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Reflexión y refracción

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Luz refleja y viaja a diferentes velocidades y dirección o refracta, dependiendo del material a través del cual está propagando, causando muchos interesantes fenómenos ópticos.

Cuando un rayo de luz incide en la superficie de un bloque de vidrio, una parte de él cambia la dirección en la interfaz para volver al medio de la cual se originó; Esto es reflejo. Y el resto de la luz cambia su dirección en la interfaz y viaja a través del bloque de vidrio para conservar energía e ímpetu; se trata de refracción.

Lentes encontraron en sistemas ópticos, como microscopios de uso de la reflexión y la refracción para crear imágenes que pueden ser percibidos por el ojo humano.

Aquí, discutiremos primero los principios y parámetros de reflexión y refracción. Entonces demostraremos estos fenómenos en un sistema donde el aire y el agua son los dos medios de comunicación. A continuación, estudiaremos las maneras en que las lentes crean imágenes, seguidos por un número de aplicaciones en el campo de la óptica.

Para entender los principios y parámetros de reflexión y refracción, nos dejan elegir dos medios - agua y aire.

El primer parámetro clave a destacar es 'índice de refracción", ' n ' - una característica del medio a través del cual la luz viaja. Se define como el cociente entre la velocidad de la luz en el vacío, c, a la velocidad de la luz en el medio, 'v'. Como el n del aire es menor que el agua, la luz viaja más lentamente a través del agua en comparación con el aire.

Ahora Supongamos que los dos medios de comunicación, agua y aire, están en contacto entre sí a lo largo de una interfaz.

Ahora cuando la luz viaja del agua al aire y golpea que la interfaz, algo de él se refleja en la interfaz, y el resto es refractado o doblado en un ángulo que depende de los índices de refracción de los dos medios de comunicación. Reflexión y refracción son también depende de otro parámetro - ángulo de la incidencia o θi.

Este es el ángulo entre la luz del incidente y la normal a la interfaz de aire-agua dentro del primer medio, agua. El 'ángulo de reflexión' se mide entre la luz reflejada y la misma normal en el primer medio, agua y es igual al ángulo de la incidencia. Mientras que el 'ángulo de refracción' θr es el ángulo entre la luz refractada y la normal a la interfaz aire-agua en el segundo medio, aire.

El ángulo de refracción depende por lo tanto el ángulo de incidencia y los índices de refracción de los dos medios de comunicación. La ley de refracción o ley de Snell ofrece una relación entre todos estos parámetros.

Ahora, si el ángulo de incidencia se aumenta lentamente, en un momento la luz aparecería a lo largo de la interfaz agua-aire, y el ángulo de refracción será igual a 90 grados. Este ángulo de incidencia es llamado el 'ángulo crítico'. Tenga en cuenta que sólo puede suceder si el índice de refracción del primer medio es mayor que el segundo.

Bajo esta misma condición, si el ángulo de incidencia aumenta, entonces el rayo de luz se refracta tan bruscamente que es realmente totalmente reflejado en el primer medio de la cual se originó la luz. Este fenómeno se llama reflexión interna Total.

Después de haber revisado los parámetros que afectan la reflexión y la refracción, vamos a ver cómo llevar a cabo un experimento en un laboratorio de física que valida estos principios. Reunir todos los materiales necesarios y equipo incluyendo un tanque especializado refracción con un haz de luz.

Rellenar una mitad del tanque de refracción con el agua. Encienda el haz de luz y dirija el haz a la mitad del tanque llenado de agua.

Con un transportador, mida ángulo de la incidencia del haz de luz o el ángulo medido en el agua entre el rayo y la normal a la interfaz aire-agua. También, medir el ángulo de refracción o ángulo medido en el aire entre el rayo y la normal a la interfaz aire-agua

Ahora, según aumenta el ángulo de incidencia, un punto es alcanzado en la que el haz de luz aparece a lo largo de la interfaz aire-agua. Hacer una nota de este ángulo de incidencia, que es el ángulo crítico para reflexión interna total.

A continuación, siguen aumentando el ángulo de incidencia, girando a la izquierda la fuente de luz. La viga refractada ahora obtiene reflejada completamente en el agua demostrando la reflexión interna Total.

Posteriormente, mover la fuente de luz para que el rayo entra en la mitad de aire del tanque primero antes de viajar en el agua. Repita el protocolo para el nuevo camino de luz para varios ángulos de incidencia y registre el ángulo de refracción correspondiente.

Ahora vamos a hablar de lentes, que aproveche de reflexión y refracción de la luz para crear real y las imágenes virtuales de objetos. Todas las lentes, ya sea convexa o cóncava, tienen una distancia focal "f", que es la distancia desde la lente que los rayos de luz procedentes de infinitamente lejano se centrará después de pasar por la lente. Para lentes convexas f es positivo y para lentes cóncavas f es negativo.

Cuando un objeto se coloca frente a una lente, crea una imagen. La 'ecuación de lentes delgadas', proporciona una relación matemática entre la distancia focal "f", la distancia entre el objeto y la lente, ' o ' y la distancia entre la lente y la imagen, 'i'.

Es esta distancia imagen matemática 'i' que nos dice si una imagen formada por la lente es real o virtual. Si 'matemáticamente calculado i' es positivo entonces la imagen formada será real, y si es negativo la imagen será virtual.

Para un lente convexo, cuando la distancia objeto ' o ' es mayor que la distancia focal "f", la distancia imagen matemáticamente calculado 'i' será positivo y se forma una imagen real. Esto es debido a la convergencia de la física de los rayos de luz que provienen del objeto, como la imagen captada por una cámara o un microscopio.

Sin embargo, cuando la distancia objeto ' o ' es menor que la distancia focal "f", la distancia imagen matemáticamente calculado 'i' es negativa y se forma una imagen virtual. Esto es porque los rayos de luz parecen converger pero realmente físicamente divergen, y nuestros ojos crear un punto de origen para ellos. Esto se observa en el caso de una lupa, donde se forma una imagen virtual amplificada.

Las lentes cóncavas, los rayos de luz procedentes del objeto pasen a través de la lente y siempre divergen. Así, 'la calculada i' es siempre negativo y la imagen creada es siempre virtual.

En esta sección, validará la formación real y las imágenes virtuales usando simples lentes cóncavas y convexas. Reunir los materiales, es decir, una lente convexa, una lente cóncava, una hoja de papel blanco, un pequeño objeto distintivo y una abrazadera para sujetar el papel verticalmente

En primer lugar, coloque la lente convexa entre el objeto y el pedazo de papel. Asegúrese de que estén en línea y a la misma altura.

Mover el objeto y papel hasta una imagen nítida del objeto aparece en el papel. Esta imagen que se ve en el papel es una imagen real, como puede ser capturado en una pantalla.

Ahora Mida la distancia desde la lente al objeto y de la lente al papel. Utilice la ecuación del lente delgado para determinar la distancia focal de la lente.

A continuación, coloca el papel a un lado y mover el objeto cercano a la lente hasta que la distancia entre la lente y el objeto es menor que la distancia focal de la lente. Mirar a través del lente y observar la imagen.

Vuelva a colocar la lente convexa con una lente cóncava. Mirar a través de la lente cóncava y observar la demagnified imagen virtual.

Ahora que hemos completado el protocolo experimental, vamos a revisar cómo analizar los datos obtenidos. En el primer experimento, medimos el ángulo de incidencia y el ángulo de refracción en la interfase agua-aire.

Usando la ley de Snell y sustituyendo los valores de estos ángulos en la ecuación, junto con el índice de refracción del aire, podemos calcular el índice de refracción del agua, que sale a 1,33.

Este cálculo puede repetirse luego de los ángulos incidente y refracción diferentes. La media de todos los índices de refracción calculados proporcionará una medición más precisa del índice de refracción del agua.

También podemos calcular el ángulo crítico para reflexión interna total mediante la ley de Snell. Este es el ángulo de incidencia cuando el ángulo de refracción es igual a 90 grados. Reordenar esta ecuación a resolver para el ángulo crítico.

Usar la media previamente calculada por el índice de refracción del agua, Ley de Snell predice que el ángulo crítico de incidencia es de 48,8 grados. Esto está muy cerca del ángulo medido experimentalmente, así verificar la ley de Snell.

Cuando se proyecta el haz de luz del aire al agua, reflexión interna total no ocurre incluso en ángulos mayores a 48,8 grados como luz ahora viaja desde un medio de menor índice a mayor.

En el experimento con las lentes, la ecuación del lente delgado revela que para una distancia objeto de 11,02 centímetros de la lente y la distancia de la imagen de unos 9,21 centímetros, la distancia focal de la lente es de 5,02 centímetros.

En el caso donde se observa el objeto a través de una lente convexa, a una distancia menor que su distancia focal, se observa una versión magnificada del objeto. Esta es una imagen virtual, como esta imagen no puede ser capturada en una pantalla. Del mismo modo, cuando se utiliza la lente cóncava, se observa una demagnified imagen virtual del objeto.

Óptica, lentes ópticas específicamente, se utiliza en la vida de a pie de la fotografía a la proyección de imagen médica para el ojo humano.

Las fibras ópticas se utilizan para transmisión de datos en muchas aplicaciones de actualidad, como la transmisión de señales telefónicas. Estas fibras consisten en un núcleo, revestimiento y una capa externa protectora o buffer y otras capas de refuerzo.

El revestimiento de la guía los datos en forma de pulsos ligeros a lo largo de la base utilizando el método de reflexión interna total. Esta propiedad de transmisión de datos permite cámaras de fibra óptica utilizadas por los médicos para ver espacios en el cuerpo humano.

La microscopia es el campo de la utilización de microscopios para ver objetos que no son visibles a simple vista. Microscopía óptica o de la luz consiste en pasar la luz visible, que es refractada a través o reflejada de la muestra, a través de un único o múltiples lentes para permitir una vista ampliada de la muestra. La imagen resultante puede detectar directamente por el ojo o capturada digitalmente.

Sólo ha visto la introducción de Zeus a la reflexión y refracción. Ahora debe comprender los principios de refracción, Ley de Snell, reflexión interna total y la teoría detrás de lentes y cómo crean imágenes. ¡Como siempre, gracias por ver!

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