ኦፕቲክስ ከቀደምቶቹ የፊዚክስ ቅርንጫፎች አንዱ ነው። ከጥንቷ ግሪክ ጀምሮ ፣ ብዙ ፈላስፋዎች እንደ ውሃ ፣ ብርጭቆ ፣ አልማዝ እና አየር ባሉ የተለያዩ ግልፅ ቁሶች ውስጥ የመንቀሳቀስ እና የብርሃን ስርጭት ህጎችን ይፈልጋሉ ። ይህ መጣጥፍ በአየር አየር ጠቋሚ ላይ በማተኮር የብርሃን ነጸብራቅ ክስተትን ያብራራል።
የብርሃን ጨረሩ መበታተን የሚያስከትለው ውጤት
በህይወቱ ውስጥ ያለ እያንዳንዱ ሰው ወደ ማጠራቀሚያው ታች ወይም አንድ ብርጭቆ ውሃ ሲመለከት የዚህ ተፅእኖ መገለጫ በመቶዎች የሚቆጠሩ ጊዜያት አጋጥሞታል። በተመሳሳይ ጊዜ፣ የውሃ ማጠራቀሚያው እንደ እውነቱ ጥልቅ አይመስልም፣ እና በአንድ ብርጭቆ ውሃ ውስጥ ያሉ ነገሮች የተበላሹ ወይም የተሰበሩ ይመስላሉ።
የብርሃን ጨረሩ የንፀባረቅ ክስተት በሁለት ግልፅ ቁሶች መካከል ያለውን ግንኙነት ሲያቋርጥ በሪክቲሊናዊ አቅጣጫው ላይ መቋረጥ ነው። ብዙ ቁጥር ያላቸውን የሙከራ መረጃዎች በማጠቃለል፣ በ17ኛው ክፍለ ዘመን መጀመሪያ ላይ፣ ሆላንዳዊው ዊሌብሮርድ ስኔል የሒሳብ አገላለጽ ተቀበለ።ይህንን ክስተት በትክክል የገለፀው. ይህ አገላለጽ ብዙውን ጊዜ በሚከተለው ቅጽ ነው የተጻፈው፡
1ኃጢአት(θ1)=n2ኃጢአት(θ 2)=const.
እዚህ n1፣ n2 በተዛማጅ ቁስ ውስጥ ያሉ ፍፁም አንፀባራቂ የብርሃን ኢንዴክሶች ናቸው፣ θ1እና θ2 - በአደጋው እና በተቆራረጡ ጨረሮች መካከል ያሉ ማዕዘኖች እና በበይም እና በዚህ አይሮፕላን መገናኛ ነጥብ በኩል የሚሳለው ወደ በይነገጽ አውሮፕላን።
ይህ ቀመር የስኔል ወይም የስኔል-ዴካርት ህግ ይባላል (በቀረበው ፎርም የፃፈው ፈረንሳዊው ነበር፣ ሆላንዳዊው ግን ሳይን ሳይሆን የርዝመት አሃዶችን ተጠቅሟል)።
ከዚህ ፎርሙላ በተጨማሪ፣ የመገለባበጥ ክስተት በሌላ ህግ ይገለጻል፣ እሱም በተፈጥሮው ጂኦሜትሪክ ነው። በአውሮፕላኑ ላይ ቀጥ ያለ ምልክት የተደረገበት እና ሁለት ጨረሮች (የተከለከሉ እና የተከሰቱ) በአንድ አውሮፕላን ውስጥ በመዋተታቸው ላይ ነው።
ፍጹም አንጸባራቂ መረጃ ጠቋሚ
ይህ ዋጋ በSnell ቀመር ውስጥ ተካትቷል እና እሴቱ ጠቃሚ ሚና ይጫወታል። በሂሳብ ደረጃ፣ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n ከቀመር ጋር ይዛመዳል፡
n=c/v.
ምልክቱ ሐ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች በቫኩም ውስጥ ያለው ፍጥነት ነው። በግምት 3108m/s ነው። እሴቱ v በመካከለኛው ውስጥ ያለው የብርሃን ፍጥነት ነው. ስለዚህ፣ የማጣቀሻ ኢንዴክስ አየር አልባ ቦታን በተመለከተ በመገናኛ ውስጥ ያለውን የብርሃን ፍጥነት የመቀነሱን መጠን ያንፀባርቃል።
ከላይ ካለው ቀመር ሁለት ጠቃሚ እንድምታዎች አሉ፡
- እሴት n ሁል ጊዜ ከ1 ይበልጣል (ለቫክዩም እኩል ነው)፤
- ይህ ልኬት የሌለው መጠን ነው።
ለምሳሌ የአየር ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ 1.00029 ሲሆን ለውሃ ደግሞ 1.33 ነው።
የማጣቀሻ መረጃ ጠቋሚ ለአንድ የተወሰነ መካከለኛ ቋሚ እሴት አይደለም። እንደ ሙቀቱ ይወሰናል. ከዚህም በላይ ለእያንዳንዱ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ድግግሞሽ የራሱ ትርጉም አለው. ስለዚህ፣ ከላይ ያሉት አሃዞች ከ20 oC የሙቀት መጠን እና ከሚታየው ስፔክትረም ቢጫ ክፍል ጋር ይዛመዳሉ (የሞገድ ርዝመት 580-590 nm)።
የ n ዋጋ በብርሃን ድግግሞሽ ላይ ያለው ጥገኝነት ነጭ ብርሃን በፕሪዝም ወደ በርካታ ቀለሞች ሲበሰብስ እንዲሁም በከባድ ዝናብ ወቅት በሰማይ ላይ ቀስተ ደመና ሲፈጠር ይገለጻል።
በአየር ላይ ያለው የብርሃን አንፀባራቂ መረጃ ጠቋሚ
እሱ አስቀድሞ ከላይ ተሰጥቷል (1, 00029)። የአየር ማቀዝቀዣ ኢንዴክስ በአራተኛው የአስርዮሽ ቦታ ከዜሮ የሚለይ በመሆኑ ተግባራዊ ችግሮችን ለመፍታት ከአንድ ጋር እኩል ሊቆጠር ይችላል. n ለአየር ከአንድነት ትንሽ ልዩነት ብርሃን በተግባር በአየር ሞለኪውሎች አይዘገይም መሆኑን ያሳያል, ይህም በአንጻራዊ ሁኔታ ዝቅተኛ ጥግግት ጋር የተያያዘ ነው. ስለዚህ የአየሩ አማካይ ጥግግት 1.225 ኪ.ግ/ሜ3 ማለትም ከንፁህ ውሃ ከ800 እጥፍ በላይ ቀላል ነው።
አየር ኦፕቲካል ቀጭን መካከለኛ ነው። በቁስ ውስጥ ያለውን የብርሃን ፍጥነት የመቀነሱ ሂደት የኳንተም ተፈጥሮ ሲሆን በቁስ አካል አተሞች የፎቶን ልቀትን እና ልቀትን ከሚፈጽሙ ተግባራት ጋር የተያያዘ ነው።
በአየሩ ስብጥር ላይ የሚደረጉ ለውጦች (ለምሳሌ በውስጡ ያለው የውሃ ትነት ይዘት መጨመር) እና የሙቀት መጠኑ በጠቋሚው ላይ ከፍተኛ ለውጥ ያመጣል።ነጸብራቅ የሚገርመው ምሳሌ በበረሃ ውስጥ ያለው ሚራጅ ተጽእኖ ነው፣ይህም የሚከሰተው የአየር ንብርቦቹ የተለያየ የሙቀት መጠን ባላቸው የማጣቀሻ ኢንዴክሶች ልዩነት ነው።
የመስታወት-አየር በይነገጽ
ብርጭቆ ከአየር የበለጠ ጥቅጥቅ ያለ መካከለኛ ነው። ፍፁም አንጸባራቂ ኢንዴክስ እንደ መስታወት አይነት ከ1.5 እስከ 1.66 ይደርሳል። የ1.55 አማካኝ ዋጋን ከወሰድን በአየር መስታወት መገናኛ ላይ ያለው የጨረራ ንፅፅር ቀመርን በመጠቀም ማስላት ይቻላል፡
ኃጢአት(θ1)/sin(θ2)=n2/ n1=n21=1, 55.
እሴቱ n21 የአየር - መስታወት አንጻራዊ ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ ይባላል። ጨረሩ ከመስታወቱ ውስጥ ወደ አየር ከወጣ፣ የሚከተለው ቀመር ጥቅም ላይ መዋል አለበት፡-
ኃጢአት(θ1)/sin(θ2)=n2/ n1=n21=1/1, 55=0, 645.
በኋለኛው ሁኔታ ያለው የጨረር አንግል ከ90o ጋር እኩል ከሆነ ከሱ ጋር የሚዛመደው የክስተቱ አንግል ወሳኝ ይባላል። ለድንበር ብርጭቆ - አየር ይህ ነው:
θ1=arcsin(0, 645)=40, 17o.
ጨረሩ ከ40፣ 17o በላይ ባለው የብርጭቆ-አየር ወሰን ላይ የሚወድቅ ከሆነ፣ ሙሉ በሙሉ ተመልሶ ወደ መስታወቱ ይንጸባረቃል። ይህ ክስተት "ጠቅላላ የውስጥ ነጸብራቅ" ይባላል።
ወሳኙ አንግል ጨረሩ ጥቅጥቅ ካለ መካከለኛ (ከመስታወት ወደ አየር፣ ግን በተቃራኒው አይደለም) ሲንቀሳቀስ ብቻ ነው።