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反射と屈折

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光を反映して異なる速度と方向で移動や、伝達、多くの興味深い光の現象を引き起こす材料に応じて屈折します。

一筋の光は、ガラス ブロックの表面を打つ、それの一部変更; ソースになる媒体に戻りますインターフェイスでの方向これは反射です。光の残りの部分インターフェイスでその方向を変更による省エネ ・勢い; ガラスのブロックを通過し、これは屈折です。

レンズは、光学系顕微鏡のような反射と屈折は、人間の目によって知覚されることができるイメージを作成します。

ここでは、まず原則と反射と屈折のパラメーター説明します。その後、空気と水が 2 つのメディアをシステムでこれらの現象を示します。次に、我々 はレンズが光学系の分野でいくつかのアプリケーションが続くイメージを作成する方法を検討します。

原則、反射と屈折のパラメーターを理解するには、-水と空気の 2 つのメディアを拾ってみよう。

注意してください最初のキー パラメーターは「屈折」、' n ' - 光によるメディアの特徴の旅します。真空、'c'、媒質中の光の速度の光の速度の比として定義されている 'v'。空気のnは水よりも低いため、光は空気と比べて水をゆっくりと通過します。

今 2 つの媒体は、水と空気がインターフェイスに沿って互いに接触と仮定しましょう。

今、界面、空気、インターフェイス、それのいくつかが反映されてヒットに水から旅光と屈折または 2 つの媒体の屈折率に依存する角度で曲がっているが残り。反射と屈折は入射角、または θi - 別のパラメーターに依存しています。

これは、最初の中、水の中の気液界面に入射光と法線の間の角度です。'角度の反射' との反射光と同じ通常の最初の中、水の中を調べたが入射角度に等しい。「屈折の角度 '、または θr 第二中、空気水空気インターフェイスに光の屈折と法線間の角度であるに対し

屈折の角度は入射角と 2 つの媒体の屈折率の評価に依存してします。屈折の法則またはスネルの法則は、これらすべてのパラメーター間の関係を提供します。

今、入射角がゆっくり増加する場合水空気インターフェイスに沿って表示される光一点で、屈折の角度は 90 度になります。この入射角度を「臨界角」と呼びます。それは、最初の媒体の屈折率は 2 つ目よりも大きい場合にのみ発生することができます注意してください。

この同じ条件の下での入射角度がさらに増加した場合、光のビームが屈折ので、大幅にそれが実際に完全に光の起点となる最初の中に反映されています。この現象を全反射と呼びます。

反射と屈折に影響するパラメーターを確認し、これらの原則を検証する物理学研究室で実験を実行する方法を見てみましょう。すべての必要な材料と光ビームを持つ特殊な屈折タンクを含む機器を収集します。

1 つを埋める水の屈折タンクの半分。光のビームをオンにし、水で満たされたタンクの半分にビームを直接します。

分度器を使用して、光線の入射角や角度の光ビームと海水面の法線の間水の測定値を測定します。また、屈折の角度または角度の光ビームと海水面の法線間の空気の測定値を測定します。

今、入射角が増加すると、空気-水界面で光のビームが表示されますポイントに達する。全反射の臨界角は、この入射角のメモしておきます。

次に、反時計回りに光源を回転させることにより入射角を増加し続けます。屈折梁は今完全に内部全反射を示す水に反映を取得します。

その後、光源を移動するビームではタンクの空気半分を水の中に旅行する前に最初に入るようにします。様々 な入射角の新しい光パスのプロトコルを繰り返し、対応する屈折の角度を記録します。

今レンズは、本当を作成する光の屈折と物体の仮想画像と反射の活用についてお話しましょう。すべてのレンズかどうか凸または凹面、レンズを通過した後集中されるから無限に遠く離れて元の光線でレンズからの距離である焦点距離「f」があります。凸型レンズの f が正、凹面レンズ f は負です。

レンズの前にオブジェクトを配置すると、イメージが作成されます。'薄いレンズ式', 'f' の焦点距離、オブジェクトとレンズ間の距離の間の数学的関係を提供しています 'o' は、レンズと画像間の距離 'i'。

レンズによって形成されたイメージが実際または仮想かどうかを教えてくれるこの数学的画像距離 'i' です。数学的に計算された '私' が正の場合イメージ形成リアルはされます、それが負の場合、イメージが仮想になります。

凸型レンズの場合オブジェクトの距離 'o' がより大きい焦点距離「f」、数学的に計算されたイメージの距離 'i' 正と実際イメージが形成されます。これは、カメラや顕微鏡で撮影した画像のようなオブジェクトから来る光線の物理的な収束のためです。

ただし、オブジェクトの距離 'o' が焦点距離より小さい 'f'、数学的に計算されたイメージの距離 'i' は負、虚像が形成されます。これは、収束が実際に物理的に分岐、光線が表示され、私たちの目に起源のポイントを構築するためです。これは、拡大鏡、拡大された虚像が形成される場合観察されます。

凹面レンズ オブジェクトから光線がレンズを通過し、常に発散します。したがって、'計算された私' は常に否定的な作成されたイメージは、常に仮想。

このセクションでは、現実と単純な凹凸レンズを使用して仮想イメージの形成を検証します。凸レンズ、凹レンズ、ホワイト ペーパーのシート、特徴的な小物、紙を垂直に保持するにはクランプの必要な資料を収集します。

まず、オブジェクトと一枚の紙の間の凸レンズを配置します。すべてのラインと同じ高さにいることを確認します。

オブジェクトの移動、オブジェクトのシャープな画像まで周りの紙が紙の上表示されます。紙は、このイメージは実画像を画面に取り込むことができます。

今紙にレンズから被写体にレンズからの距離を測定します。薄いレンズの同等化を使用して、レンズの焦点距離を決定します。

次に、紙を脇に置き、レンズとオブジェクト間の距離がレンズの焦点距離より小さいまでレンズに近いオブジェクトを移動します。レンズを通して見るし、イメージを観察します。

凸レンズを凹レンズに置き換えます。凹面レンズを通して見る、demagnified の仮想イメージを観察します。

今、私たちは実験的プロトコルを完了している、得られたデータを分析する方法を確認してみましょう。最初の実験での入射角度と水-空気界面で屈折の角度を測定しました。

スネルの法則を使用して空気の屈折と一緒に式にこれらの角度の値を代入する 1.33 に出てくる水の屈折を計算できます。

この計算は、様々 な事件と屈折の角度、繰り返すことができます。すべての計算の屈折率の平均は、水の屈折のより正確な測定を提供します。

我々 は、スネルの法則を用いた全反射の臨界角を計算することも。これは、屈折角が 90 度に等しい入射角です。臨界角のために解決するためにこの式を再配置します。

以前に計算された平均を使用すると、水の屈折、スネルの法則は、発生率の臨界角が 48.8 度を予測します。これは非常にスネルの法則を検証するため実験的に測定された角度の近くにあります。

水に空気から光のビームが投影されたとき、総内面反射は発生しません 48.8 度より大きい角度でも光は今以上に下位のインデックスの中から旅行。

レンズで実験、11.02 センチ レンズからのオブジェクトの距離のレンズの性質が明らかになる、9.21 センチほど、レンズの焦点距離の像距離を約 5.02 センチ。

その焦点距離よりも小さい距離で凸レンズを通してオブジェクトを観察する場所の場合、オブジェクトの拡大バージョンが観察されます。これは、画面にこの画像をキャプチャできないバーチャル映像です。同様に、凹面レンズを使用している場合は、オブジェクトの demagnified 仮想イメージが観察されます。

光学、特に光学レンズは、生活のあらゆる階層写真からを人間の目に医療画像処理で使用されます。

光ファイバーは、電話信号の伝送など、多くの現在の日アプリケーションにおけるデータ転送に使用されます。これらの繊維は、コア、クラッドと保護外装またはバッファー、およびその他の強化層で構成されます。

クラッドは、全内部反射法を用いたコアに沿って光パルスの形でデータをガイドします。データ伝送のこのプロパティは、人間の体内で限られたスペースを表示するのには、医師によって使用される繊維光学カメラを使用できます。

顕微鏡は、肉眼に目に表示されていないオブジェクトを表示するのには顕微鏡を使用してのフィールドです。光または光顕微鏡では、光を屈折、またはサンプルの拡大ビューを許可する単一または複数のレンズを通して、試料からの反射を渡す必要があります。結果のイメージは、目で直接検出またはデジタル キャプチャできます。

反射と屈折のゼウスの概要を見てきただけ。今、屈折、スネルの法則と内部全反射もレンズと画像を作成する方法の背後にある理論の原理を理解してください。いつも見てくれてありがとう!

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