การหักเหของแสง
แนะนำใหม่| English | ความหมาย |
|---|---|
| refraction/rɪˈfrækʃn/ | การหักเห |
| refractive index/rɪˈfræktɪv ˈɪndeks/ | ดัชนีหักเห |
ด้ามสตรอว์ในแก้วดูเหมือนหักเป็นสองท่อน
- เมื่อหยอดสตรอว์ลงในน้ำ มันจะดูโค้งงอที่ผิวหน้าของน้ำ
- สตรอว์ไม่ได้เสียรูป — แต่เป็น แสง ที่เปลี่ยนทิศทางเมื่อข้ามจากน้ำเข้าสู่อากาศ
- แสงเปลี่ยนทิศทางเมื่อเคลื่อนที่ผ่านสื่อต่างชนิดกัน —这种现象称为折射（refraction）。
- เกิดขึ้นเพราะแสงเดินทางด้วยความเร็วต่างกันในแต่ละสื่อ
ทำไมแสงถึงหักเห
- แสงเดินทาง ช้ากว่า ในสื่อที่มีความหนาแน่นสูง (เช่น แก้ว น้ำ) เมื่อเทียบกับอากาศ
- เมื่อเข้าสู่สื่อที่ช้ากว่า รังสีจะหักเห เข้าหาแนวฉาก; เมื่อออกจากสื่อ ออกห่างจากแนวฉาก
- การหักเหขึ้นอยู่กับ ดรรชนีหักเห ของสื่อแต่ละชนิด $n$ (ค่า越高 $n$ = แสงยิ่งช้า)。
- อากาศมีค่าประมาณ $n = 1$; น้ำ $\approx 1.33$; แก้ว $\approx 1.5$
เบี่ยงเบนลำแสงที่ขอบเขต
เปลี่ยนมุมและตัวกลาง และดูว่าลำแสงเบี่ยงเบนเข้าหาหรือห่างจากเส้นปกติ
เมื่อเข้าสู่ตัวกลางที่หนาแน่นกว่า (เช่น แก้ว), ลำแสงแสงจะเบี่ยงเบน:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ช้าลงในตัวกลางที่หนาแน่นกว่า, ลำแสงเบี่ยงเบนเข้าหาเส้นปกติ
คุณสมบัติ $n$ ที่วัดว่าวัสดุชะลอความเร็วแสงได้มากน้อยคือ ____
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ดัชนีหักเหที่สูงกว่าหมายความว่าแสงเดินทางช้าลงในวัสดุนั้น
กฎของสเนลล์
- มุมและดรรชนีหักเหเชื่อมโยงกันโดย กฎของสเนลล์: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$.
- มุมวัดจาก เส้นปกติ เสมอ ตามหลักออปติกทั่วไป
- เมื่อเข้าสู่ตัวกลางที่หนาแน่นขึ้น ($n_2 > n_1$) จะทำให้ $\theta_2 < \theta_1$ — รังสีแสงจะเบี่ยงเบนเข้าหาเส้นปกติ
- กฎของสเนลล์ทำนายปริมาณการเบี่ยงเบนของรังสีแสงได้อย่างแม่นยำที่ขอบเขตใดๆ
แสงเดินทางจากอากาศ ($n_1 = 1$) เข้า玻璃 ($n_2 = 1.5$) ที่มุม $\theta_1 = 30^\circ$ ($\sin 30^\circ = 0.5$). ค่าของ $\sin\theta_2$ คืออะไร? (ตอบเป็นทศนิยม)
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
$\sin\theta_2 = n_1\sin\theta_1 / n_2 = 0.5 / 1.5 = 0.33$.
ข้อใดแสดงกฎของสนัลล์?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
กฎของสนัลล์: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$
การสะท้อนภายในทั้งหมด
- ในทางกลับกัน (จากหนาแน่นไปบางกว่า) รังสีแสงจะเบี่ยงเบน ออก จากเส้นปกติ
- เมื่อเกิน มุมวิกฤต แสงจะไม่สามารถ escaped ออกมาได้เลย และ สะท้อนกลับเข้าไปข้างในทั้งหมด
- การสะท้อนภายในทั้งหมด นี้กักเก็บแสงไว้ใน ไฟเบอร์ออปติก และทำให้เพชรแวววาว
- นี่คือผลของการหักเหที่ถึงขีดสุด — ไม่มีแสง nàoเล็ดลอดออกมาได้
เกินมุมวิกฤต แสงที่เดินทางจากแก้วสู่อากาศจะสะท้อนกลับทั้งหมด
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
เหนือมุมวิกฤต ลำแสงไม่สามารถหลบหนีได้และสะท้อนกลับทั้งหมด — การสะท้อนกลับทั้งหมด
เลือก ทุก ข้อความที่ถูกต้องเกี่ยวกับการหักเห
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
การหักเหคือปรากฏการณ์ความเร็วที่สอดคล้องกับกฎของสเนลล์; รังสีที่เคลื่อนที่ตามแนวปกติ ($\theta = 0$) จะไม่เบี่ยงเบนเลย
การหักเหเกิดจากการเปลี่ยน ความเร็ว ของแสงระหว่างตัวกลาง — ไม่ใช่เพราะมัน "อยาก" แสงจะเบี่ยงเบน เข้าหา เส้นปกติเมื่อเข้าสู่ตัวกลางที่ หนาแน่นกว่า (ช้ากว่า, มี $n$ สูงกว่า) และเบี่ยงเบน ออกจาก เส้นปกติเมื่อออกจากตัวกลางนั้น รังสีที่กระทบขอบเขตตรงตามแนวเส้นปกติ ($\theta_1 = 0$) จะ ไม่ เบี่ยงเบน
แสงผ่านจากอากาศ ($n_1 = 1$) เข้าแก้ว ($n_2 = 1.5$) ที่มุม $\theta_1 = 30^\circ$. หา $\sin\theta_2$.
- สเนลล์: $1 \times \sin 30^\circ = 1.5 \times \sin\theta_2 \Rightarrow \sin\theta_2 = \dfrac{0.5}{1.5} = 0.33$.
เนื่องจาก $\sin\theta_2 < \sin\theta_1$, รังสีแสงจึงเบี่ยงเบน เข้าหา เส้นปกติ ตามที่คาดไว้สำหรับตัวกลางที่หนาแน่นกว่า
การหักเห ทำให้แสงเบี่ยงเบนที่ขอบเขตเนื่องจาก ความเร็ว เปลี่ยนแปลง; มันเบี่ยงเบน เข้าหา เส้นปกติเมื่อเข้าสู่ตัวกลางที่หนาแน่นกว่า (มี $n$ สูงกว่า) กฎของสเนลล์: $n_1\sin\theta_1 = n_2\sin\theta_2$. เมื่อเกิน มุมวิกฤต แสงที่เดินทางจากหนาแน่นไปบางจะเกิดการ สะท้อนภายในทั้งหมด — ซึ่งเป็นพื้นฐานของไฟเบอร์ออปติก