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Reflexion und Brechung

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Licht reflektiert und bewegt sich mit unterschiedlicher Geschwindigkeit und Richtung, oder bricht, je nach Material, durch das es propagiert wird, verursacht viele interessante optische Phänomene.

Trifft ein Lichtstrahl die Oberfläche von Glas-Block, ändert ein Teil davon Richtung an der Schnittstelle in das Medium zurück, von dem sie stammen; Dies spiegelt. Und der Rest des Lichts ändert seine Richtung an der Schnittstelle und reist durch die Riegel aus Glas, Energie und Impuls zu sparen; Dies ist Brechung.

Linsen in optischen Systemen wie Mikroskope gefunden der Reflexion und Refraktion verwenden, um Bilder zu erstellen, die vom menschlichen Auge wahrgenommen werden kann.

Hier besprechen wir zunächst die Prinzipien und Parameter der Reflexion und Refraktion. Dann zeigen wir diese Phänomene in einem System, wo Luft und Wasser die beiden Medien sind. Als nächstes untersuchen wir die Möglichkeiten, in denen Objektive Bilder, gefolgt von ein paar Anwendungen im Bereich der Optik zu erstellen.

Um die Prinzipien und Parameter der Reflexion und Lichtbrechung zu verstehen, lassen Sie uns wählen Sie zwei Medien - Wasser und Luft.

Der erste wichtige Parameter zu beachten ist 'Brechungsindex", ' n ' - ein Merkmal des Mediums durch das Licht reist. Es ist definiert als das Verhältnis zwischen der Geschwindigkeit von Licht im Vakuum, "C", um die Lichtgeschwindigkeit im Medium, 'V'. Da die n der Luft geringer als Wasser ist, reist Licht langsamer durch Wasser im Vergleich zu Luft.

Lassen Sie uns jetzt nehmen Sie an, dass die zwei Medien, Wasser und Luft, entlang einer Schnittstelle miteinander in Kontakt sind.

Jetzt wenn Licht Reisen aus Wasser, Luft und Hits, die die Schnittstelle, einige davon reflektiert wird an der Schnittstelle, und die verbleibenden ist gebrochen oder verbogen durch einen Winkel, der die Brechungsindizes der beiden Medien abhängt. Reflexion und Refraktion sind auch ein anderer Parameter - Einfallswinkel oder θi abhängig.

Dies ist der Winkel zwischen das einfallende Licht und der normalen, die Luft-Wasser-Grenzfläche im Inneren das erste Medium, Wasser. Der "Winkel der Reflexion" wird zwischen das reflektierte Licht und der gleichen normalen innen das erste Medium, Wasser, gemessen und ist der Einfallswinkel gleich. Während der 'Winkel der Brechung' oder θr der Winkel zwischen das gebrochene Licht und die normale Luft-Wasser-Schnittstelle in das zweite Medium Luft ist.

Der Winkel der Brechung ist somit abhängig vom Einfallswinkel und der Brechungsindizes der beiden Medien. Die Brechung oder Snell Gesetz stellt eine Beziehung zwischen all diese Parameter.

Nun, wenn der Einfallswinkel langsam erhöht wird, an einer Stelle scheint das Licht entlang der Grenzfläche Wasser-Luft, und der Winkel der Brechung wird gleich 90 Grad. Diesem Einfallswinkel ist der "Grenzwinkel" genannt. Beachten Sie, dass es nur passieren kann, wenn der Brechungsindex des Mediums erste größer ist als der zweite.

Unter diesem gleichen Zustand wenn der Einfallswinkel gesteigert wird dann der Lichtstrahl so scharf gebrochen, dass es eigentlich komplett zurück in das erste Medium reflektiert das Licht stammt. Dieses Phänomen nennt man Totalreflexion.

Nach der Überprüfung der Parameter, die Reflexion und Refraktion beeinflussen, mal sehen, wie ein Experiment in einem Physiklabor durchführen, die diesen Grundsätzen überprüft. Sammeln Sie alle notwendigen Materialien und Ausrüstung, einschließlich einen spezialisierten Brechung Tank mit einem Lichtstrahl.

Füllen Sie eine Hälfte des Brechung Tanks mit Wasser. Schalten Sie den Lichtstrahl und lenken Sie den Strahl in die Hälfte des Tanks mit Wasser gefüllt.

Mit einem Winkelmesser, der Einfallswinkel des Lichtstrahls messen oder der Winkel gemessen im Wasser zwischen den Lichtstrahl und die normale Luft-Wasser-Grenzfläche. Auch messen Sie der Winkel der Brechung oder der Winkel gemessen in Luft zwischen den Lichtstrahl und die normale Luft-Wasser-Grenzfläche

Jetzt, mit zunehmender der Einfallswinkel ist einen Punkt erreicht, an dem der Lichtstrahl entlang der Luft-Wasser-Grenzfläche wird angezeigt. Notieren Sie sich diese Einfallswinkel, wie es der Grenzwinkel für Totalreflexion.

Weiter zu den Einfallswinkel zu erhöhen, durch Drehen gegen den Uhrzeigersinn Lichtquelle. Der gebrochene Strahl wird nun vollständig ins Wasser demonstrieren Totalreflexion reflektiert.

Anschließend verschieben Sie die Lichtquelle, sodass der Strahl die Luft-Hälfte des Tanks zuerst betritt vor der Reise ins Wasser. Wiederholen Sie das Protokoll für den neuen Pfad der Lichtstrahl für verschiedene Winkel der Inzidenz und zeichnen Sie der entsprechenden Winkel der Brechung auf.

Jetzt reden wir über Objektive, die Reflexion und Brechung des Lichts erstelle echte und virtuelle Bilder von Objekten nutzen. Alle Objektive haben ob konvex oder konkav, eine Brennweite "f", die die Entfernung von der Linse ist an dem Lichtstrahlen aus unendlich weit weg nach dem Durchgang durch das Objektiv fokussiert werden. Für konvexe Linsen f ist positiv und für konkave Linsen f negativ.

Wenn ein Objekt vor dem Objektiv platziert ist, wird ein Bild erstellt. "Dünne Linse Gleichung", stellt eine mathematische Beziehung zwischen der Brennweite 'f', der Abstand zwischen dem Objekt und dem Objektiv ' o ', und der Abstand zwischen der Linse und das Bild 'ich'.

Es ist diese mathematischen Bild-Abstand "i", die uns mitteilt, ob ein Bild von der Linse gebildet real oder virtuell ist. Wenn die mathematisch berechnete 'i' positiv ist dann das Bild gebildet wird real sein, und wenn es negativ ist das Bild werden virtuelle.

Für eine konvexe Linse wenn die Objektentfernung ' o' ist größer als die Brennweite 'f', die mathematisch berechnete Bild Abstand 'ich' wird positiv sein und ein reelles Bild entsteht. Dies ist aufgrund der physikalischen Konvergenz der Lichtstrahlen, die aus dem Objekt, wie das Bild von einer Kamera oder einem Mikroskop erfasst stammen.

Jedoch, wenn die Objektentfernung ' o' ist kleiner als die Brennweite 'f', die mathematisch berechnete Bild-Abstand "i" ist negativ und ein virtuelles Abbild entsteht. Und zwar deshalb, weil die Lichtstrahlen scheinen konvergieren, aber tatsächlich physisch voneinander abweichen, und unsere Augen ein Ausgangspunkt für sie konstruieren. Dies ist im Falle einer Lupe beobachten, wo ein vergrößertes virtuelles Bild entsteht.

Für konkave Linsen die Lichtstrahlen, die von dem Objekt kommen durch das Objektiv passieren und immer auseinander. So die berechneten 'ich' ist immer negativ und das erstellte Bild wird immer virtueller.

In diesem Abschnitt werden wir die Bildung von realen und virtuellen Bilder mit einfachen konvexen und konkaven Linsen überprüfen. Sammle die notwendigen Baumaterialien, nämlich einer konvexen Linse, eine konkave Linse, ein weißes Blatt Papier, ein kleines unverwechselbares Objekt und eine Klammer um das Papier senkrecht halten

Legen Sie zunächst, die konvexe Linse zwischen dem Objekt und das Stück Papier. Stellen Sie sicher, dass sie alle in Linie und auf gleicher Höhe sind.

Verschieben Sie das Objekt und Papier herum bis ein scharfes Bild des Objekts auf dem Papier erscheint. Dieses Bild auf dem Papier zu sehen ist ein reelles Bild, wie es auf einem Bildschirm erfasst werden kann.

Nun messen Sie den Abstand von der Linse zum Objekt und von der Linse auf das Papier. Verwenden Sie die dünne Linse-Gleichung um zu bestimmen, die Brennweite des Objektivs.

Als nächstes legen Sie das Papier beiseite und verschieben Sie das Objekt näher an der Linse, bis der Abstand zwischen der Linse und das Objekt kleiner als die Brennweite des Objektivs ist. Durch das Objektiv schauen Sie und beobachten Sie das Bild.

Ersetzen Sie die konvexe Linse mit einer konkaven Linse. Durch die konkave Linse schauen Sie und beobachten Sie die demagnified virtuelles Bild.

Nun, da wir das experimentelle Protokoll abgeschlossen haben, betrachten wir die gewonnenen Daten zu analysieren. Im ersten Experiment haben wir vom Einfallswinkel und der Winkel der Brechung an der Luft-Wasser-Grenzfläche gemessen.

Durch die Verwendung der Snell-Gesetz und ersetzen die Werte für diese Winkel in die Gleichung, zusammen mit der Brechungsindex der Luft, berechnen wir den Brechungsindex des Wassers, die herauskommt, 1,33 sein.

Diese Berechnung kann dann für die verschiedenen Vorfall und Brechung Winkel wiederholt werden. Der Durchschnitt der berechneten Brechungsindizes wird eine genauere Messung des Brechungsindex von Wasser bieten.

Wir können auch der Grenzwinkel für Totalreflexion mit Snell Gesetz berechnen. Dies ist der Einfallswinkel, bei der Brechung Winkel 90 Grad entspricht. Ordnen Sie diese Gleichung für kritischen Winkel zu lösen.

Mit dem zuvor berechneten Durchschnitt für den Brechungsindex des Wassers, Snell Gesetz sagt voraus, dass der Grenzwinkel der Inzidenz 48,8 Grad ist. Dies ist sehr nah an der Winkel gemessen experimentell überprüfen so Snell Gesetz.

Wenn der Lichtstrahl von Luft zu Wasser projiziert wird, tritt Totalreflexion nicht auch im Winkel größer als 48,8 Grad, wie Licht von einem Medium der niedrigeren Index zu höheren jetzt unterwegs ist.

Im Experiment mit den Linsen die dünne Linse Gleichung zeigt, dass für ein Objektabstand von 11,02 Zentimeter von der Linse und ein Bild-Abstand von ca. 9,21 Zentimetern, die Brennweite des Objektivs ist ca. 5,02 Zentimeter.

In dem Fall, wo das Objekt wird durch eine konvexe Linse, in einem Abstand von weniger als seine Brennweite beobachtet, wird eine vergrößerte Version des Objekts beobachtet. Dies ist ein virtuelles Bild, wie dieses Bild auf einem Bildschirm kann nicht erfasst werden. Ebenso wird bei der Verwendung der konkaven Linse ein demagnified virtuelles Abbild des Objekts beobachtet.

Optik, insbesondere optische Linsen wird in allen Lebensbereichen von Fotografie zu medizinischer Bildgebung für das menschliche Auge verwendet.

Optische Fasern sind für die Datenübertragung in vielen heutigen Anwendungen wie Übertragung von Telefonsignalen verwendet. Diese Fasern bestehen aus einem Kern, Verkleidung, und eine äußere Schutzschicht oder Puffer und anderen Stärken lagen.

Die Verkleidung führt die Daten in Form von Lichtimpulsen entlang der Kern mit der Methode der Totalreflexion. Diese Eigenschaft der Datenübertragung ermöglicht Faser optische Kameras von Ärzten verwendet, auf engstem Raum im menschlichen Körper anzeigen.

Mikroskopie ist das Gebiet der Mikroskopie Objekte anzeigen, die für das bloße Auge nicht sichtbar sind. Optische oder Licht Mikroskopie geht vorbei an sichtbarem Licht, das durch gebrochen oder von der Probe durch eine einzelne oder mehrere Objektive erlauben eine vergrößerte Darstellung der Probe reflektiert. Das resultierende Bild kann direkt durch das Auge erkannt oder digital erfasst werden.

Sie habe nur Jupiters Einführung in Reflexion und Refraktion beobachtet. Sie sollten jetzt verstehen die Prinzipien der Brechung, Snell Gesetz und Totalreflexion und auch die Theorie hinter Linsen und wie sie Bilder erstellen. Wie immer vielen Dank für das ansehen!

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