Βασική διαφορά – Γωνία πρόσπτωσης έναντι γωνίας διάθλασης
Η βασική διαφορά μεταξύ της γωνίας πρόσπτωσης και της γωνίας διάθλασης είναι η διαδοχική σειρά των δύο γωνιών, που γίνεται σε μια διεπαφή μέσων από ένα κύμα.
Η διάθλαση είναι μια ιδιότητα των κυμάτων. Ένα κύμα μπορεί να έχει διαφορετικές ταχύτητες για διαφορετικά μέσα. Η αλλαγή της ταχύτητας σε ένα όριο ενός μέσου προκαλεί τη διάθλαση ενός κύματος. Αυτό το άρθρο επικεντρώνεται ιδιαίτερα στις ακτίνες φωτός, για λόγους απλότητας.
Ορισμός της γωνίας πρόσπτωσης και της γωνίας διάθλασης
Γωνία πρόσπτωσης είναι η γωνία μεταξύ της κανονικής στη διεπαφή και της προσπίπτουσας ακτίνας.
Γωνία διάθλασης ορίζεται ως η γωνία μεταξύ της κανονικής στη διεπιφάνεια και της διαθλασμένης ακτίνας. Οι γωνίες μπορούν να μετρηθούν με οποιαδήποτε μονάδα, αλλά εδώ χρησιμοποιούνται μοίρες. Ας ρίξουμε πρώτα μια ματιά στους νόμους της διάθλασης.
- Η ακτίνα πρόσπτωσης, η διαθλασμένη ακτίνα και η κανονική στη διεπιφάνεια βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.
- Το ημίτονο της γωνίας πρόσπτωσης(i) προς εκείνο της γωνίας διάθλασης(r) στη διεπιφάνεια παραμένει σε σταθερή σχέση. Αυτή η σταθερά ονομάζεται δείκτης διάθλασης του δεύτερου μέσου σε σχέση με το πρώτο μέσο.
Έχετε υπόψη την ιδιότητα της αναστρεψιμότητας του φωτός. Αν απλώς αντιστρέψουμε την κατεύθυνση της ακτίνας φωτός θεωρώντας το παρόν άκρο ως αρχή και την παρούσα αρχή ως τέλος, η φωτεινή ακτίνα θα χαράξει την ίδια διαδρομή.
Σχηματισμός γωνίας πρόσπτωσης και γωνία διάθλασης
Η διαφορά μεταξύ προσπίπτουσας και διαθλασμένης ακτίνας εξαρτάται από το γεγονός εάν η ακτίνα φωτός έρχεται στη διεπαφή ή φεύγει από τη διεπαφή. Φανταστείτε μια ακτίνα φωτός ως ρεύμα φωτονίων. Το ρεύμα των σωματιδίων χτύπησε τη διεπαφή δημιουργώντας μια συγκεκριμένη γωνία με το κανονικό και μετά βυθίζεται στο άλλο μέσο δημιουργώντας ουσιαστικά μια διαφορετική γωνία με την κανονική.
Η γωνία πρόσπτωσης μπορεί να μεταβληθεί χειροκίνητα καθώς είναι ανεξάρτητη από το μέσο. Αλλά η γωνία διάθλασης ορίζεται από τους δείκτες διάθλασης των μέσων. Περισσότερη η διαφορά μεταξύ των δεικτών διάθλασης, τόσο μεγαλύτερη η διαφορά μεταξύ των γωνιών.
Τοποθεσία γωνίας πρόσπτωσης και γωνία διάθλασης σε σχέση με τη διεπαφή
Αν μια ακτίνα φωτός πηγαίνει από το μέσο1 στο μέσο2, η γωνία πρόσπτωσης βρίσκεται στο μέσο1 και η γωνία διάθλασης βρίσκεται στο μέσο2 και αντίστροφα για την εναλλαγή των μέσων.
Και οι δύο γωνίες γίνονται με την κανονική στη διεπαφή των μέσων. Ανάλογα με τον σχετικό δείκτη διάθλασης, η διαθλασμένη ακτίνα φωτός μπορεί να έχει γωνία μεγαλύτερη ή μικρότερη από εκείνη της προσπίπτουσας ακτίνας φωτός.
Τιμές γωνίας πρόσπτωσης και γωνία διάθλασης
Διάθλαση από σπανιότερο προς πυκνότερο μέσο
Οποιαδήποτε τιμή μεταξύ 0 και 90 μοιρών μπορεί να εκχωρηθεί ως γωνία πρόσπτωσης, αλλά η διαθλασμένη ακτίνα δεν μπορεί να λάβει καμία τιμή εάν η ακτίνα φωτός προέρχεται από το σπανιότερο μέσο. Για ολόκληρο το εύρος της γωνίας πρόσπτωσης, η γωνία διάθλασης φτάνει σε μια μέγιστη τιμή που είναι ακριβώς ίδια με την κρίσιμη γωνία που περιγράφεται παρακάτω.
Διάθλαση από πυκνότερο σε σπανιότερο μέσο
Τα παραπάνω δεν ισχύουν για μια κατάσταση όπου η ακτίνα φωτός προέρχεται από πυκνότερο μέσο. Όταν αυξάνουμε σταδιακά τη γωνία πρόσπτωσης, θα δούμε ότι η γωνία διάθλασης αυξάνεται επίσης γρήγορα έως ότου επιτευχθεί μια ορισμένη τιμή της γωνίας πρόσπτωσης. Σε αυτή την κρίσιμη γωνία (c) της προσπίπτουσας ακτίνας, η διαθλασμένη ακτίνα φωτός επιτυγχάνει τη μέγιστη τιμή της, 90 μοίρες (η διαθλασμένη ακτίνα πηγαίνει κατά μήκος της διεπαφής) και εξαφανίζεται για μια στιγμή. Αν προσπαθήσουμε να αυξήσουμε περαιτέρω τη γωνία πρόσπτωσης, εκεί θα δούμε μια ξαφνική εμφάνιση μιας ανακλώμενης ακτίνας στο πυκνότερο μέσο, δημιουργώντας την ίδια γωνία σύμφωνα με τους νόμους της ανάκλασης. Η γωνία πρόσπτωσης σε αυτό το σημείο ονομάζεται κρίσιμη γωνία και δεν θα υπάρξει άλλη διάθλαση.
Σαν περίληψη, θα μπορούσε κανείς να δει, αν και κατηγοριοποιούνται διαφορετικά, και τα δύο αυτά φαινόμενα είναι απλώς αποτέλεσμα της αναστρεψιμότητας του φωτός.
Βασική διαφορά
Η βασική διαφορά μεταξύ της γωνίας πρόσπτωσης και της γωνίας διάθλασης είναι η διαδοχική σειρά των δύο γωνιών, που γίνεται σε μια διεπαφή μέσων από ένα κύμα.
Εικόνα Ευγενική προσφορά: "Snells law2" από τον Oleg Alexandrov - Μόλις βελτίωσα το πρωτότυπο - Περιστρεφόμενη και τροποποιημένη έκδοση του en:Image:Snells law.svg, ίδια άδεια. (Δημόσιος Τομέας) μέσω των Commons “RefractionReflextion” από τον Josell7 – Ίδιο έργο. (CC BY-SA 3.0) μέσω Commons
