አጠቃላይ የብርሃን ነጸብራቅ፡ መግለጫ፣ ሁኔታዎች እና ህጎች

2024 ደራሲ ደራሲ: Angel Austin | [email protected]. ለመጨረሻ ጊዜ የተሻሻለው: 2023-12-17 05:15

የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች በተለያዩ ሚዲያዎች መስፋፋት የማንጸባረቅ እና የማቃለል ህጎችን ያከብራሉ። ከነዚህ ህጎች, በተወሰኑ ሁኔታዎች, አንድ አስደሳች ውጤት ይከተላል, ይህም በፊዚክስ ውስጥ አጠቃላይ የብርሃን ነጸብራቅ ይባላል. ይህ ተፅዕኖ ምን እንደሆነ ጠለቅ ብለን እንመርምር።

አንፀባራቂ እና መቃቃር

የብርሃን አጠቃላይ ነጸብራቅን ከግምት ውስጥ በማስገባት በቀጥታ ከመቀጠልዎ በፊት የማንጸባረቅ እና የማጣራት ሂደቶችን ማብራርያ መስጠት ያስፈልጋል።

ነጸብራቅ የበይነገጽ ሲገናኝ በተመሳሳይ መካከለኛ ላይ ባለው የብርሃን ጨረር አቅጣጫ ላይ እንደ ለውጥ ተረድቷል። ለምሳሌ የብርሃን ጨረርን ከሌዘር ጠቋሚ ወደ መስታወት ከመሩ፣ የተገለጸውን ውጤት መመልከት ይችላሉ።

ማንጸባረቅ እንደ ነጸብራቅ የብርሃን እንቅስቃሴ አቅጣጫ ለውጥ ነው, ነገር ግን በመጀመሪያው ላይ ሳይሆን በሁለተኛው መካከለኛ ውስጥ. የዚህ ክስተት ውጤት የነገሮችን እና የእነርሱን ዝርዝሮች ማዛባት ይሆናልየቦታ አቀማመጥ. የተለመደው የንፅፅር ምሳሌ እሱ/ሷ በአንድ ብርጭቆ ውሃ ውስጥ ከተቀመጠ እርሳስ ወይም እስክሪብቶ መስበር ነው።

መቃቃር እና ነጸብራቅ እርስ በርስ የተያያዙ ናቸው። ሁልጊዜ ማለት ይቻላል አብረው ይገኛሉ፡ የጨረሩ ሃይል ከፊሉ ይንፀባረቃል፣ ሌላኛው ክፍል ደግሞ ተበላሽቷል።

ሁለቱም ክስተቶች የፌርማት መርህ ውጤቶች ናቸው። ብርሃን በትንሹ ጊዜ በሚወስደው በሁለት ነጥቦች መካከል ባለው መንገድ ላይ እንደሚጓዝ ተናግሯል።

አንፀባራቂ በአንድ ሚዲያ ውስጥ የሚፈጠር ውጤት ስለሆነ እና ንፅፅር በሁለት ሚዲያዎች ውስጥ ስለሚከሰት ለኋለኛው ሁለቱም ሚዲያዎች ለኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ግልፅ መሆናቸው አስፈላጊ ነው።

የማጣቀሻ መረጃ ጠቋሚ ጽንሰ-ሐሳብ

የማስተካከያው ኢንዴክስ ግምት ውስጥ ለሚገቡት ክስተቶች ሒሳባዊ መግለጫ ጠቃሚ መጠን ነው። የአንድ የተወሰነ መካከለኛ አንጸባራቂ መረጃ ጠቋሚ እንደሚከተለው ይገለጻል፡

n=c/v.

C እና v በቫኩም እና በቁስ ውስጥ ያሉ የብርሃን ፍጥነቶች በቅደም ተከተል ናቸው። የ v ዋጋ ሁል ጊዜ ከ c ያነሰ ነው፣ ስለዚህ ገላጭ n ከአንድ በላይ ይሆናል። ልኬት አልባው መጠን n በአንድ ንጥረ ነገር (መካከለኛ) ውስጥ ያለው ብርሃን በቫኩም ውስጥ ምን ያህል ብርሃን ወደ ኋላ እንደሚቀር ያሳያል። በነዚህ ፍጥነቶች መካከል ያለው ልዩነት ወደ መገለጥ ክስተት መከሰት ያመራል።

በቁስ ውስጥ ያለው የብርሃን ፍጥነት ከኋለኛው ጥግግት ጋር ይዛመዳል። መካከለኛው ጥቅጥቅ ባለ መጠን, ብርሃን በእሱ ውስጥ ለመንቀሳቀስ በጣም ከባድ ነው. ለምሳሌ ለአየር n=1.00029 ማለትም እንደ ቫኩም ማለት ይቻላል ለውሃ n=1.333.

አንፀባራቂዎች፣ መቃቃር እና ህጎቻቸው

የብርሃን ነጸብራቅ እና ነጸብራቅ መሰረታዊ ህጎች እንደሚከተለው ሊጻፉ ይችላሉ፡

የተለመደውን በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው ድንበር ላይ ወደሚገኝ የብርሃን ጨረር ክስተት ደረጃ ከመለሱ፣ይህ የተለመደ፣ከክስተቱ ጋር፣የተንጸባረቀ እና የፈነጠቀ ጨረሮች በተመሳሳይ አውሮፕላን ውስጥ ይተኛል።
የአደጋ፣ የማሰላሰል እና የማጣቀሻ ማዕዘኖችን እንደ θ₁፣ θ₂፣ እና θ_{፣ እና θ} 3 ፣ እና የ1ኛ እና 2ኛ መካከለኛ የማጣቀሻ ኢንዴክሶች እንደ n₁ እና n₂፣ ከዚያ የሚከተሉት ሁለት ቀመሮች ይሆናሉ። የሚሰራ:

ለማንፀባረቅ θ₁=θ₂;

ለማጣቀሻ ኃጢአት(θ₁)n₁ =sin(θ₃)n₂.

የሁለተኛው የመፍቻ ህግ የቀመር ትንተና

የውስጡ አጠቃላይ የብርሃን ነጸብራቅ መቼ እንደሚከሰት ለመረዳት፣ አንድ ሰው የማጣራት ህግን ማጤን ይኖርበታል፣ እሱም የስኔል ህግ ተብሎም ይጠራል (በ17ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ ያገኘው የደች ሳይንቲስት)። ቀመሩን እንደገና እንፃፍ፡

ኃጢአት(θ₁)n₁ =ኃጢአት(θ₃) n₂.

የጨረራ አንግል የሳይን ምርት ወደ ተለመደው እና ይህ ጨረር የሚሰራጭበት የመካከለኛው ኢንዴክስ ቋሚ እሴት መሆኑን ማየት ይቻላል። ይህ ማለት n₁>n₂ ከሆነ እኩልነትን ለማሟላት ኃጢአት(θ_{1 ከሆነ)} )<sin(θ₃)። ከጥቅጥቅ መካከለኛ ወደ ትንሽ ጥቅጥቅ ያለ ሲንቀሳቀስ (የጨረር እይታ ማለት ነው)ጥግግት)፣ ጨረሩ ከመደበኛው ያፈነግጣል (የሳይን ተግባሩ ከ0^o ወደ 90^o በማእዘኖች ይጨምራል። እንዲህ ዓይነቱ ሽግግር ለምሳሌ የብርሃን ጨረር የውሃ-አየር ወሰን ሲያልፍ ይከሰታል።

የመፍተሻ ክስተት የሚቀለበስ ነው፡ ማለትም፡ ከጥቅጥቅ ወደ ጥቅጥቅ (n₁<n₂) ጨረሩ ወደ መደበኛው (ኃጢአት(θ₁)>sin(θ₃))።

።

የውስጥ አጠቃላይ የብርሃን ነጸብራቅ

አሁን ወደ አዝናኝ ክፍል እንሂድ። የብርሃን ጨረሩ ጥቅጥቅ ካለ መካከለኛ ሲያልፍ ሁኔታውን አስቡበት፣ ማለትም፣ n₁>n₂። በዚህ አጋጣሚ θ₁<θ₃። አሁን ቀስ በቀስ የአደጋውን አንግል θ₁ እንጨምራለን። የማነጻጸሪያው አንግል θ₃ ይጨምራል፣ነገር ግን ከθ₁ ስለሚበልጥ ከ90 ^{ጋር እኩል ይሆናል። o ቀደም} ። θ₃=90^o ከሥጋዊ እይታ አንጻር ምን ማለት ነው? ይህ ማለት ሁሉም የጨረሩ ኃይል, መገናኛውን ሲመታ, በእሱ ላይ ይሰራጫል. በሌላ አገላለጽ፣ የሚያብረቀርቅ ጨረር አይኖርም።

በተጨማሪ በθ₁ ላይ መጨመር አጠቃላይ ጨረሩ ከላዩ ላይ ወደ መጀመሪያው መካከለኛ እንዲመለስ ያደርገዋል። ይህ የውስጣዊ አጠቃላይ የብርሃን ነጸብራቅ ክስተት ነው (መግለጽ ሙሉ በሙሉ የለም)።

አንግል θ₁፣በዚህም θ₃=90^o፣ ይባላል። ለዚህ ጥንድ ሚዲያ ወሳኝ። በሚከተለው ቀመር መሰረት ይሰላል፡

θ_c =arcsin(n₂/n₁)።

።

ይህ እኩልነት ከሁለተኛው የማጣቀሻ ህግ በቀጥታ ይከተላል።

በሁለቱም ግልጽ ሚዲያዎች የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ስርጭት v₁እና v₂ ከታወቀ ዋናው አንግል በሚከተለው ቀመር ይሰላል፡

θ_c =arcsin(v₁/v₂)።

።

የውስጣዊ አጠቃላይ ነጸብራቅ ዋናው ሁኔታ በትንሹ ጥቅጥቅ ባለ በተከበበ በጨረር ጥቅጥቅ ባለ መካከለኛ ክፍል ውስጥ ብቻ መኖሩ እንደሆነ መረዳት አለበት። ስለዚህ, በተወሰኑ ማዕዘኖች, ከባህር ወለል የሚመጣው ብርሃን ከውሃው ወለል ላይ ሙሉ በሙሉ ሊንጸባረቅ ይችላል, ነገር ግን ከአየር ላይ በማንኛውም ማዕዘን ላይ, ጨረሩ ሁልጊዜ ወደ ውሃው ዓምድ ውስጥ ዘልቆ ይገባል.

የጠቅላላ ነጸብራቅ ውጤት የት ነው የታየው እና የተተገበረው?

የውስጣዊ አጠቃላይ ነጸብራቅ ክስተት አጠቃቀም በጣም ታዋቂው ምሳሌ ፋይበር ኦፕቲክስ ነው። ሃሳቡ ከመገናኛ ብዙሃን ወለል ላይ ባለው 100% የብርሃን ነጸብራቅ ምክንያት የኤሌክትሮማግኔቲክ ኃይል በዘፈቀደ ረጅም ርቀት ላይ ያለምንም ኪሳራ ማስተላለፍ ይቻላል. በውስጡ የውስጥ ክፍል የተሠራበት የፋይበር ኦፕቲክ ኬብል የሚሠራው ቁሳቁስ ከከባቢው ቁሳቁስ የበለጠ ከፍተኛ የኦፕቲካል ጥግግት አለው። እንዲህ ዓይነቱ ጥንቅር የአጠቃላይ ነጸብራቅ ውጤቱን ለብዙ የአደጋ ማዕዘኖች በተሳካ ሁኔታ ለመጠቀም በቂ ነው።

የሚያብረቀርቁ የአልማዝ ገጽታዎች የጠቅላላ ነጸብራቅ ውጤት ዋና ምሳሌ ናቸው። የአልማዝ የማጣቀሻ መረጃ ጠቋሚ 2.43 ነው ፣ በጣም ብዙ የብርሃን ጨረሮች ፣ የጌጣጌጥ ድንጋይ መምታት ፣ ልምድ።ከመውጣትዎ በፊት ብዙ ሙሉ ነጸብራቅ።