Hvordan beregne vinkelen brytnings

Lys beveger seg som en rekke parallelle bølgefronter, og en linje vinkelrett på disse fronter - kalt en ray - definerer deres bevegelsesretning. En stråle hendelsen på grensesnittet mellom to medie svinger, eller refracts. For å beregne vinkelen brytning, bruker du et forhold som kalles Snell lov, som krever tre opplysninger. Den første er den vinkelen som strålen treffer medium, kalt innfallsvinkelen. Man må også brytningsindeksen for hvert medium, som er avledet fra den hastighet med hvilken lyset reiser i dette mediet.

Bruksanvisning

1 Lag en papir-og-blyant diagram for å hjelpe deg å visualisere fenomenet brytnings som lyset passerer fra ett medium til et annet - for eksempel luft til vann. Begynn med å tegne overflaten av vann som en rett linje, ved hjelp av en linjal, og lysstrålen som en annen linje treffer den i en vinkel.

2 Tegne en linje, vinkelrett på vannlinjen, som skjærer det punkt hvor lysstrålen treffer vannet. Denne linjen, kalt den normale, bør strekke seg på begge sider av luft / vann-grenseflaten.

3 Velg et punkt på normal og lage et merke. Ved hjelp av en vinkelmåler, tegne en linje fra det merket vinkelrett på normal og kryssende lyset stråle. Ring denne linjen x. Sammen med den normale (y) og den del av lysstrålen fra skjæringspunktet x på overflaten av vannet (z), danner den en rett vinkel trekant.

4 Mål lengden på linjene x og z med en linjal. I henhold til lovene for trigonometri, bestemmer forholdet x / z verdien av vinkelen Ai. Det kalles sinus til vinkelen Ai - som er skrevet synd Ai.

5 Slå opp brytningsindeksen for luft - n (a) - og en for vann - n (w) - i en tabell. På grunn av at brytningsindeksen for et medium er avhengig av hvor fort lyset går gjennom det, er det upraktisk å prøve å bestemme den eksperimentelt selv. Brytningsindeksen for luft er 1, og at det for vann er 1,33.

6 Anvende Snells lov for å finne vinkelen brytning av lyset stråle. Denne lov, oppkalt etter det 17. århundre nederlandsk astronom Willebrord Snell, fremgår det at angrepsvinkelen ganger brytningsindeksen av det medium som en stråle passerer er lik vinkelen brytnings ganger brytningsindeksen for mediet i hvilket den passerer .

I luft / vann eksempel er dette uttrykkes matematisk som: sin Ai ganger i n (a) = sin R ganger n (w), hvor R er vinkelen brytnings. Dette kan forenkles til
synd R = 0,752 x / z.

7 Slå opp verdien av sin R i en trigonometri tabellen for å finne vinkelen refraksjon.

Hint

• Lys bremser ned i en tettere medium og bøyer seg mot den normale. Ved passering til en mindre tett medium, det svinger motsatt vei. Hvis bakgrunnen virker forskjøvet når du ser den gjennom et glass vann, er det fordi lysstrålene har bøyd to ganger før du ser dem.