PEMBIASAN CAHAYA: UNSUR, UNDANG-UNDANG DAN EKSPERIMEN - FIZIKAL - 2026

The pembiasan cahaya ialah fenomena optik yang berlaku apabila cahaya adalah kejadian langsung di permukaan pemisahan dua media dengan indeks biasan yang berbeza. Apabila ini berlaku cahaya mengubah arah dan kelajuannya.

Refraksi berlaku, misalnya, ketika cahaya mengalir dari udara ke air, kerana ini mempunyai indeks biasan yang lebih rendah. Ini adalah fenomena yang dapat dihayati dengan sempurna di kolam renang, ketika melihat bagaimana bentuk badan di bawah air tampak menyimpang dari arah yang seharusnya mereka miliki.

Atoma

Ini adalah fenomena yang mempengaruhi pelbagai jenis gelombang, walaupun keadaan cahaya adalah yang paling mewakili dan yang paling banyak hadir dalam kehidupan kita sehari-hari.

Penjelasan untuk pembiasan cahaya ditawarkan oleh ahli fizik Belanda Willebrord Snell van Royen, yang menetapkan undang-undang untuk menjelaskannya yang telah dikenal sebagai Hukum Snell.

Seorang saintis lain yang memberi perhatian khusus pada pembiasan cahaya adalah Isaac Newton. Untuk mempelajarinya, dia mencipta prisma kaca yang terkenal. Dalam prisma, cahaya menembusinya melalui salah satu wajahnya, membiaskan dan membusuk menjadi warna yang berbeza. Dengan cara ini, melalui fenomena pembiasan cahaya, dia membuktikan bahawa cahaya putih terdiri dari semua warna pelangi.

Unsur pembiasan

Unsur-unsur utama yang mesti dipertimbangkan dalam kajian pembiasan cahaya adalah seperti berikut: -Sinar insiden, yang merupakan sinar yang menyerang secara tepat pada permukaan pemisahan kedua media fizikal. -Sinar membiaskan, yang merupakan sinar yang melewati medium, mengubah arah dan kelajuannya. - Garis normal, yang merupakan garis khayalan yang berserenjang dengan permukaan pemisahan kedua media. -Sudut sudut (i), yang ditakrifkan sebagai sudut yang terbentuk oleh sinar kejadian dengan yang normal. - Sudut pembiasan (r), yang ditakrifkan sebagai sudut yang dibentuk oleh yang normal dengan sinar yang dibiaskan.

-Selain itu, indeks biasan (n) medium juga mesti dipertimbangkan, yang merupakan hasil dari kelajuan cahaya dalam vakum dan kelajuan cahaya dalam medium.

n = c / v

Sehubungan dengan itu, harus diingat bahawa kecepatan cahaya dalam vakum mengambil nilai 300,000,000 m / s.

Indeks biasan cahaya dalam media yang berbeza

Indeks biasan cahaya di beberapa media yang paling biasa adalah:

Undang-undang pembiasan

Hukum Snell sering disebut sebagai hukum pembiasan, tetapi kebenarannya dapat dikatakan bahwa ada dua hukum pembiasan.

Undang-undang pembiasan pertama

Sinar kejadian, sinar yang dibiaskan dan yang normal berada dalam satah ruang yang sama. Dalam undang-undang ini, juga disimpulkan oleh Snell, refleksi juga berlaku.

Hukum pembiasan kedua

Yang kedua, hukum pembiasan atau hukum Snell, ditentukan oleh ungkapan berikut:

n ₁ sin i = n ₂ sin r

Di mana n _{1 adalah} indeks pembiasan medium dari mana cahaya itu datang; i sudut kejadian; n ₂ indeks pembiasan medium di mana cahaya dibiaskan; r adalah sudut pembiasan.

Josell7

Prinsip Fermat

Dari prinsip masa minimum atau prinsip Fermat, kedua-dua hukum refleksi dan hukum pembiasan, yang baru saja kita lihat, dapat disimpulkan.

Prinsip ini menyatakan bahawa jalan sebenarnya yang diikuti oleh sinar cahaya yang bergerak di antara dua titik di angkasa adalah jalan yang memerlukan masa paling sedikit untuk melakukan perjalanan.

Akibat undang-undang Snell

Beberapa akibat langsung yang disimpulkan dari ungkapan sebelumnya adalah:

a) Sekiranya n ₂ > n ₁ ; sin r <sin io mari r <i

Oleh itu, apabila sinar cahaya berlalu dari medium dengan indeks biasan yang lebih rendah ke indeks bias yang lebih rendah, sinar bias menghampiri normal.

b) Sekiranya n2 <n ₁ ; sin r> sin io let r> i

Oleh itu, apabila sinar cahaya melintas dari medium dengan indeks biasan yang lebih tinggi ke indeks bias yang lebih tinggi dengan indeks yang lebih rendah, sinar yang dibiaskan bergerak jauh dari yang normal.

c) Sekiranya sudut tuju adalah sifar, maka sudut sinar pembiasan adalah sifar.

Hadkan sudut dan jumlah pantulan dalaman

Akibat penting lain dari hukum Snell adalah apa yang dikenali sebagai sudut had. Ini adalah nama yang diberikan untuk sudut kejadian yang sesuai dengan sudut pembiasan 90º.

Apabila ini berlaku, sinar yang dibiaskan bergerak rata dengan permukaan pemisahan kedua media. Sudut ini juga disebut sudut kritikal.

Untuk sudut yang lebih besar daripada sudut had, fenomena yang dikenali sebagai pantulan dalaman total berlaku. Apabila ini berlaku, tidak terjadi pembiasan, kerana seluruh pancaran cahaya dipantulkan secara dalaman. Jumlah pantulan dalaman hanya berlaku apabila berpindah dari medium dengan indeks biasan yang lebih tinggi ke medium dengan indeks biasan yang lebih rendah.

Salah satu aplikasi pantulan dalaman total adalah pengaliran cahaya melalui gentian optik tanpa kehilangan tenaga. Terima kasih, kami dapat menikmati kelajuan pemindahan data yang tinggi yang ditawarkan oleh rangkaian gentian optik.

Percubaan

Eksperimen yang sangat asas untuk dapat melihat fenomena pembiasan terdiri daripada memperkenalkan pensil atau pen dalam gelas yang penuh dengan air. Sebagai hasil dari pembiasan cahaya, bahagian pensil atau pena yang terendam tampak sedikit patah atau menyimpang dari jalan yang diharapkan akan dilaluinya.

Velual

Anda juga boleh mencuba eksperimen serupa dengan penunjuk laser. Sudah tentu, perlu menuangkan beberapa tetes susu ke dalam gelas air untuk meningkatkan penglihatan cahaya laser. Dalam kes ini, disarankan agar eksperimen dijalankan dalam keadaan cahaya rendah untuk lebih menghayati jalur pancaran cahaya.

Dalam kedua kes, adalah menarik untuk mencuba sudut kejadian yang berlainan dan memerhatikan bagaimana sudut pembiasan berbeza ketika mereka berubah.

Punca

Sebab-sebab kesan optik ini mesti dicari dalam pembiasan cahaya yang menyebabkan gambar pensil (atau pancaran cahaya dari laser) kelihatan menyimpang di bawah air sehubungan dengan gambar yang kita lihat di udara.

Pembiasan cahaya dalam kehidupan seharian

Pembiasan cahaya dapat diperhatikan dalam banyak keadaan dari hari ke hari kita. Beberapa yang telah kami namakan, yang lain akan kami komen di bawah.

Salah satu akibat pembiasan ialah kolam kelihatan lebih dangkal daripada yang sebenarnya.

Kesan pembiasan lain adalah pelangi yang berlaku kerana cahaya dibiaskan dengan melalui titisan air yang terdapat di atmosfera. Ini adalah fenomena yang sama yang berlaku ketika pancaran cahaya melewati sebuah prisma.

Akibat lain dari pembiasan cahaya adalah kita memerhatikan matahari terbenam ketika beberapa minit telah berlalu sejak ia sebenarnya berlaku.

Rujukan

1. Cahaya (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 14 Mac 2019, dari en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fizik: sifat benda. Mexico DF: Editor Antarabangsa Thomson.
3. Jumlah pantulan dalaman (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 12 Mac 2019, dari en.wikipedia.org.
4. Cahaya (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 13 Mac 2019, dari en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teori Pantulan, Gelombang Elektromagnetik dan Zarah. Pemecut.
6. Pembiasan (nd). Di Wikipedia. Diakses pada 14 Mac 2019, dari en.wikipedia.org.
7. Crawford jr., Frank S. (1968). Gelombang (Berkeley Physics Course, Vol. 3), McGraw-Hill.