ஸ்னெல்லின் ஒளி விலகல் விதி
ஒளி, ஒரு கண்ணாடி பொருளிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு செல்லும்போது, எல்லையில் வளைகிறது — இது ஒளி விலகல் என்று அழைக்கப்படுகிறது. ஒரு அடர்த்தியான பொருளில் நுழையும்போது ஒளி செங்குத்துக் கோட்டை (மேற்பரப்புக்கு செங்குத்தான ஒரு கற்பனை கோடு) நோக்கி வளைகிறது, ஒரு குறைந்த அடர்த்தி பொருளில் நுழையும்போது செங்குத்துக் கோட்டிலிருந்து விலகுகிறது.
சூத்திரம்
n₁ · sin θ₁ = n₂ · sin θ₂
- n₁ — ஒளி விலகல் எண் (unitless): முதல் பொருள் ஒளியை எவ்வளவு மெதுவாக்குகிறது
- θ₁ — படுகோணம் (°): வரும் கதிரின் கோணம், செங்குத்துக் கோட்டிலிருந்து அளக்கப்படுகிறது
- n₂ — ஒளி விலகல் எண் (unitless): இரண்டாவது பொருள் ஒளியை எவ்வளவு மெதுவாக்குகிறது
- θ₂ — ஒளி விலகல் கோணம் (°): இரண்டாவது பொருளுக்குள் வளைந்த கதிரின் கோணம், செங்குத்துக் கோட்டிலிருந்து அளக்கப்படுகிறது
தீர்க்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டு
ஒரு ஒளிக் கதிர், ஒரு தெரியாத திரவத்தின் மேற்பரப்பு வழியாக நழுவுகிறது, செங்குத்துக் கோட்டிலிருந்து தொண்ணூறு டிகிரியில் நுழைந்து, திரவத்திற்குள் செங்குத்துக் கோட்டிலிருந்து முப்பது டிகிரிக்கு வளைகிறது. திரவத்தின் ஒளி விலகல் எண் என்ன?
- n₁ = 1 (air)
- θ₁ = 90°
- θ₂ = 30°
- n₂ = (n₁ · sin θ₁) / sin θ₂
- n₂ = (1 · sin 90°) / sin 30° = (1 × 1) / 0.5
n₂ = 2
உங்களைச் சோதியுங்கள்
இந்த திரவத்திற்கு ஒளி விலகல் எண் 2 உள்ளது. அதற்குள் பயணிக்கும் ஒளி, மேற்பரப்பைத் தாக்கி, காற்றுக்குள் திரும்பத் தப்ப முயற்சிக்கிறது. முழு உள் எதிரொளிப்புக்கான மாறுநிலைக் கோணத்தின் சைன் என்ன?
- சரியான விடை: 0.5
- 2
- 1
சரி! sin θc = n₁ / n₂ = 1 / 2 = 0.5, இது 30 டிகிரி மாறுநிலைக் கோணம்.
இப்போது திரவம் மிக அடர்த்தியானது, ஒளி விலகல் எண் 2-க்கு பதிலாக 4 என்று வைத்துக்கொள்ளுங்கள். ஒளி மீண்டும் தொண்ணூறு டிகிரியில் நழுவுகிறது. முந்தையதுடன் ஒப்பிடும்போது, விலகும் கதிர் செங்குத்துக் கோட்டிற்கு நெருங்கியதாவா தூரத்திலவா வளைகிறது?
- செங்குத்துக் கோட்டிலிருந்து தூரத்தில்
- சரியான விடை: செங்குத்துக் கோட்டிற்கு நெருங்கியதாக
- மாற்றம் இல்லை
ஆம் — ஒரு அடர்த்தியான ஊடகம் ஒளியை அதிகமாக வளைக்கும்: sin θ₂ = 1 / 4 = 0.25, முன்பு நாங்கள் கண்டறிந்த 30 டிகிரியை விட சிறிய கோணம்.
இதை எங்கே காண்கிறீர்கள்
தண்ணீர் கிளாஸில் ஒரு பென்சில் மேற்பரப்பில் உடைந்ததாகத் தெரிகிறது, ஒரு குளம், மேடையிலிருந்து தெரிவதை விட ஆழமானது — இரண்டும் ஒளி, தண்ணீரிலிருந்து காற்றில் கடக்கும்போது வளைவதாகும். பானத்தில் உள்ள ஒரு ஸ்ட்ரா, பக்கத்திலிருந்து அதே தந்திரத்தைச் செய்கிறது: நீர் கோட்டுக்கு மேலே ஒரு வழியில் சுட்டிக்காட்டும், கீழே வேறு வழியில்.
பொதுவான தவறுகள்
திசை தவறு: அடர்த்தியான பொருளில் நுழையும் ஒளி செங்குத்துக் கோட்டை நோக்கி வளைகும் — ஒரு பெரிய விலகல் எண் sin θ₂-ஐ இழுக்கும் (n = 4 பொருளில் நழுவும் படுகோணத்தில் நுழைவது sin θ₂ = 1/4 = 0.25 தரும்), எனவே கதிர் செங்குத்துக் கோட்டை குறைவாக அல்ல, அதிக இறுக்கமாக பிடிக்கும். பின்னர் முழு உள் எதிரொளிப்பு ஒரே வழியில் மட்டுமே நடக்கும்: அடர்த்தியானதிலிருந்து குறைந்த அடர்த்திக்கு தப்ப முயற்சிக்கும் ஒளிக்கு இது நிகழ்கிறது, மற்றும் மாறுநிலைக் கோணத்தின் சைன் வெறுமனே விலகல் எண் விகிதம், sin θc = n₂ / n₁ — காற்றில் விலகல் எண் 2 க்கு, 1/2 = 0.5.
இது எவ்வாறு இணைகிறது
ஒளி விலகல், முழு ஒளியியல் தொகுதியின் வேலைக்குத் தள்ளாத குதிரை: ஒரு வில்லை, அதன் வளைந்த மேற்பரப்புகள் ஒவ்வொரு கதிரையும் ஒரு புள்ளியில் சந்திக்க இந்த விதியால் விலக்கும் வகையில் வடிவமைக்கப்பட்ட கண்ணாடி மட்டுமே, மற்றும் அதே வளைவு, அடுத்து கண்ணாடியின் இரட்டை சமன்பாட்டில் பிம்பங்களை உருவாக்குகிறது. இயற்பியல் ரீதியாக, ஒளி அடர்த்தியான பொருளில் மெதுவாகும்போது வளைகிறது — அலைகள் தொகுதியின் அலை தொடர்பு, திசைக்காக மாற்றப்படும் வேகம்.