Περιεχόμενο
Φανταστείτε ένα κουτάλι τοποθετημένο σε μισό ποτήρι νερό. Το κουτάλι φαίνεται να λυγίζει στα όρια αέρα-νερού. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι φωτεινές ακτίνες που φτάνουν στα μάτια σας από κάτω από την κατεύθυνση της αλλαγής του νερού όταν περνούν στον αέρα. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως διάθλαση. Υπάρχουν διάφοροι παράγοντες που καθορίζουν με ποια γωνία μια ακτίνα φωτός θα κάμπτεται όταν περνάει από ένα μέσο σε άλλο.
Γωνία πρόσπτωσης
Εάν μια ακτίνα φωτός διασταυρωθεί από ένα μέσο σε άλλο - από τον αέρα σε ένα γυαλί, για παράδειγμα - κάθετα στην επιφάνεια μεταξύ των μέσων, δεν αλλάζει κατεύθυνση, περνάει από τη μέση. Εάν, ωστόσο, βρεθεί στην επιφάνεια υπό γωνία προς την κάθετο, αλλάζει κατεύθυνση καθώς μετακινείται στο δεύτερο μέσο. Η γωνία που κάνει η ακτίνα φωτός με την κάθετη στο πρώτο μέσο ονομάζεται γωνία πρόσπτωσης. Η γωνία που κάνει η ακτίνα φωτός με την κάθετη στο δεύτερο μέσο ονομάζεται γωνία διάθλασης. Η σχέση μεταξύ της γωνίας πρόσπτωσης (i) και της γωνίας διάθλασης (r) δίνεται από το νόμο Snells: sin (r) / sin (i) = ni / nr, όπου ni είναι ο δείκτης διάθλασης του πρώτου μέσου το δείκτη διάθλασης του δεύτερου μέσου. Για ένα σταθερό ζευγάρι μέσων, το ni / nr είναι σταθερό. Είναι λοιπόν σαφές ότι όταν αλλάζει η γωνία πρόσπτωσης i, αλλάζει και η γωνία διάθλασης r.
Δείκτες διαθλάσεως
Από το νόμο Snells, μπορείτε να δείτε ότι η γωνία ανάκλασης εξαρτάται από τον λόγο ni / nr των δεικτών διάθλασης των δύο μέσων. Αν το νί είναι μεγαλύτερο από ni - για παράδειγμα όταν το φως περνά από τον αέρα (ni = 1,0) στο γυαλί (ni = 1,5) - τότε η γωνία διάθλασης είναι μικρότερη από τη γωνία πρόσπτωσης. κάθετα προς την επιφάνεια μεταξύ των δύο μέσων καθώς διασταυρώνεται στο δεύτερο μέσο. Εάν το αριθ είναι μικρότερο από το ni, η ακτίνα φωτός που εισέρχεται σε άλλο μέσο στρέφεται μακριά από την κάθετη στην επιφάνεια μεταξύ των δύο μέσων.
Μήκος κύματος φωτός
Η γωνία διάθλασης εξαρτάται επίσης από το μήκος κύματος του φωτός. Ορατό φως διαφορετικών χρωμάτων έχει διαφορετικά μήκη κύματος και ελαφρώς διαφορετικούς δείκτες διάθλασης. Η διαφορά είναι τόσο μικρή που δεν το βλέπετε όταν το λευκό φως περνά μέσα από μια επίπεδη πλάκα από γυαλί, για παράδειγμα. Αλλά όταν το λευκό φως περνά μέσα από ένα πρίσμα και διχάζεται δύο φορές στις δύο επιφάνειες, κάθε χρώμα κάμπτεται σε διαφορετική γωνία και μπορείτε να δείτε ξεκάθαρα τα ξεχωριστά χρώματα.
Ανισοτροπία
Σε ορισμένες ειδικές περιπτώσεις, ο δείκτης διάθλασης σε ένα μέσο μπορεί να εξαρτάται από την κατεύθυνση στην οποία το φως περνά μέσα από το μέσο. Ορισμένοι μεταλλικοί κρύσταλλοι έχουν δύο ξεχωριστούς δείκτες διάθλασης κατά μήκος δύο κατευθύνσεων και είναι γνωστοί ως διχρωματοποιημένα υλικά. Για παράδειγμα, η τουρμαλίνη είναι ένας κρύσταλλος με δύο δείκτες διάθλασης: 1.669 και 1.638. Για αυτά τα υλικά, η γωνία διάθλασης εξαρτάται από τον προσανατολισμό του ορίου μεταξύ των μέσων με τους ειδικούς άξονες του κρυστάλλου.