samej płaszczyźnie.
- Sinus kąta padania (i) do kąta załamania (r) na granicy faz pozostaje w stałej relacji. Ta stała nazywana jest współczynnikiem załamania drugiego ośrodka w stosunku do pierwszego ośrodka.
Należy pamiętać o właściwości odwracalności światła. Jeśli po prostu odwrócimy kierunek promienia świetlnego, traktując obecny koniec jako początek, a obecny początek jako koniec, promień światła będzie podążał tą samą drogą.
Tworzenie kąta padania i kąta załamania
Różnica między promieniem padającym a załamanym zależy od tego, czy promień światła dociera do interfejsu, czy też go opuszcza. Wyobraź sobie promień światła jako strumień fotonów. Strumień cząstek uderzył w interfejs, tworząc pewien kąt z normalnym, a następnie zanurzał się w innym ośrodku, zasadniczo tworząc inny kąt z normalnym.
Kąt padania można zmieniać ręcznie, ponieważ jest niezależny od medium. Ale kąt załamania jest określany przez współczynniki załamania światła mediów. Im większa różnica między współczynnikami załamania, tym większa różnica między kątami.
Położenie kąta padania i kąta załamania względem interfejsu
Jeśli promień światła przechodzi od ośrodka 1 do ośrodka 2, kąt padania leży w ośrodku 1, a kąt załamania w ośrodku 2 i na odwrót przy zamianie ośrodków.
Oba kąty są wykonane z normalnym na styku mediów. W zależności od względnego współczynnika załamania, załamany promień światła może tworzyć kąt większy lub mniejszy niż padający promień światła.
Wartości kąta padania i kąta załamania światła
Załamanie od rzadszego do gęstszego ośrodka
Jako kąt padania można przypisać dowolną wartość od 0 do 90 stopni, ale załamany promień nie może przyjąć żadnej wartości, jeśli promień świetlny pochodzi z rzadszego ośrodka. Dla całego zakresu kąta padania kąt załamania osiąga maksymalną wartość, która jest dokładnie taka sama jak kąt krytyczny opisany poniżej.
Załamanie od gęstszego do rzadszego podłoża
Powyższe nie dotyczy sytuacji, w której promień światła pochodzi z gęstszego ośrodka. Kiedy stopniowo zwiększamy kąt padania, zobaczymy, że kąt załamania również gwałtownie rośnie, aż do osiągnięcia określonej wartości kąta padania. Przy tym krytycznym kącie (c) padającego promienia, załamany promień światła osiąga swoją maksymalną wartość, 90 stopni (załamany promień przechodzi wzdłuż granicy faz) i na chwilę znika. Jeśli spróbujemy jeszcze bardziej zwiększyć kąt padania, zobaczymy nagłe pojawienie się odbitego promienia w gęstszym ośrodku, tworzącego ten sam kąt zgodnie z prawami odbicia. Kąt padania w tym punkcie nazywany jest kątem krytycznym i nie będzie już refrakcji.
Podsumowując, można zauważyć, choć inaczej skategoryzowane, oba te zjawiska są po prostu wynikiem odwracalności światła.
Kluczowa różnica
Kluczową różnicą między kątem padania a kątem załamania jest kolejność dwóch kątów utworzona na granicy faz przez falę.
Zdjęcie dzięki uprzejmości: „Snells law2” Oleg Alexandrov - właśnie poprawiłem oryginał - Obrócona i poprawiona wersja en: Image: Snells law.svg, ta sama licencja. (Domena publiczna) za pośrednictwem Commons „RefractionReflextion” autorstwa Josell7 - Praca własna. (CC BY-SA 3.0) przez Commons
