Ключова разлика – Ъгъл на падане срещу ъгъл на пречупване
Ключовата разлика между ъгъла на падане и ъгъла на пречупване е последователният ред на двата ъгъла, направени в медийния интерфейс от вълна.
Пречупването е свойство на вълните. Една вълна може да има различни скорости за различни среди. Промяната на скоростта на границата на среда води до пречупване на вълната. Тази статия е специално фокусирана върху светлинните лъчи, за по-голяма простота.
Определение на ъгъл на падане и ъгъл на пречупване
Ъгълът на падане е ъгълът между нормалата при границата и падащия лъч.
Ъгълът на пречупване се дефинира като ъгъл между нормалата на границата и пречупения лъч. Ъглите могат да се измерват с всяка единица, но тук се използват градуси. Нека първо хвърлим един поглед на законите на пречупването.
- Падащ лъч, пречупен лъч и нормалата на границата лежат в една и съща равнина.
- Синусът на ъгъла на падане (i) към този на ъгъла на пречупване (r) на границата остава в постоянна връзка. Тази константа се нарича индекс на пречупване на втората среда спрямо първата среда.
Имайте предвид свойството на обратимостта на светлината. Ако просто обърнем посоката на светлинния лъч, като разглеждаме настоящия край като начало и настоящото начало като край, светлинният лъч ще проследи същия път.
Формиране на ъгъл на падане и ъгъл на пречупване
Разликата между падащ и пречупен лъч зависи от факта дали светлинният лъч идва до интерфейса или напуска интерфейса. Представете си светлинен лъч като поток от фотони. Потокът от частици удря интерфейса, сключвайки определен ъгъл с нормалата, след което потъва в другата среда, като по същество прави различен ъгъл с нормалата.
Ъгълът на падане може да се променя ръчно, тъй като не зависи от средата. Но ъгълът на пречупване се определя от индексите на пречупване на средата. Колкото повече е разликата между индексите на пречупване, толкова повече е разликата между ъглите.
Местоположение на ъгъла на падане и ъгъла на пречупване спрямо интерфейса
Ако светлинен лъч преминава от среда 1 към среда 2, ъгълът на падане лежи в среда 1, а ъгълът на пречупване лежи в среда 2 и обратно за размяна на средата.
И двата ъгъла са направени с нормалата на границата на средите. В зависимост от относителния индекс на пречупване, пречупеният светлинен лъч може да образува ъгъл, по-голям или по-малък от този на падащия светлинен лъч.
Стойности на ъгъла на падане и ъгъла на пречупване
Пречупване от по-рядка към по-плътна среда
Всяка стойност между 0 до 90 градуса може да бъде зададена като ъгъл на падане, но пречупеният лъч не може да бъде взет никаква стойност, ако светлинният лъч идва от по-рядката среда. За целия диапазон на ъгъла на падане, ъгълът на пречупване достига максимална стойност, която е точно същата като критичния ъгъл, описан по-нататък.
Пречупване от по-плътна към по-рядка среда
Горното не е валидно за ситуация, при която светлинният лъч идва от по-плътна среда. Когато увеличаваме постепенно ъгъла на падане, ще видим, че ъгълът на пречупване също се увеличава бързо, докато се достигне определена стойност на ъгъла на падане. При този критичен ъгъл (c) на падащия лъч, пречупеният светлинен лъч достига максималната си стойност, 90 градуса (пречупеният лъч преминава по границата) и изчезва за момент. Ако се опитаме да увеличим допълнително ъгъла на падане, там ще видим внезапна поява на отразен лъч в по-плътната среда, образуващ същия ъгъл според законите на отражението. Ъгълът на падане в тази точка се нарича критичен ъгъл и няма да има повече пречупване.
Като обобщение, може да се види, макар и категоризирани по различен начин, и двете тези явления са просто резултат от обратимостта на светлината.
Ключова разлика
Ключовата разлика между ъгъла на падане и ъгъла на пречупване е последователният ред на двата ъгъла, направени в медийния интерфейс от вълна.
Изображението е предоставено с любезно съдействие: “Snells law2” от Олег Александров - току-що промених оригинала – Завъртяна и променена версия на en:Image:Snells law.svg, същия лиценз. (Обществено достояние) чрез Commons „RefractionReflextion“от Josell7 – Собствена работа. (CC BY-SA 3.0) чрез Commons
