Hvert skolebarn vet at lys i et homogent gjennomsiktig medium beveger seg langs en rett vei. Dette faktum tillater oss å vurdere mange optiske fenomener innenfor rammen av konseptet med en lysstråle. Denne artikkelen snakker om innfallsvinkelen til strålen, og hvorfor det er viktig å kjenne denne vinkelen.
En lysstråle er en mikrometer elektromagnetisk bølge
I fysikk er det bølger av forskjellig natur: lyd, sjø, elektromagnetisk og noen andre. Begrepet "stråle" gjelder imidlertid bare for elektromagnetiske bølger, som det synlige spekteret er en del av. Selve ordet "stråle" kan representeres som en rett linje som forbinder to punkter i rommet.
Lys (som en bølge) kan sees på som en rett linje, fordi hver bølge innebærer tilstedeværelse av vibrasjoner. Svaret på dette spørsmålet ligger i verdien av bølgelengden. Så for marine og lyd varierer lengden fra noen få centimeter til titalls meter. Selvfølgelig kan slike svingninger knapt kalles en bjelke. Bølgelengden til lys er mindre enn en mikrometer. Det menneskelige øyet er ikke i stand til å skille slike vibrasjoner, derfor virker det for oss somat vi ser en direkte stråle.
For fullstendighetens skyld bør det bemerkes at lysstrålen kun er synlig når den begynner å spre seg på små partikler, som i et støvete rom eller tåkedråper.
Hvor er det viktig å vite vinkelen som strålen treffer hindringen med?
Fenomenene refleksjon og refraksjon er de mest kjente optiske effektene som en person møter bokstavelig t alt hver dag når han ser på seg selv i speilet eller drikker et glass te etter å ha sett på skjeen i den.
Den matematiske beskrivelsen av brytning og refleksjon krever kunnskap om strålens innfallsvinkel. For eksempel er refleksjonsfenomenet preget av likheten mellom refleksjonsvinkel og innfallsvinkel. Hvis beskrevet fra siden av brytningsprosessen, er innfallsvinkelen og brytningsvinkelen relatert til hverandre gjennom funksjonene til sinus og brytningsindeksene til media (Snells lov).
Vinkelen som en lysstråle faller på grensesnittet mellom to transparente medier spiller en viktig rolle når man vurderer effekten av intern totalrefleksjon i et optisk tettere materiale. Denne effekten observeres bare i tilfelle innfallsvinkler som er større enn en kritisk verdi.
Geometrisk definisjon av den betraktede vinkelen
Det kan antas at det er en overflate som skiller de to miljøene. Denne overflaten kan være flat, som i tilfellet med et speil, eller den kan være mer kompleks, for eksempel den ryggede overflaten av havet. Tenk deg at på denne overflaten fallerlysstråle. Hvordan bestemme lysinnfallsvinkelen? Å gjøre dette er ganske enkelt. Følgende er en sekvens av handlinger som bør gjøres for å finne ønsket vinkel.
- Først må du bestemme skjæringspunktet mellom strålen og overflaten.
- Gjennom O skal man tegne en vinkelrett på den betraktede overflaten. Det kalles ofte norm alt.
- Innfallsvinkelen til strålen er lik vinkelen mellom den og normalen. Det kan måles med en enkel gradskive.
Som du kan se, er det ikke vanskelig å finne den vurderte vinkelen. Imidlertid gjør elevene ofte feilen ved å måle den mellom flyet og strålen. Det må huskes at innfallsvinkelen alltid måles fra normalen, uavhengig av formen på overflaten og mediet den forplanter seg i.
Sfæriske speil, linser og stråler som faller på dem
Kunnskap om egenskapene til innfallsvinklene til visse stråler brukes ved konstruksjon av bilder i sfæriske speil og tynne linser. For å bygge slike bilder er det nok å vite hvordan to forskjellige stråler oppfører seg når de samhandler med de navngitte optiske enhetene. Skjæringspunktet mellom disse strålene bestemmer posisjonen til bildepunktet. I det generelle tilfellet kan man alltid finne tre forskjellige stråler, hvis forløp er nøyaktig kjent (den tredje strålen kan brukes til å kontrollere riktigheten til det konstruerte bildet). Disse strålene er navngitt nedenfor.
- Kjører parallelt med den optiske hovedaksen til enheten. Den passerer gjennom fokuset etter refleksjon eller refraksjon.
- En stråle som går gjennom enhetens fokus. Det reflekterer alltidbrutt parallelt med hovedaksen.
- Går gjennom det optiske senteret (for et sfærisk speil faller det sammen med midten av sfæren, for en linse er det inne i det). En slik stråle endrer ikke banen.
Figuren ovenfor viser skjemaene for å konstruere bilder for ulike alternativer for plasseringen av objektet i forhold til tynne linser.
