በሌንስ ውስጥ ያሉ ምስሎች፣ እንደ ማይክሮስኮፖች እና ቴሌስኮፖች ያሉ የመሳሪያዎች አሠራር፣ የቀስተ ደመና ክስተት እና የውሃ አካልን ጥልቀት የማታለል ግንዛቤ ሁሉም የብርሃን ነጸብራቅ ክስተት ምሳሌዎች ናቸው። ይህንን ክስተት የሚገልጹ ህጎች በዚህ ጽሑፍ ውስጥ ተብራርተዋል።
የማስመሰል ክስተት
የብርሃን ነጸብራቅ ህጎችን በፊዚክስ ከማጤን በፊት ከራሱ የክስተቱ ይዘት ጋር እንተዋወቅ።
እንደምታውቁት ሚድያው በሁሉም የጠፈር ቦታዎች ላይ ተመሳሳይነት ያለው ከሆነ ብርሃኑ በውስጡ በቀጥተኛ መንገድ ይንቀሳቀሳል። የዚህ መንገድ ነጸብራቅ የሚከሰተው የብርሃን ጨረር በማእዘን ሲሻገር በሁለት ግልጽ ቁሶች ማለትም እንደ ብርጭቆ እና ውሃ ወይም አየር እና መስታወት መካከል ያለውን ግንኙነት ነው። ወደ ሌላ ተመሳሳይነት ያለው መሃከለኛ በመሸጋገር፣ ብርሃኑ እንዲሁ ቀጥታ መስመር ላይ ይንቀሳቀሳል፣ ነገር ግን ቀድሞውንም ወደ መጀመሪያው መካከለኛ አቅጣጫ በተወሰነ አቅጣጫ ይመራል። ይህ የብርሃን ጨረሩ የንፅፅር ክስተት ነው።
ከዚህ በታች ያለው ቪዲዮ የመስታወትን እንደ ምሳሌ በመጠቀም የመገለባበጥን ክስተት ያሳያል።
እዚህ ላይ ያለው አስፈላጊ ነጥብ በርቷል የአደጋው አንግል ነው።በይነገጽ አውሮፕላን. የዚህ አንግል ዋጋ የመገለባበጥ ክስተት መከበር ወይም አለመታየቱን ይወስናል። ጨረሩ ወደ ላይ ቀጥ ብሎ ከወደቀ፣ ወደ ሁለተኛው መካከለኛ ካለፈ በኋላ፣ በተመሳሳይ ቀጥታ መስመር መጓዙን ይቀጥላል። ሁለተኛው ጉዳይ፣ ሪፍራክሽን በማይከሰትበት ጊዜ፣ ከአንዳንድ ወሳኝ እሴት የሚበልጡ የጨረር መከሰት ማዕዘኖች ከአይን ጥቅጥቅ ወዳለ መካከለኛ ወደ ጥቅጥቅ ያሉ ናቸው። በዚህ ሁኔታ, የብርሃን ሃይል ሙሉ በሙሉ ወደ መጀመሪያው መካከለኛ ይገለጣል. የመጨረሻው ውጤት ከዚህ በታች ተብራርቷል።
የመጀመሪያው የፍጻሜ ህግ
በአንድ አውሮፕላን ውስጥ የሶስት መስመር ህግ ተብሎም ሊጠራ ይችላል። በሁለት ግልጽ ቁሳቁሶች መካከል ባለው ግንኙነት ላይ የሚወድቅ የብርሃን ጨረር A አለ እንበል. ነጥብ ሆይ ላይ, ጨረሩ refracted ነው እና ቀጥ መስመር B ጋር መንቀሳቀስ ይጀምራል, ይህም አንድ ቀጣይነት አይደለም., እኛ perpendicular N ወደ መለያየት አውሮፕላን ነጥብ ሆይ, ከዚያም ክስተት 1 ኛ ሕግ መልሰን ከሆነ. ሪፍራክሽን በሚከተለው መልኩ ሊቀረጽ ይችላል፡ የክስተቱ ጨረሮች A፣ መደበኛው N እና refracted beam B በተመሳሳይ አውሮፕላን ውስጥ ይተኛሉ፣ ይህም ከመገናኛ አውሮፕላን ጋር ቀጥ ያለ ነው።
ይህ ቀላል ህግ ግልጽ አይደለም። የእሱ አጻጻፍ አጠቃላይ የሙከራ ውሂብ ውጤት ነው። በሂሳብ ደረጃ የፌርማት መርህ ተብሎ የሚጠራውን ወይም በትንሹ የጊዜ መርሆ በመጠቀም ሊገኝ ይችላል።
ሁለተኛው የፍጻሜ ህግ
የትምህርት ቤት ፊዚክስ አስተማሪዎች ብዙውን ጊዜ ለተማሪዎች የሚከተለውን ተግባር ይሰጣሉ፡- "የብርሃን ንፅፅር ህጎችን አዘጋጁ።" ከመካከላቸው አንዱን ተመልክተናል፣ አሁን ወደ ሁለተኛው እንሂድ።
በጨረር A እና በቋሚ N መካከል ያለውን አንግል እንደ θ1 ያመልክቱ፣ በራያ B እና N መካከል ያለው አንግል θ2 ይባላል።. እንዲሁም የጨረራ A ፍጥነት በመካከለኛ 1 v1 ነው፣በመካከለኛ 2 ያለው የጨረር B ፍጥነት v2 እንደሆነ እናስባለን። አሁን እየተገመገመ ላለው ክስተት የ2ኛውን ህግ የሂሳብ ቀመር መስጠት እንችላለን፡
ኃጢአት(θ1)/v1=sin(θ2)/ v2.
ይህ ቀመር በ17ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ በሆላንዳዊው ስኔል የተገኘ ሲሆን አሁን ስሙን ይይዛል።
ከአገላለጹ አንድ ጠቃሚ መደምደሚያ ይከተላል፡ በመሃል ላይ ያለው የብርሃን ስርጭት ፍጥነት በጨመረ ቁጥር ጨረሩ ከመደበኛው ይርቃል (የማዕዘን ኃጢያት ይበልጣል)።
የመሃከለኛው የማጣቀሻ መረጃ ጠቋሚ ጽንሰ-ሐሳብ
ከላይ ያለው የስኔል ፎርሙላ በአሁኑ ጊዜ በትንሹ ለየት ባለ መልኩ ተጽፏል፣ ይህም ተግባራዊ ችግሮችን በሚፈታበት ጊዜ ለመጠቀም ምቹ ነው። በእርግጥ በቁስ ውስጥ ያለው የብርሃን ፍጥነት, ምንም እንኳን በቫኩም ውስጥ ካለው ያነሰ ቢሆንም, አሁንም አብሮ ለመስራት አስቸጋሪ የሆነ ትልቅ እሴት ነው. ስለዚህ፣ አንጻራዊ እሴት ወደ ፊዚክስ ገብቷል፣ ለእኩልነትም ከዚህ በታች ቀርቧል፡
n=c/v.
እዚህ c የጨረር ፍጥነት በቫኩም ውስጥ ነው። የ n እሴቱ የ c ዋጋ በእቃው ውስጥ ካለው የ v ምን ያህል ጊዜ እንደሚበልጥ ያሳያል። የዚህ ቁስ አነቃቂ መረጃ ጠቋሚ ይባላል።
የገባውን እሴት ግምት ውስጥ በማስገባት የብርሃን ማነፃፀሪያ ህግ ቀመር በሚከተለው መልክ ይፃፋል፡
ኃጢአት(θ1)n1=ኃጢአት(θ2) n2.
ቁሳቁሱ ትልቅ ዋጋ ያለው n፣ኦፕቲካል ጥቅጥቅ ያለ ይባላል። በእሱ ውስጥ ማለፍ፣ ብርሃን አየር ለሌለው ቦታ ከተመሳሳይ ዋጋ ጋር ሲነጻጸር ፍጥነቱን በ n ጊዜ ይቀንሳል።
ይህ ቀመር የሚያሳየው ጨረሩ ወደ መደበኛው በይበልጥ ጥቅጥቅ ባለው መካከለኛው ላይ እንደሚተኛ ያሳያል።
ለምሳሌ፣ የአየር ማነቃቂያ ኢንዴክስ ከአንድ (1, 00029) ጋር እኩል እንደሆነ እናስተውላለን። ለውሃ፣ ዋጋው 1.33 ነው።
ጠቅላላ ነጸብራቅ በጨረር ጥቅጥቅ ባለ መካከለኛ
የሚቀጥለውን ሙከራ እናድርግ፡ ከውኃው ዓምድ ወደ ላይኛው አቅጣጫ የብርሃን ጨረር እንጀምር። ውሃ በኦፕቲካል ጥቅጥቅ ያለ ስለሆነ (1, 33>1, 00029) ፣ የአደጋው አንግል θ1 ከማነፃፀሪያው አንግል ያነሰ ይሆናል θ2. አሁን፣ በቅደም ተከተል θ1 እንጨምራለን፣ θ2 ደግሞ ይጨምራል፣ እኩልነቱ θ1<θ2ሁልጊዜ እውነት ይሆናል።
አንድ አፍታ ይመጣል θ1<90o እና θ2=90 o። ይህ አንግል θ1 ለአንድ ጥንድ የውሃ-አየር ሚዲያ ወሳኝ ይባላል። ከዚህ የሚበልጡ ማንኛቸውም የክስተቶች ማዕዘኖች ምንም አይነት የጨረር ክፍል በውሃ-አየር መገናኛ ውስጥ ወደ ትንሽ ጥቅጥቅ ባለ መካከለኛ ክፍል ውስጥ አያልፍም። በድንበሩ ላይ ያለው አጠቃላይ ጨረር አጠቃላይ ነጸብራቅ ያጋጥመዋል።
የአደጋው ወሳኝ አንግል ስሌት θc በቀመር ይከናወናል፡
θc=arcsin(n2/n1)።
ለሚዲያ ውሃ እናአየር ነው 48, 77o.
ይህ ክስተት እንደማይቀለበስ ማለትም ብርሃን ከአየር ወደ ውሃ ሲንቀሳቀስ ወሳኝ አንግል እንደሌለ ልብ ይበሉ።
የተገለፀው ክስተት በኦፕቲካል ፋይበር ስራ ላይ የሚውል ሲሆን ከብርሃን መበታተን ጋር ተያይዞ በዝናብ ጊዜ የመጀመሪያ እና ሁለተኛ ደረጃ ቀስተ ደመናዎች እንዲታዩ ምክንያት ይሆናል።
