Hvordan beregne Refraksjon

Hvordan beregne Refraksjon


Lys beveger seg i en rett linje i et vakuum. Refraksjon er bøying av lysbanen som oppstår ved grenseflaten (ramme) mellom to medier, som hastigheten av lyset endres. (The Resources listen omfatter en link til en standard brytningsdiagram). Den innfallende og brytningsvinklene til lysbanen er målt i forhold til den normale, en linje trukket vinkelrett i forhold til rammen. Hvis lys bremser ned (eller raskere) på grensen, bøyer veien mot (eller borte) fra det normale.

Snell lov sier at n1 sinus (theta1) = n2 sinus (theta2). Theta1 og theta2 er de innfallende og brytningsvinklene til lysstrålen med hensyn til det normale, mens n1 er brytningsindeksen for det innfallende medium og n2 er indeksen for mediet brytnings. Brytningsindeksen, n, er forholdet mellom hastigheten til lys i vakuum til lysets hastighet i et gitt medium. Den langsommere lyset utbredes i et medium, jo ​​større verdien av n.

Du løse for brytningsvinkelen ved å omorganisere ligningen i skjemaet sinus (theta2) = (n1 / n2) sinus (theta1).

Bruksanvisning

1 Slå opp og ta opp brytningsindeksen (n1) for den innfallende medium og (n2) for brytningsmedium. Spill vinkelen (theta1) av den innkommende lysstrålen i forhold til det normale.

Som et eksempel vil en lysstråle som reiser i vannet treffer en vann / glass-grensesnittet. Innfallsvinkelen for lyset stråle på glasset grense er 20 grader. Du må finne den vinkelen brytning av strålen når den går inn i glass. Noter deg følgende informasjon: n1 = n (vann) = 1,33, n2 = n (glass) = 1,55 og theta1 = 20 grader.

2 Beregn sinus (theta2) = (n1 / n2) sinus (theta1)

Ved hjelp av eksempel, ville ligningen være sinus (theta2) = (1,33 / 1,55) sinus 20 = (1,33 / 1,55) (0,3420) = 0,2935. Beregne verdien av sinus 20 bruker synd funksjonstast på en vitenskapelig kalkulator.

3 Beregn theta2 = arcsin (theta2) = inverse sinus (theta2) hvis sinus (theta2) er mindre enn eller lik 1. Den arcsin (eller inverse sinus) funksjon beregner den vinkel theta2 som tilsvarer den beregnede verdi av sinus (theta2) .

For eksempel theta2 = arcsin [sin (theta2)] = arcsin (0,2935) = 17,1 grader. Lyset ray bøyd mot normalt fordi lyset bremset ned da det kom inn i glass.

4 Merk og husk at theta2 ikke eksisterer hvis sinus (theta2) er større enn 1. Lyset er ikke i stand til å bryte og slett reflekterer av grensen.

Dette kan bare skje når lyset hastigheter opp ved grensen. For denne situasjonen, hvis innfallsvinkelen er større enn den kritiske vinkel C (sin C = n2 / n1, n1> n2), blir lyset fanget i mediet, og kan bare reflektere ved grensen.

Hint

  • Merk at brytningsindeksen for luft er 1,00029. Bruk verdien 1,00 for luft med mindre høyere presisjon er nødvendig.
  • Rainbows forekomme fordi hvitt lys lysbrytning dobbelt så den passerer gjennom en regndråpe, en gang når den går inn i rulle og en gang når den forlater. De ulike fargene som utgjør hvitt lys har litt forskjellige vinkler av refraksjon. Når lyset forlater regndråpene, de forskjellige fargene er på litt forskjellige stier og spredt ut i regnbuen mønster.
  • Sjekk at kalkulatoren bruker graders enheter for vinklene. Hvis kalkulatoren bruker radianer enheter, kan du konvertere fra grader til radianer ved å multiplisere vinkelen i grader av 0,0174533. Hvis kalkulatoren gir sin 90 = 1, er det satt til grader.
  • Din vitenskapelig kalkulator bør ha en arcsin eller invers synd funksjon. Det er flere måter som vitenskapelige kalkulatorer utføre eller etiketten den inverse synd funksjon. Sjekk brukerhåndboken for instruksjoner om nødvendig.