Optics yog ib qho ntawm cov ceg qub tshaj plaws ntawm physics. Txij li thaum ancient tim Nkij teb chaws, ntau philosophers tau xav nyob rau hauv txoj cai ntawm kev txav thiab propagation ntawm lub teeb nyob rau hauv ntau yam pob tshab ntaub ntawv xws li dej, iav, pob zeb diamond thiab huab cua. Kab lus no tham txog qhov tshwm sim ntawm lub teeb refraction, tsom mus rau qhov ntsuas qhov ntsuas ntawm huab cua.
Qhov cuam tshuam ntawm kev cuam tshuam ntawm lub teeb beam
Txhua tus hauv nws lub neej tau ntsib ntau pua zaus nrog qhov tshwm sim ntawm qhov tshwm sim thaum nws ntsia hauv qab ntawm lub pas dej lossis ntawm ib khob dej nrog qee yam khoom tso rau hauv. Nyob rau tib lub sijhawm, lub reservoir tsis zoo li tob npaum li nws tiag tiag, thiab cov khoom hauv khob dej zoo li deformed lossis tawg.
Qhov tshwm sim ntawm qhov cuam tshuam ntawm lub teeb pom kev zoo yog qhov tawg ntawm nws txoj hauv kev rectilinear thaum nws hla qhov sib cuam tshuam ntawm ob cov ntaub ntawv pob tshab. Ua kom tiav ntau cov ntaub ntawv sim, thaum pib ntawm lub xyoo pua 17th, Dutchman Willebrrord Snell tau txais kev qhia lej,uas tau piav qhia meej txog qhov tshwm sim no. Cov lus no feem ntau yog sau rau hauv daim ntawv hauv qab no:
1sin(θ1)=n2sin(θ 2)=const.
Ntawm no 1, n2 yog qhov ntsuas qhov tsis pom tseeb ntawm lub teeb hauv cov khoom siv sib xws, θ 1and θ 2 - lub kaum sab xis ntawm qhov xwm txheej thiab cov kab hluav taws xob refracted thiab lub perpendicular mus rau lub dav hlau interface, uas yog kos los ntawm kev sib tshuam ntawm cov nqaj thiab lub dav hlau no.
Cov qauv no yog hu ua Snell's lossis Snell-Descartes 'txoj cai (nws yog tus neeg Fab Kis uas tau sau nws hauv daim ntawv qhia, thaum Dutchman siv tsis yog sines, tab sis qhov ntev).
Dhau li ntawm cov qauv no, qhov tshwm sim ntawm kev cuam tshuam yog piav qhia los ntawm lwm txoj cai, uas yog geometric hauv xwm. Nws nyob rau hauv qhov tseeb hais tias lub cim perpendicular rau lub dav hlau thiab ob rays (refracted thiab xwm txheej) nyob rau hauv tib lub dav hlau.
Txoj kev ntsuas qhov ntsuas tsis txaus ntseeg
Tus nqi no suav nrog Snell formula, thiab nws tus nqi ua lub luag haujlwm tseem ceeb. Kev ua lej, qhov ntsuas qhov taw qhia n sib raug rau cov qauv:
n=c/v.
Lub cim c yog qhov nrawm ntawm electromagnetic nthwv dej hauv lub tshuab nqus tsev. Nws yog kwv yees li 310 8 m / s. Tus nqi v yog qhov ceev ntawm lub teeb nyob rau hauv nruab nrab. Yog li, qhov refractive index qhia txog qhov txo qis ntawm lub teeb hauv nruab nrab nrog rau qhov chaw tsis muaj cua.
Muaj ob qhov cuam tshuam tseem ceeb los ntawm cov qauv saum toj no:
- tus nqi n ib txwm ntau dua 1 (rau lub tshuab nqus tsev nws sib npaug rau ib qho);
- qhov no yog qhov tsis muaj nuj nqis.
Piv txwv li, qhov ntsuas huab cua yog 1.00029, thaum dej nws yog 1.33.
Qhov ntsuas qhov ntsuas tsis zoo tsis yog tus nqi tas li rau ib qho nruab nrab. Nws nyob ntawm qhov kub thiab txias. Ntxiv mus, rau txhua zaus ntawm electromagnetic yoj, nws muaj nws lub ntsiab lus. Yog li, cov duab saum toj no sib haum mus rau qhov kub ntawm 20 o C thiab qhov daj ntawm qhov pom spectrum (wavelength yog li 580-590 nm).
Qhov kev vam khom ntawm tus nqi ntawm n ntawm qhov zaus ntawm lub teeb yog tshwm sim hauv kev puas tsuaj ntawm lub teeb dawb los ntawm lub prism rau hauv ntau xim, nrog rau kev tsim tus zaj sawv saum ntuj thaum los nag hnyav.
Refractive index of light in air
Nws tus nqi twb tau muab rau saum toj no (1,00029). Txij li thaum lub refractive index ntawm huab cua sib txawv tsuas yog nyob rau hauv lub thib plaub decimal qhov chaw los ntawm xoom, ces rau kev daws teeb meem, nws yuav muab suav hais tias sib npaug zos rau ib tug. Qhov sib txawv me me ntawm n rau huab cua los ntawm kev sib sau qhia tau hais tias lub teeb yog xyaum tsis qeeb los ntawm huab cua molecules, uas cuam tshuam nrog nws qhov ntom ntom. Yog li, qhov nruab nrab ntom ntom ntawm huab cua yog 1.225 kg / m 3, uas yog, nws yog ntau dua 800 npaug ntawm cov dej tshiab.
Cua yog qhov nruab nrab ntawm qhov muag pom. Cov txheej txheem ntawm kev qeeb qeeb ntawm lub teeb ntawm lub teeb hauv cov khoom yog ntawm quantum xwm thiab cuam tshuam nrog kev ua haujlwm ntawm kev nqus thiab emission ntawm photons los ntawm atoms ntawm teeb meem.
Kev hloov pauv hauv huab cua (piv txwv li, nce cov ntsiab lus ntawm cov dej vapor hauv nws) thiab kev hloov pauv hauv qhov kub thiab txias ua rau muaj kev hloov pauv tseem ceeb hauv qhov ntsuasrefraction. Ib qho piv txwv zoo tshaj yog cov nyhuv mirage nyob rau hauv cov suab puam, uas tshwm sim vim qhov sib txawv ntawm cov refractive indices ntawm huab cua txheej nrog kub sib txawv.
iav-air interface
iav yog qhov nruab nrab ntau dua li huab cua. Nws qhov ntsuas qhov tsis pom tseeb yog li ntawm 1.5 txog 1.66, nyob ntawm seb hom iav. Yog tias peb coj tus nqi nruab nrab ntawm 1.55, ces qhov cuam tshuam ntawm lub teeb ntawm lub iav-iav interface tuaj yeem suav nrog cov qauv:
sin(θ1)/sin(θ2)=n2/ n1=n21=1, 55.
Tus nqi n21 yog hu ua tus txheeb ze refractive index ntawm huab cua - iav. Yog tias lub teeb tawm ntawm lub khob mus rau saum huab cua, ces yuav tsum siv cov qauv hauv qab no:
sin(θ1)/sin(θ2)=n2/ n1=n21=1/1, 55=0, 645.
Yog tias lub kaum sab xis ntawm lub nqaj refracted nyob rau hauv cov ntaub ntawv tom kawg yuav sib npaug rau 90o, ces lub kaum sab xis ntawm qhov xwm txheej raug hu ua qhov tseem ceeb. Rau cov iav ciam teb - huab cua nws yog:
θ1=arcsin(0, 645)=40, 17o.
Yog hais tias lub beam yuav poob rau ntawm iav-cua ciam teb nrog cov kaum ntau dua 40, 17 o, ces nws yuav rov qab mus rau hauv iav. Qhov tshwm sim no yog hu ua "tag nrho cov kev xav sab hauv".
Lub kaum ntse ntse tshwm sim tsuas yog thaum lub nqaj txav los ntawm qhov nruab nrab ntom ntom (los ntawm iav mus rau huab cua, tab sis tsis ua rau lwm tus).
