የጠቅላላው የውስጥ ነጸብራቅ መገደብ አንግል ምንድነው? አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ

በመጀመሪያ, እስቲ ትንሽ እናስብ. ከክርስቶስ ልደት በፊት አንድ ሞቃታማ የበጋ ቀን በዓይነ ሕሊናህ ይታይህ፣ አንድ ጥንታዊ ሰው ዓሣ ለማደን ጦር ይጠቀማል። አቀማመጡን አይቶ አላማውን ወስዶ በሆነ ምክንያት አሳው በማይታይበት ቦታ ይመታል። አምልጦታል? አይደለም፣ ዓሣ አጥማጁ በእጁ ምርኮ አለው! ዋናው ነገር ቅድመ አያታችን አሁን የምናጠናውን ርዕስ በማስተዋል ተረድተውታል። በዕለት ተዕለት ሕይወታችን በአንድ ብርጭቆ ውሃ ውስጥ የወረደ ማንኪያ ጠማማ ሆኖ ሲታይ እናያለን፤ በመስታወት ማሰሮ ውስጥ ስንመለከት ነገሮች ጠማማ ሆነው ይታያሉ። በትምህርቱ ውስጥ እነዚህን ሁሉ ጥያቄዎች እንመለከታለን, ርዕሱ: "የብርሃን ነጸብራቅ. የብርሃን ነጸብራቅ ህግ. የተሟላ የውስጥ ነጸብራቅ።

በቀደሙት ትምህርቶች ውስጥ ስለ ጨረሩ ዕጣ ፈንታ በሁለት ጉዳዮች ላይ ተነጋገርን-የብርሃን ጨረር በግልፅ ተመሳሳይ በሆነ መካከለኛ ውስጥ ቢሰራጭ ምን ይሆናል? ትክክለኛው መልስ ቀጥታ መስመር ላይ ይሰራጫል. በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው በይነገጽ ላይ የብርሃን ጨረር ሲወድቅ ምን ይሆናል? ባለፈው ትምህርት ስለ አንጸባራቂ ጨረር ተነጋገርን, ዛሬ በመካከለኛው የሚስብ የብርሃን ጨረር ክፍል እንመለከታለን.

ከመጀመሪያው የኦፕቲካል ግልጽነት መካከለኛ ወደ ሁለተኛው ኦፕቲካል ግልጽነት መካከለኛ የገባው የጨረር እጣ ፈንታ ምን ይሆን?

ሩዝ. 1. የብርሃን ነጸብራቅ

አንድ ምሰሶ በሁለት ግልጽ ሚዲያዎች መካከል ባለው መገናኛ ላይ ቢወድቅ የብርሃን ሃይል ከፊሉ ወደ መጀመሪያው መካከለኛ ይመለሳል, የተንጸባረቀ ጨረር ይፈጥራል, እና ሌላኛው ክፍል ወደ ውስጥ ወደ ሁለተኛው መካከለኛ ያልፋል እና እንደ አንድ ደንብ, አቅጣጫውን ይለውጣል.

በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው መገናኛ ውስጥ ሲያልፍ የብርሃን ስርጭት አቅጣጫ ለውጥ ይባላል የብርሃን ነጸብራቅ(ምስል 1).

ሩዝ. 2. የክስተቶች, የማጣቀሻ እና የማንጸባረቅ ማዕዘኖች

በስእል 2 የክስተቱን ጨረር እናያለን፤ የክስተቱ አንግል በ α ይገለጻል። የተቀደደውን የብርሃን ጨረር አቅጣጫ የሚያስተካክለው ጨረሩ የጨረር ጨረር ይባላል. በይነገጹ መካከል ያለው አንግል፣ ከተደጋገመበት ቦታ እንደገና የተገነባው እና የተቋረጠው ጨረሩ የማጣቀሻ አንግል ይባላል። በሥዕሉ ላይ አንግል γ ነው። ስዕሉን ለማጠናቀቅ, የተንጸባረቀውን ምሰሶ ምስል እና, በዚህ መሰረት, አንጸባራቂ አንግል β እንሰጣለን. በክስተቱ አንግል እና በማንፀባረቅ አንግል መካከል ያለው ግንኙነት ምንድን ነው?የመተንበይ አንግል እና ጨረሩ በየትኛው መካከለኛ እንዳለ አውቆ የማጣቀሻው አንግል ምን እንደሚሆን መገመት ይቻላል? የሚቻል ሆኖ ተገኝቷል!

በቁጥር ማዕዘኑ እና በማንፀባረቅ አንግል መካከል ያለውን ግንኙነት በቁጥር የሚገልጽ ህግ አግኝተናል። በመገናኛ ውስጥ የሞገድ ስርጭትን የሚቆጣጠረውን የHuygens መርህን እንጠቀም። ሕጉ ሁለት ክፍሎችን ያቀፈ ነው.

የአደጋው ጨረሩ፣ የተቀደደው ጨረሩ እና ወደ ክስተቱ ደረጃ የተመለሰው በአንድ አውሮፕላን ውስጥ ነው።.

የክስተቱ አንግል ሳይን እና የማጣቀሻ አንግል ሳይን ሬሾ ለሁለት ለተሰጡ ሚዲያዎች ቋሚ እሴት ነው እና በእነዚህ ሚዲያዎች ውስጥ ካለው የብርሃን ፍጥነት ሬሾ ጋር እኩል ነው።

ይህ ህግ በመጀመሪያ ያዘጋጀውን የኔዘርላንድ ሳይንቲስት ክብር ለመስጠት የስኔል ህግ ይባላል። የማጣቀሻው ምክንያት በተለያዩ ሚዲያዎች ውስጥ ያለው የብርሃን ፍጥነት ልዩነት ነው. የብርሃን ጨረሩን በተለያዩ ማዕዘኖች በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው መገናኛ ላይ በሙከራ በመምራት እና የአደጋ እና የንዝረት ማዕዘኖችን በመለካት የማጣቀሻ ህግን ትክክለኛነት ማረጋገጥ ይችላሉ። እነዚህን ማዕዘኖች ከቀየርን፣ የሳይኖቹን መጠን ከለካን እና የእነዚህን ማዕዘኖች የኃጢያት መጠን ሬሾን ካገኘን የማጣቀሻ ህግ በእርግጥ ትክክለኛ መሆኑን እርግጠኞች እንሆናለን።

የHuygens መርህን በመጠቀም የመገለባበጥ ህግ ማረጋገጫ ሌላው የብርሃን ሞገድ ተፈጥሮ ማረጋገጫ ነው።

አንጻራዊ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n 21 በመጀመሪያው መካከለኛ የብርሃን V 1 ፍጥነት ምን ያህል ጊዜ በሁለተኛው መካከለኛ ውስጥ ካለው የብርሃን V 2 ፍጥነት እንደሚለይ ያሳያል።

አንጻራዊ ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ ከአንዱ መካከለኛ ወደ ሌላ ሲያልፍ አቅጣጫውን የሚቀይርበት ምክንያት በሁለቱ ሚዲያዎች ውስጥ ያለው የተለያየ የብርሃን ፍጥነት መሆኑን ግልጽ ማሳያ ነው። "የመካከለኛው የጨረር ጥግግት" ጽንሰ-ሐሳብ ብዙውን ጊዜ የመካከለኛውን የጨረር ባህሪያት ለመለየት ጥቅም ላይ ይውላል (ምስል 3).

ሩዝ. 3. የመሃከለኛው የጨረር ጥግግት (α > γ)

ጨረሩ ከፍ ያለ የብርሃን ፍጥነት ካለው መካከለኛ ወደ ዝቅተኛ የብርሃን ፍጥነት ካለፈ በስእል 3 እና በብርሃን ማነፃፀር ህግ ላይ እንደሚታየው በቋሚው ላይ ይጫናል ይህም ማለት ነው. , የማጣቀሻው አንግል ከአደጋው አንግል ያነሰ ነው. በዚህ ሁኔታ, ጨረሩ ከትንሽ ጥቅጥቅ ባለ የኦፕቲካል መካከለኛ ወደ ኦፕቲካል ጥቅጥቅ ያለ መካከለኛ መተላለፉ ይነገራል. ምሳሌ: ከአየር ወደ ውሃ; ከውሃ ወደ ብርጭቆ.

ተቃራኒው ሁኔታም ይቻላል-በመጀመሪያው መካከለኛ የብርሃን ፍጥነት ከሁለተኛው ብርሃን ፍጥነት ያነሰ ነው (ምስል 4).

ሩዝ. 4. የመሃል የጨረር ጥግግት (α< γ)

ከዚያም የማጣቀሻው አንግል ከአደጋው አንግል የበለጠ ይሆናል, እና እንዲህ ዓይነቱ ሽግግር ከኦፕቲካል የበለጠ ጥቅጥቅ ወዳለ አነስተኛ የኦፕቲካል ጥቅጥቅ መካከለኛ (ከመስታወት ወደ ውሃ) ይባላል.

የሁለት ሚዲያ የጨረር ጥግግት በከፍተኛ ሁኔታ ሊለያይ ይችላል ፣ ስለሆነም በፎቶው ላይ የሚታየው ሁኔታ ይቻላል (ምስል 5)

ሩዝ. 5. የመገናኛ ብዙሃን የኦፕቲካል ጥግግት ልዩነት

ከፍተኛ የኦፕቲካል እፍጋት ባለበት አካባቢ፣ በፈሳሽ ውስጥ ከሰውነት አንፃር ጭንቅላቱ እንዴት እንደሚፈናቀል ልብ ይበሉ።

ሆኖም ግን, አንጻራዊ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ሁልጊዜ አብሮ ለመስራት ምቹ ባህሪ አይደለም, ምክንያቱም በመጀመሪያ እና በሁለተኛው ሚዲያ ላይ ባለው የብርሃን ፍጥነት ላይ የተመሰረተ ነው, ነገር ግን ብዙ እንደዚህ ያሉ ውህዶች እና የሁለት ሚዲያዎች ጥምረት (ውሃ - አየር,) ሊኖሩ ይችላሉ. ብርጭቆ - አልማዝ, ግሊሰሪን - አልኮል , ብርጭቆ - ውሃ እና የመሳሰሉት). ሠንጠረዦቹ በጣም አስቸጋሪ ይሆናሉ, ለመሥራት የማይመች ይሆናል, ከዚያም አንድ ፍፁም መካከለኛ አስተዋውቀዋል, በሌላ ሚዲያ ውስጥ ያለው የብርሃን ፍጥነት ሲነጻጸር. ቫክዩም እንደ ፍፁም ተመርጧል እና የብርሃን ፍጥነት በቫኩም ውስጥ ካለው የብርሃን ፍጥነት ጋር ተነጻጽሯል.

የመካከለኛው ፍፁም አንጸባራቂ መረጃ ጠቋሚ n- ይህ የመካከለኛውን የጨረር ጥግግት የሚለይ እና ከብርሃን ፍጥነት ሬሾ ጋር እኩል የሆነ መጠን ነው። ጋርበተወሰነ አካባቢ ውስጥ ወደ ብርሃን ፍጥነት በቫኩም ውስጥ.

ፍፁም ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ ለስራ የበለጠ ምቹ ነው፣ ምክንያቱም የብርሃንን ፍጥነት በቫክዩም ውስጥ ሁል ጊዜ እናውቃለን፣ ከ3·10 8 m/s ጋር እኩል ነው እና ሁለንተናዊ አካላዊ ቋሚ ነው።

ፍፁም አንጸባራቂ ኢንዴክስ በውጫዊ መመዘኛዎች ላይ የተመሰረተ ነው፡- የሙቀት መጠን፣ ጥግግት እና እንዲሁም በብርሃን የሞገድ ርዝመት ላይ፣ ስለዚህ ሰንጠረዦች አብዛኛውን ጊዜ ለአንድ የተወሰነ የሞገድ ርዝመት አማካኝ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ያመለክታሉ። የአየር፣ የውሃ እና የብርጭቆን ሪፍራክቲቭ ኢንዴክሶች ብናነፃፅር (ምስል 6) አየር ወደ አንድነት ቅርብ የሆነ የማጣቀሻ ኢንዴክስ እንዳለው እናያለን ስለዚህ ችግሮችን በሚፈታበት ጊዜ እንደ አንድነት እንወስደዋለን።

ሩዝ. 6. ለተለያዩ ሚዲያዎች የፍፁም አንጸባራቂ ጠቋሚዎች ሰንጠረዥ

በመገናኛ ብዙሃን ፍፁም እና አንጻራዊ የማጣቀሻ መረጃ ጠቋሚ መካከል ግንኙነት ማግኘት አስቸጋሪ አይደለም.

አንጻራዊ የማጣቀሻ ኢንዴክስ፣ ማለትም፣ ከመካከለኛው አንድ ወደ መካከለኛ ሁለት ለሚያልፍ ጨረሮች፣ በሁለተኛው መካከለኛ ውስጥ ካለው ፍፁም የማጣቀሻ ኢንዴክስ ሬሾ ጋር እኩል ነው።

ለምሳሌ: = ≈ 1,16

የሁለት ሚዲያ ፍፁም አንጸባራቂ ጠቋሚዎች ከሞላ ጎደል ተመሳሳይ ከሆኑ ይህ ማለት ከአንዱ መካከለኛ ወደ ሌላ ሲያልፍ አንጻራዊ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ከአንድነት ጋር እኩል ይሆናል ማለትም የብርሃን ጨረሩ በትክክል አይሰበርም ማለት ነው። ለምሳሌ ፣ ከአኒስ ዘይት ወደ የቤሪል የከበረ ድንጋይ በሚተላለፉበት ጊዜ መብራቱ አይታጠፍም ፣ ማለትም ፣ በአኒስ ዘይት ውስጥ በሚያልፉበት ጊዜ ተመሳሳይ ባህሪ ይኖረዋል ፣ ምክንያቱም የእነሱ የማጣቀሻ መረጃ ጠቋሚ 1.56 እና 1.57 በቅደም ተከተል ነው ፣ ስለሆነም የጌጣጌጥ ድንጋይ ሊሆን ይችላል ። በፈሳሽ ውስጥ እንደተደበቀ ፣ በቀላሉ አይታይም።

ውሃ ወደ ገላጭ ብርጭቆ ውስጥ ካፈሰስን እና የመስታወቱን ግድግዳ ወደ ብርሃን ከተመለከትን ፣ አሁን የሚብራራውን አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ክስተት ምክንያት በላዩ ላይ የብር ፈገግታ እናያለን። የብርሃን ጨረር ጥቅጥቅ ካለ የኦፕቲካል መካከለኛ ወደ ትንሽ ጥቅጥቅ ያለ የኦፕቲካል መካከለኛ ሲያልፍ, አስደሳች ውጤት ሊታይ ይችላል. ለነገሩ ብርሃን ከውኃ ወደ አየር እንደሚመጣ እንገምታለን። በማጠራቀሚያው ጥልቀት ውስጥ በሁሉም አቅጣጫዎች ጨረሮችን የሚያመነጭ የብርሃን S ነጥብ ምንጭ እንዳለ እናስብ። ለምሳሌ ጠላቂ የእጅ ባትሪ ያበራል።

የ SO 1 ጨረሩ በውሃው ላይ በትንሹ አንግል ላይ ይወድቃል ፣ ይህ ጨረሩ በከፊል የተበላሸ ነው - የ O 1 A 1 ጨረር እና በከፊል ወደ ውሃው ይመለሳል - ኦ 1 ቢ 1 ጨረር። ስለዚህ, የአደጋው ጨረሩ ኃይል በከፊል ወደ ተለቀቀው ጨረር ይተላለፋል, እና የተቀረው ኃይል ወደ አንጸባራቂ ጨረር ይተላለፋል.

ሩዝ. 7. አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ

የ SO 2 ጨረሮች ፣ የአደጋው አንግል የበለጠ ነው ፣ እንዲሁም በሁለት ጨረሮች ይከፈላል-የተጣበቀ እና የተንፀባረቀ ፣ ግን የዋናው ጨረር ኃይል በመካከላቸው በተለያየ መንገድ ይሰራጫል-የተጣራ ጨረር O 2 A 2 ከ O 1 የበለጠ ደብዛዛ ይሆናል። 1 ጨረራ፣ ማለትም፣ ትንሽ የሃይል ድርሻ ይቀበላል፣ እና የተንፀባረቀው ጨረር O 2 B 2፣ በዚህ መሰረት፣ ከጨረራው O 1 B 1 የበለጠ ብሩህ ይሆናል፣ ማለትም፣ ትልቅ የሃይል ድርሻ ይቀበላል። የክስተቱ አንግል እየጨመረ በሄደ ቁጥር ተመሳሳይ ንድፍ ይስተዋላል - የአደጋው ጨረር ኃይል እየጨመረ የሚሄደው ድርሻ ወደ አንፀባራቂው ጨረር እና ትንሽ እና ትንሽ ድርሻ ወደ ተለቀቀው ጨረር ይሄዳል። የተቋረጠው ጨረር እየደበዘዘ እና እየደበዘዘ ይሄዳል እናም በተወሰነ ጊዜ ሙሉ በሙሉ ይጠፋል ፣ ይህ መጥፋት የሚከሰተው ከ 90 0 የማጣቀሻ አንግል ጋር ሲገናኝ ነው። በዚህ ሁኔታ ውስጥ, refracted beam OA ከውሃው ወለል ጋር ትይዩ መሆን ነበረበት, ነገር ግን ምንም የሚቀረው ነገር አልነበረም - ሁሉም የክስተቱ ጨረር ኃይል ሙሉ በሙሉ ወደ ነጸብራቅ OB ሄደ. በተፈጥሮ, በአደጋው ​​ማዕዘን ላይ ተጨማሪ ጭማሪ, የተበላሸው ምሰሶ አይኖርም. የተገለፀው ክስተት አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ ነው ፣ ማለትም ፣ በታሰቡ ማዕዘኖች ውስጥ ጥቅጥቅ ያለ የኦፕቲካል ሚዲያ ከራሱ ጨረሮችን አያወጣም ፣ ሁሉም በውስጡ ይንፀባርቃሉ። ይህ ክስተት የሚከሰትበት አንግል ይባላል የጠቅላላው የውስጥ ነጸብራቅ አንግል መገደብ.

የመገደብ አንግል ዋጋ ከማንፀባረቅ ህግ በቀላሉ ማግኘት ይቻላል፡-

= => = አርክሲን፣ ለውሃ ≈ 49 0

የአጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ክስተት በጣም አስደሳች እና ተወዳጅ መተግበሪያ የሞገድ ጋይድ ወይም ፋይበር ኦፕቲክስ ተብሎ የሚጠራው ነው። በዘመናዊ የቴሌኮሙኒኬሽን ኩባንያዎች በበይነመረብ ላይ የሚጠቀሙት ምልክቶችን የመላክ ዘዴ ይህ ነው።

የብርሃን ነጸብራቅ ህግን አገኘን ፣ አዲስ ጽንሰ-ሀሳብ አስተዋውቀናል - አንጻራዊ እና ፍፁም ነጸብራቅ ኢንዴክሶች ፣ እና እንደ ፋይበር ኦፕቲክስ ያሉ አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ እና አፕሊኬሽኖቹን ክስተት ተረድተናል። በትምህርቱ ክፍል ውስጥ ተዛማጅ የሆኑ ፈተናዎችን እና አስመሳይን በመተንተን እውቀትዎን ማጠናከር ይችላሉ።

የHuygens መርህን በመጠቀም የብርሃን ነጸብራቅ ህግን ማረጋገጫ እናገኝ። የንዝረት መንስኤ በሁለት የተለያዩ ሚዲያዎች ውስጥ ያለው የብርሃን ፍጥነት ልዩነት መሆኑን መረዳት አስፈላጊ ነው. በመጀመሪያው መካከለኛ የብርሃን ፍጥነት እንደ V 1, እና በሁለተኛው መካከለኛ እንደ V 2 (ምስል 8) እንጥቀስ.

ሩዝ. 8. የብርሃን ነጸብራቅ ህግ ማረጋገጫ

የአውሮፕላን ብርሃን ሞገድ በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው ጠፍጣፋ በይነገጽ ላይ ይውደቅ፣ ለምሳሌ ከአየር ወደ ውሃ። የሞገድ ወለል AS ከጨረሮች ጋር ቀጥ ያለ ነው ፣ እና በመገናኛ ኤምኤን መካከል ያለው በይነገጽ በመጀመሪያ በጨረር ይደርሳል ፣ እና ጨረሩ ከተወሰነ ጊዜ ∆t በኋላ ተመሳሳይ ወለል ላይ ይደርሳል ፣ ይህም ከ SW መንገድ ጋር እኩል ይሆናል ። በመጀመሪያው መካከለኛ የብርሃን ፍጥነት.

ስለዚህ ፣ በነጥብ B ላይ ያለው ሁለተኛ ማዕበል ገና መደሰት በሚጀምርበት ጊዜ ፣ ​​​​ከ ነጥብ ሀ ያለው ማዕበል ቀድሞውኑ ራዲየስ AD ያለው የንፍቀ ክበብ ቅርፅ አለው ፣ ይህም በ ∆ ሁለተኛ መካከለኛ ውስጥ ካለው የብርሃን ፍጥነት ጋር እኩል ነው። t: AD = · ∆t፣ ማለትም፣ የHuygens መርህ በእይታ ተግባር። አንድ refracted ማዕበል ያለውን ማዕበል ወለል በሁለተኛው መካከለኛ ውስጥ ሁሉ ሁለተኛ ደረጃ ማዕበል ላይ ላዩን ታንጀንት በመሳል ማግኘት ይቻላል, ማዕከላት የመገናኛ መካከል ያለውን በይነገጽ ላይ ተኝቶ, በዚህ ሁኔታ ውስጥ ይህ አውሮፕላን BD ነው, ይህ ፖስታ ነው. ሁለተኛ ደረጃ ሞገዶች. የክስተቱ α የጨረር አንግል በሶስት ማዕዘን ABC ውስጥ ካለው CAB አንግል ጋር እኩል ነው ፣ የእነዚህ ማዕዘኖች የአንዱ ጎኖች ከሌላው ጎን ቀጥ ያሉ ናቸው። ስለዚህ፣ SV በመጀመሪያው መካከለኛ የብርሃን ፍጥነት በ∆t ጋር እኩል ይሆናል።

CB = ∆t = AB ኃጢአት α

በምላሹ፣ የንፅፅር አንግል ከ ABD አንግል ጋር በትሪያንግል ABD እኩል ይሆናል፣ ስለዚህ፡-

АD = ∆t = АВ ኃጢአት γ

አገላለጾቹን በቃላት ስንከፋፍል፡-

n በአደጋው ​​አንግል ላይ የማይመሰረት ቋሚ እሴት ነው.

የብርሃን ነጸብራቅ ህግን አግኝተናል, የኃይለኛው አንግል ኃጢያት ወደ አንግል ማእዘኑ ሲን ለእነዚህ ሁለት ሚዲያዎች ቋሚ እሴት ነው እና በሁለቱ የተሰጡ ሚዲያዎች ውስጥ ካለው የብርሃን ፍጥነት ጥምርታ ጋር እኩል ነው.

ግልጽ ያልሆኑ ግድግዳዎች ያሉት አንድ ኪዩቢክ ዕቃ ተቀምጧል የተመልካቹ ዓይን የታችኛውን ክፍል እንዳያይ ነገር ግን የመርከቧን የሲዲ ግድግዳ ሙሉ በሙሉ ያያል. ተመልካቹ በሩቅ b = 10 ሴ.ሜ ከ D አንግል ላይ የሚገኝ ነገር ማየት እንዲችል በመርከቡ ውስጥ ምን ያህል ውሃ መፍሰስ አለበት? የመርከቧ ጠርዝ α = 40 ሴ.ሜ (ምስል 9).

ይህንን ችግር በሚፈታበት ጊዜ በጣም አስፈላጊ የሆነው ምንድን ነው? አይን የመርከቧን የታችኛውን ክፍል ስለማይመለከት የጎን ግድግዳውን ጽንፍ ነጥብ ስለሚያይ እና እቃው ኩብ ስለሆነ በውሃው ላይ ስናፈሰው የጨረር መከሰት አንግል ይሆናል ከ 450 ጋር እኩል ነው.

ሩዝ. 9. የተዋሃደ የስቴት ፈተና ተግባር

ጨረሩ በ F ነጥብ ላይ ይወድቃል ፣ ይህ ማለት እቃውን በግልፅ እናየዋለን ማለት ነው ፣ እና ጥቁር ነጠብጣብ መስመር ምንም ውሃ ከሌለ የጨረራውን ሂደት ያሳያል ፣ ማለትም ፣ ወደ ነጥብ D. ከሦስት ማዕዘኑ NFK ፣ የማዕዘን ታንጀንት β, የማጣቀሻ አንግል ታንጀንት, የተቃራኒው ጎን ሬሾ ከአጠገቡ ወይም, በሥዕሉ ላይ በመመስረት, h ሲቀነስ b በ h ተከፍሏል.

tg β = =, h የፈሰሰው ፈሳሽ ቁመት;

የአጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ በጣም ኃይለኛ ክስተት በፋይበር ኦፕቲካል ስርዓቶች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል.

ሩዝ. 10. ፋይበር ኦፕቲክስ

የብርሃን ጨረር በጠንካራ የመስታወት ቱቦ መጨረሻ ላይ ከተመራ, ከዚያም ከበርካታ አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ በኋላ ጨረሩ ከቧንቧው ተቃራኒው ጎን ይወጣል. የብርጭቆ ቱቦው የብርሃን ሞገድ ወይም ሞገድ መሪ ነው. ይህ የሚሆነው ቱቦው ቀጥ ያለ ወይም ጠመዝማዛ ቢሆንም (ምስል 10)። የመጀመሪያው የመብራት መመሪያዎች፣ ይህ ሁለተኛው የማዕበል መጠሪያ ስም ነው፣ ለመድረስ አስቸጋሪ የሆኑ ቦታዎችን ለማብራት ያገለግሉ ነበር (በህክምና ጥናት ወቅት፣ ብርሃን ወደ ብርሃን መመሪያው አንድ ጫፍ ሲቀርብ እና ሌላኛው ጫፍ የሚፈለገውን ቦታ ያበራል)። ዋናው ትግበራ መድሃኒት ነው, የሞተር ሞተሮች ጉድለትን መለየት, ነገር ግን እንደዚህ ያሉ ሞገዶች በመረጃ ማስተላለፊያ ስርዓቶች ውስጥ በብዛት ጥቅም ላይ ይውላሉ. በብርሃን ሞገድ ሲግናል ሲያስተላልፍ ያለው የአገልግሎት አቅራቢ ፍሪኩዌንሲ ከሬድዮ ሲግናል ድግግሞሽ በሚሊዮን እጥፍ ይበልጣል ይህ ማለት የብርሃን ሞገድን ተጠቅመን ማስተላለፍ የምንችለው የመረጃ መጠን ከሚተላለፈው መረጃ መጠን በሚሊዮን እጥፍ ይበልጣል። በሬዲዮ ሞገዶች. ይህ ቀላል እና ርካሽ በሆነ መንገድ ብዙ መረጃዎችን ለማስተላለፍ ጥሩ አጋጣሚ ነው። በተለምዶ መረጃ በጨረር ጨረር በመጠቀም በፋይበር ገመድ በኩል ይተላለፋል. ፋይበር ኦፕቲክስ ከፍተኛ መጠን ያለው የሚተላለፉ መረጃዎችን የያዘ የኮምፒዩተር ሲግናል ፈጣን እና ከፍተኛ ጥራት ላለው ስርጭት በጣም አስፈላጊ ነው። እና የዚህ ሁሉ መሠረት እንደ ብርሃን ማነፃፀር ቀላል እና ተራ ክስተት ነው።

መጽሃፍ ቅዱስ

1. Tikhomirova S.A., Yavorsky B.M. ፊዚክስ (መሰረታዊ ደረጃ) - M.: Mnemosyne, 2012.
2. Gendenshtein L.E., Dick Yu.I. ፊዚክስ 10ኛ ክፍል። - M.: Mnemosyne, 2014.
3. ኪኮይን አይ.ኬ.፣ ኪኮይን ኤ.ኬ. ፊዚክስ - 9, ሞስኮ, ትምህርት, 1990.

1. Edu.glavsprav.ru ().
2. Nvtc.ee ()
3. Raal100.narod.ru ().
4. Optika.ucoz.ru ().

የቤት ስራ

1. የብርሃን ነጸብራቅን ይግለጹ.
2. የብርሃን ነጸብራቅ የሆነበትን ምክንያት ጥቀስ።
3. የጠቅላላ የውስጥ ነጸብራቅ በጣም ተወዳጅ መተግበሪያዎችን ይሰይሙ።

በምስሉ ላይ ሀበፕሌክሲግላስ እና በአየር መካከል ባሉት ሁለት ድንበሮች ውስጥ በሚያልፉበት ጊዜ ምንም አይነት ማፈንገጥ ሳያደርግ ከፕሌክሲግላስ ሰሃን የሚወጣውን መደበኛ ሬይ ያሳያል።በምስሉ ላይ ለየብርሃን ጨረሮች ወደ ሴሚካላዊ ፕላስቲን በመደበኛነት ሳይገለሉ ሲገቡ ነገር ግን አንግል y ከመደበኛው ነጥብ O ጋር በ plexiglass ሳህን ውስጥ ያሳያል። ጨረሩ ጥቅጥቅ ባለ መካከለኛ (plexiglass) ሲወጣ ፣ በትንሽ ጥቅጥቅ ባለ መካከለኛ (አየር) ውስጥ የመሰራጨቱ ፍጥነት ይጨምራል። ስለዚህ, ከ y የሚበልጥ አየር ውስጥ ከመደበኛው አንጻር አንግል x በማድረግ, ይገለበጣል.



በ n = ኃጢአት (ጨረሩ በአየር ውስጥ ከተለመደው ጋር የሚሠራው አንግል) / ኃጢአት (ጨረሩ በመካከለኛው ውስጥ ከተለመደው ጋር የሚሠራው አንግል) ፣ plexiglass n n = sin x / sin y በሚለው እውነታ ላይ የተመሠረተ ነው። በርካታ የ x እና y መለኪያዎች ከተደረጉ፣ የፕሌክሲግላስ አንጸባራቂ ኢንዴክስ ለእያንዳንዱ ጥንድ እሴቶች አማካይ ውጤቶችን በማስላት ሊሰላ ይችላል። አንግል y በነጥብ O ላይ ያተኮረ የክበብ ቅስት ውስጥ የብርሃን ምንጩን በማንቀሳቀስ ሊጨምር ይችላል።

የዚህ ተጽእኖ በምስሉ ላይ የሚታየው ቦታ እስኪደርስ ድረስ አንግል x መጨመር ነው ቪማለትም x ከ90 o ጋር እኩል እስኪሆን ድረስ። አንግል x የበለጠ ሊሆን እንደማይችል ግልጽ ነው. ጨረሩ አሁን በተለመደው የ plexiglass ውስጥ ያለው አንግል ይባላል ወሳኝ ወይም የሚገድብ አንግል በ(ይህ በድንበሩ ላይ ያለው የክስተቱ አንግል ከጥቅጥቅ ወዳለው መካከለኛ ወደ ትንሽ ጥቅጥቅ ያለ ሲሆን በትንሹ ጥቅጥቅ ባለ መካከለኛ ውስጥ ያለው የማጣቀሻ አንግል 90 ° ነው)።

ደካማ አንጸባራቂ ምሰሶ ብዙውን ጊዜ ይታያል, ልክ እንደ ብሩህ ጨረር በጠፍጣፋው ቀጥታ ጠርዝ ላይ ይገለበጣል. ይህ ከፊል ውስጣዊ ነጸብራቅ ውጤት ነው. እንዲሁም ነጭ ብርሃን ጥቅም ላይ በሚውልበት ጊዜ በቀጥተኛው ጠርዝ ላይ የሚታየው ብርሃን ወደ ስፔክትረም ቀለሞች እንደሚከፈል ልብ ይበሉ. በሥዕሉ ላይ እንደሚታየው የብርሃን ምንጭ በአርከስ ዙሪያ የበለጠ ከተንቀሳቀሰ ጂ, ስለዚህም እኔ በ plexiglass ውስጥ እኔ ከወሳኙ አንግል ሐ ይበልጣል እና ማነፃፀር በሁለቱ ሚዲያዎች ድንበር ላይ አይከሰትም። በምትኩ፣ ጨረሩ አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅን በአንድ ማዕዘን ያጋጥመዋል r ከመደበኛው አንጻር፣ r = i።

እንዲሆን ለማድረግ አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ, የክስተቱ አንግል ጥቅጥቅ ባለ መካከለኛ (plexiglass) ውስጥ መለካት አለበት እና ከወሳኙ አንግል ሐ የበለጠ መሆን አለበት። የማሰላሰል ህግ ከወሳኙ አንግል ለሚበልጡ የአደጋ ማዕዘኖች ሁሉ የሚሰራ መሆኑን ልብ ይበሉ።

የአልማዝ ወሳኝ አንግል 24°38 ብቻ ነው። የእሱ “ፍላሬ” በብርሃን ሲበራ ብዙ አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ በሚፈጠርበት ቀላልነት ላይ ይመሰረታል፣ይህም በአብዛኛው የተመካው ይህንን ውጤት በሚያሻሽለው በችሎታ መቆራረጥ እና መሳል ላይ ነው። ያ n = 1 / sin c, ስለዚህ የወሳኙን አንግል ሐ ትክክለኛ መለኪያ n ይወስናል.

ጥናት 1. ወሳኝ አንግልን በማግኘት ለ plexiglass n ይወስኑ

በትልቅ ነጭ ወረቀት መሃል ላይ የግማሽ ክብ ቅርጽ ያለው የፕሌክስግላስ ያስቀምጡ እና ዝርዝሩን በጥንቃቄ ይከታተሉ. የጠፍጣፋው ቀጥተኛ ጠርዝ መካከለኛ ነጥብ O ያግኙ። ፕሮትራክተርን በመጠቀም፣ ከዚህ ቀጥ ያለ ጠርዝ በ O ነጥብ ላይ መደበኛ NO ይገንቡ። ሳህኑን እንደገና በዝርዝሩ ውስጥ ያድርጉት። የብርሃን ምንጩን በቅስት ዙሪያ ወደ NO በስተግራ ያንቀሳቅሱት ፣ ሁል ጊዜ የችግሩን ሬይ ወደ O ነጥብ በመምራት ፣ የተገለበጠው ሬይ በሥዕሉ ላይ እንደሚታየው በቀጥተኛው ጠርዝ ላይ ሲሄድ ፣ የአደጋውን ሬይ መንገድ በሦስት ነጥቦች ምልክት ያድርጉ ። P 1፣ P 2 እና P 3



ሳህኑን ለጊዜው ያውጡ እና እነዚህን ሶስት ነጥቦች በ O በኩል ማለፍ ያለበትን ቀጥታ መስመር ያገናኙ። ሳህኑን እንደገና በዝርዝሩ ውስጥ በጥንቃቄ ያስቀምጡ እና ከዚህ በፊት የተደረገውን ይድገሙት ፣ ግን በዚህ ጊዜ የብርሃን ምንጩን በቅስት ዙሪያ ወደ NO በስተቀኝ ያንቀሳቅሱት ፣ ያለማቋረጥ ጨረሩን ወደ O ነጥብ ይመራሉ ። የ c ሁለቱን መለኪያዎች በ ውስጥ ይመዝግቡ። የውጤቶች ሰንጠረዥ እና የወሳኙን አንግል አማካይ ዋጋ ይወስኑ ሐ. ከዚያም ቀመሩን n n = 1 / sin s በመጠቀም የማጣቀሻውን n n ለ plexiglass ይወስኑ።


የጥናት 1 መሳሪያ እንዲሁ ጥቅጥቅ ባለ መካከለኛ (Plexiglas) ውስጥ ለሚሰራጩ የብርሃን ጨረሮች እና በPlexiglas-air interface ላይ ከወሳኙ አንግል ሐ በላይ በሆኑ ማዕዘኖች ላይ ለሚከሰት ክስተት ፣የመከሰቱ አንግል ከማእዘኑ ጋር እኩል መሆኑን ለማሳየት ሊያገለግል ይችላል። ነጸብራቅ አር.

ጥናት 2. የብርሃን ነጸብራቅ ህግን ከወሳኙ አንግል በላይ ለሆኑ የክስተቶች ማዕዘኖች ያረጋግጡ

ከፊል ክብ ቅርጽ ያለው ፕሌክስግላስ ጠፍጣፋ በትልቅ ነጭ ወረቀት ላይ ያስቀምጡ እና ዝርዝሩን በጥንቃቄ ይከታተሉ. እንደ መጀመሪያው ሁኔታ፣ የመሃል ነጥብ Oን ያግኙ እና መደበኛውን NO ይገንቡ። ለ plexiglass, ወሳኝ አንግል c = 42 °, ስለዚህ, የመከሰቱ ማዕዘኖች i> 42 ° ወሳኝ ከሆነው አንግል ይበልጣል. ፕሮትራክተር በመጠቀም ጨረሮችን በ45°፣ 50°፣ 60°፣ 70° እና 80° ወደ ተለመደው NO.

የ plexiglass ንጣፉን በጥንቃቄ ወደ ገለጻው ይመልሱ እና የብርሃን ጨረሩን ከብርሃን ምንጭ በ 45 ዲግሪ መስመር ላይ ይምሩ. ጨረሩ ወደ O ነጥብ ይሄዳል፣ ይንጸባረቃል እና ከመደበኛው በሌላኛው በኩል ባለው የጠፍጣፋው arcuate በኩል ይታያል። በተንጸባረቀው ጨረር ላይ ሶስት ነጥቦችን P 1, P 2 እና P 3 ምልክት ያድርጉ. ለጊዜው ሳህኑን ያስወግዱ እና ሶስት ነጥቦቹን በነጥብ O ውስጥ ማለፍ ያለበትን ቀጥታ መስመር ያገናኙ.



ፕሮትራክተርን በመጠቀም የማንጸባረቂያውን አንግል r እና በተንጸባረቀው ጨረሩ መካከል ይለኩ፣ ውጤቱን በሰንጠረዥ ውስጥ ይመዝግቡ። ሳህኑን በጥንቃቄ ወደ ዝርዝሩ ውስጥ ያስቀምጡት እና ለ 50 °, 60 °, 70 ° እና 80 ° ወደ መደበኛው ማዕዘኖች ይድገሙት. በውጤቶች ሠንጠረዥ ውስጥ በተገቢው ቦታ ላይ የ r ዋጋን ይመዝግቡ. የነጸብራቅ አንግል ግራፍ ያሴሩ r ከአደጋው አንግል ጋር i. ከ45° እስከ 80° ባለው የአደጋ ማዕዘኖች ክልል ላይ የተሳለ ቀጥታ መስመር ግራፍ i አንግል ከ አንግል አር ጋር እኩል መሆኑን ለማሳየት በቂ ይሆናል።

በማንኛውም ጊዜ አዲስ የሞገድ ፊት ለማግኘት የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶችን ጨምሮ በመገናኛ ውስጥ ሞገዶች በሚሰራጭበት ጊዜ ይጠቀሙ የ Huygens መርህ.

በማዕበል ፊት ላይ ያለው እያንዳንዱ ነጥብ የሁለተኛ ሞገዶች ምንጭ ነው.

ተመሳሳይ በሆነ isotropic መካከለኛ የሁለተኛ ሞገዶች ማዕበል ንጣፎች የሉል ራዲየስ v × Dt ቅርፅ አላቸው ፣ ቁ በመካከለኛው ውስጥ ያለው የሞገድ ስርጭት ፍጥነት ነው። ሁለተኛ ማዕበል ያለውን ማዕበል ግንባሮች ኤንቨሎፕ በመሳል, ጊዜ ውስጥ (የበለስ. 7.1, a, ለ) ላይ አዲስ ማዕበል ፊት ማግኘት.

የማንፀባረቅ ህግ

የHuygens መርህን በመጠቀም የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ነጸብራቅ ህግን በሁለት ዳይኤሌክትሪክ መካከል ባለው ግንኙነት ማረጋገጥ ይቻላል።

የአደጋው አንግል ከማንፀባረቅ አንግል ጋር እኩል ነው. ክስተቱ እና አንጸባራቂ ጨረሮች፣ በሁለቱ ዳይ ኤሌክትሪኮች መካከል ካለው ግንኙነት ጋር፣ በአንድ አውሮፕላን ውስጥ ይተኛሉ።Ð a = Ð ለ. (7.1)

የአውሮፕላን የብርሃን ሞገድ (ጨረር 1 እና 2, ምስል 7.2) በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው ጠፍጣፋ የ LED በይነገጽ ላይ ይውደቁ. በጨረር እና በ LED መካከል ያለው አንግል a ማዕዘን ይባላል። በተወሰነ ጊዜ ውስጥ የዝግጅቱ ፊት ለፊት ያለው የ OB ሞገድ ነጥብ O ላይ ከደረሰ በሁይገንስ መርህ መሰረት ይህ ነጥብ

ሩዝ. 7.2

ሁለተኛ ደረጃ ሞገድ መልቀቅ ይጀምራል. በጊዜው Dt = VO 1/v፣ የክስተቱ ጨረር 2 ነጥብ O 1 ላይ ይደርሳል። በተመሳሳይ ጊዜ የሁለተኛው ሞገድ ፊት ፣ በነጥብ ኦ ውስጥ ከተንፀባረቀ በኋላ ፣ በተመሳሳይ መካከለኛ ውስጥ በማሰራጨት ፣ ወደ ንፍቀ ክበብ በሬዲየስ OA = v Dt = BO 1 ይደርሳል ። አዲሱ የሞገድ ፊት በአውሮፕላን AO 1፣ እና በጨረር OA የማሰራጨት አቅጣጫ። አንግል ለ የማንጸባረቅ አንግል ይባላል። ከሶስት ማዕዘኖች OAO 1 እና OBO 1 እኩልነት, የማንጸባረቅ ህግ የሚከተለው ነው-የአጋጣሚው አንግል ከአንጸባራቂ አንግል ጋር እኩል ነው.

የማጣቀሻ ህግ

ኦፕቲካል ተመሳሳይነት ያለው መካከለኛ 1 በ , (7.2)

ምጥጥን n 2 / n 1 = n 21 (7.4)

ተብሎ ይጠራል

(7.5)

ለቫኩም n = 1.

በስርጭት ምክንያት (የብርሃን ድግግሞሽ n »10 14 Hz), ለምሳሌ, ለውሃ n = 1.33, እና n = 9 (e = 81) አይደለም, ከኤሌክትሮዳይናሚክስ ለዝቅተኛ ድግግሞሽ እንደሚከተለው ነው. በመጀመሪያው መካከለኛ የብርሃን ስርጭት ፍጥነት v 1 ከሆነ እና በሁለተኛው - ቁ 2,

ሩዝ. 7.3

ከዚያም በጊዜው Dt የአደጋው የአውሮፕላን ሞገድ ርቀት AO 1 በመጀመሪያው መካከለኛ AO 1 = v 1 Dt. የሁለተኛው ሞገድ ፊት, በሁለተኛው መካከለኛ (በ Huygens መርህ መሰረት) የተደሰተ, ወደ ንፍቀ ክበብ ነጥቦች ይደርሳል, ራዲየስ OB = v 2 Dt. በሁለተኛው መካከለኛ ውስጥ የሚዛመተው ሞገድ አዲስ ፊት በ BO 1 አውሮፕላን (ምስል 7.3) እና በጨረራ OB እና O 1 C (በማዕበል ፊት ለፊት ባለው ቀጥተኛ) ስርጭት አቅጣጫው ይወከላል. አንግል ለ በጨረር OB መካከል እና በነጥብ O ላይ ባለው በሁለት ዳይኤሌክትሪክ መካከል ያለው መደበኛ ግንኙነት የማጣቀሻ አንግል ይባላል.ከሶስት ማዕዘናት OAO 1 እና OBO 1 እንደሚከተለው ነው AO 1 = OO 1 sin a, OB = OO 1 sin b.

አመለካከታቸው ይገልፃል። የማጣቀሻ ህግ(ህግ ስኔል፡-

. (7.6)

የክስተቱ አንግል ሳይን እና የማዕዘን አንግል ሬሾው ከሁለቱ ሚዲያ አንጻራዊ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ጋር እኩል ነው።

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ

ሩዝ. 7.4

በማንፀባረቅ ህግ መሰረት፣ በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው ግንኙነት አንድ ሰው ማየት ይችላል። አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ, n 1 > n 2 ከሆነ፣ ማለትም Ðb > Ða (ምስል 7.4)። በዚህም ምክንያት፣ Ða pr መቼ Ðb = 90 0 የመገደብ አንግል አለ። ከዚያም የማጣቀሻ ህግ (7.6) የሚከተለውን ቅጽ ይወስዳል.

sin a pr =, (ኃጢአት 90 0 =1) (7.7)

በአደጋው ​​አንግል Ða> Ða pr ላይ ተጨማሪ ጭማሪ ፣ ብርሃኑ ሙሉ በሙሉ በሁለቱ ሚዲያዎች መካከል ካለው በይነገጽ ይንፀባርቃል።

ይህ ክስተት ይባላል አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅእና በኦፕቲክስ ውስጥ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላሉ, ለምሳሌ, የብርሃን ጨረሮችን አቅጣጫ ለመለወጥ (ምስል 7.5, a, b).

በቴሌስኮፖች, ቢኖክዮላስ, ፋይበር ኦፕቲክስ እና ሌሎች የኦፕቲካል መሳሪያዎች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላል.

የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ክስተት እንደ ክላሲካል ማዕበል ሂደቶች ውስጥ, ኳንተም መካኒክ ውስጥ መሿለኪያ ውጤት ጋር ተመሳሳይ ክስተቶች, ቅንጣቶች ማዕበል-ኮርፐስኩላር ንብረቶች ጋር የተያያዘ ነው.

በእርግጥ ብርሃን ከአንዱ መካከለኛ ወደሌላ ሲያልፍ በተለያዩ ሚዲያዎች ውስጥ ካለው ስርጭት ፍጥነት ለውጥ ጋር ተያይዞ የብርሃን ነጸብራቅ ይስተዋላል። በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው መገናኛ ላይ, የብርሃን ጨረር በሁለት ይከፈላል: የተንቆጠቆጡ እና የተንፀባረቁ.

የብርሃን ጨረሮች በአራት ማዕዘን ቅርጽ ባለው የ isosceles መስታወት ፕሪዝም 1 ፊት ላይ ቀጥ ብለው ይወድቃሉ እና ያለምንም ንፅፅር ፊት 2 ላይ ይወድቃል ፣ አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ይታያል ፣ ምክንያቱም የፊት 2 የጨረር ጥግ (Ða = 45 0) የበለጠ ነው ። ከጠቅላላው የውስጥ ነጸብራቅ መገደብ አንግል (ለመስታወት n 2 = 1.5; Ða pr = 42 0).

ተመሳሳይ ፕሪዝም ከፊት 2 በተወሰነ ርቀት ላይ ከተቀመጠ H ~ l / 2 ፣ ከዚያ የብርሃን ጨረሮች በፊት 2 * በኩል ይለፋሉ እና ከፊት 1 * ፊት ላይ ካለው የጨረር ክስተት ጋር ትይዩ ይወጣል 1. ጥንካሬ ጄ በሕጉ መሠረት በፕሪዝም መካከል ያለውን ክፍተት h በመጨመር የሚተላለፈው የብርሃን ፍሰት በከፍተኛ ሁኔታ ይቀንሳል.

,

ጨረሩ ወደ ሁለተኛው መካከለኛ የሚያልፍበት የተወሰነ ዕድል የት w; d በንጥረቱ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ላይ በመመስረት ቅንጅቱ ነው; l የአደጋው ብርሃን የሞገድ ርዝመት ነው።

ስለዚህ, ብርሃን ወደ "የተከለከለው" ክልል ውስጥ መግባቱ የኳንተም ቱኒንግ ተጽእኖ የኦፕቲካል አናሎግ ነው.

የአጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ክስተት በእውነቱ የተሟላ ነው ፣ ምክንያቱም በዚህ ሁኔታ ውስጥ ሁሉም የአደጋው ብርሃን ኃይል በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው በይነገጽ ላይ ስለሚንፀባረቅ ፣ ለምሳሌ ከብረት መስተዋቶች ወለል ላይ። ይህንን ክስተት በመጠቀም አንድ ሰው በብርሃን ነጸብራቅ እና በብርሃን ነጸብራቅ ፣ በሌላ በኩል እና በቫቪሎቭ-ቼሬንኮቭ ጨረር መካከል ያለውን ሌላ ተመሳሳይነት መከታተል ይችላል።

ማዕበል ጣልቃ ገብነት

7.2.1. የቬክተሮች ሚና እና

በተግባር, በርካታ ሞገዶች በእውነተኛ ሚዲያ ውስጥ በአንድ ጊዜ ሊሰራጭ ይችላል. በማዕበል መጨመር ምክንያት, በርካታ አስደሳች ክስተቶች ይታያሉ. ጣልቃገብነት, ልዩነት, ነጸብራቅ እና ሞገዶችን ማንጸባረቅወዘተ.

እነዚህ የማዕበል ክስተቶች የሜካኒካል ሞገዶች ብቻ ሳይሆን የኤሌትሪክ፣ ማግኔቲክ፣ ብርሃን፣ ወዘተ ባህሪያት ናቸው።ሁሉም አንደኛ ደረጃ ቅንጣቶች በኳንተም ሜካኒክስ የተረጋገጠውን የሞገድ ባህሪያትን ያሳያሉ።

በመገናኛ ውስጥ ሁለት ወይም ከዚያ በላይ ሞገዶች ሲሰራጭ ከሚታየው በጣም ከሚያስደስት የሞገድ ክስተቶች አንዱ ጣልቃ ገብነት ይባላል. ኦፕቲካል ተመሳሳይነት ያለው መካከለኛ 1 በ ፍፁም አንጸባራቂ መረጃ ጠቋሚ , (7.8)

የት c በቫኩም ውስጥ የብርሃን ፍጥነት; v 1 - በመጀመሪያው መካከለኛ ውስጥ የብርሃን ፍጥነት.

መካከለኛ 2 በፍፁም አንጸባራቂ ኢንዴክስ ይገለጻል።

የት v 2 በሁለተኛው መካከለኛ ውስጥ የብርሃን ፍጥነት ነው.

አመለካከት (7.10)

ተብሎ ይጠራል የሁለተኛው መካከለኛ አንጻራዊ አንጻራዊ ጠቋሚ ከመጀመሪያው አንፃር.ለማክስዌል ቲዎሪ በመጠቀም m = 1 ውስጥ ግልጽ ዳይኤሌክትሪክ, ወይም

የት e 1, e 2 የመጀመሪያው እና ሁለተኛ ሚዲያ ዳይኤሌክትሪክ ቋሚዎች ናቸው.

ለቫኩም n = 1. በስርጭት ምክንያት (የብርሃን ድግግሞሽ n »10 14 Hz), ለምሳሌ, ለውሃ n = 1.33, እና n = 9 (e = 81) አይደለም, ከኤሌክትሮዳይናሚክስ ለዝቅተኛ ድግግሞሽ እንደሚከተለው ነው. ብርሃን ኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ነው. ስለዚህ, የኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ የሚወሰነው በቬክተሮች እና የኤሌክትሪክ እና መግነጢሳዊ መስኮችን ጥንካሬዎች ነው. ይሁን እንጂ, ብርሃን ከቁስ ጋር መስተጋብር ብዙ ሂደቶች ውስጥ, ለምሳሌ, እንደ ራዕይ አካላት ላይ ብርሃን ተጽዕኖ, photocells እና ሌሎች መሣሪያዎች, ወሳኝ ሚና ኦፕቲክስ ውስጥ ብርሃን ቬክተር ይባላል ይህም ቬክተር ነው.

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ

ውስጣዊ ነጸብራቅ- የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች በሁለት ግልጽ ሚዲያዎች መካከል ካለው በይነገጽ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ነጸብራቅ ክስተት ፣ ማዕበሉ ከፍ ያለ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ካለው መካከለኛ ከሆነ።

ያልተሟላ ውስጣዊ ነጸብራቅ- ውስጣዊ ነጸብራቅ, የአደጋው አንግል ከወሳኙ አንግል ያነሰ ከሆነ. በዚህ ሁኔታ, ጨረሩ ወደ ተቆራረጠ እና ወደ አንጸባራቂነት ይከፈላል.

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ- የውስጥ ነጸብራቅ፣ የአደጋው አንግል ከተወሰነ ወሳኝ አንግል በላይ ከሆነ። በዚህ ሁኔታ ፣ የተከሰቱት ሞገድ ሙሉ በሙሉ ይንፀባርቃል ፣ እና የነጸብራቅ ቅንጅቱ ዋጋ ለተጣራ ወለሎች ከከፍተኛ እሴቶቹ ይበልጣል። በተጨማሪም የአጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ ነጸብራቅ ከሞገድ ርዝመት ነጻ ነው.

ይህ የኦፕቲካል ክስተት የኤክስሬይ ክልልን ጨምሮ ለብዙ የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች ይስተዋላል።

በጂኦሜትሪክ ኦፕቲክስ ማዕቀፍ ውስጥ የክስተቱ ማብራሪያ ቀላል አይደለም፡ በ Snell ህግ መሰረት እና የማጣቀሻው አንግል ከ 90 ዲግሪ መብለጥ እንደማይችል ግምት ውስጥ በማስገባት የሳይንስ መጠኑ ከ 90 ዲግሪ መብለጥ አይችልም. አነስተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ወደ ትልቁ ኮፊሸን፣ የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ ሙሉ በሙሉ ወደ መጀመሪያው መካከለኛ መንጸባረቅ አለበት።

በክስተቱ ሞገድ ፅንሰ-ሀሳብ መሠረት የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገድ አሁንም ወደ ሁለተኛው መካከለኛ ዘልቆ ይገባል - “ወጥ ያልሆነ ሞገድ” ተብሎ የሚጠራው እዚያ ይሰራጫል ፣ እሱም በከፍተኛ ሁኔታ ይበሰብሳል እና ከእሱ ጋር ኃይልን አይወስድም። ተመሳሳይነት የሌለው ማዕበል ወደ ሁለተኛው መካከለኛ የመግባት የባህርይ ጥልቀት የሞገድ ርዝመት ቅደም ተከተል ነው።

አጠቃላይ የብርሃን ነጸብራቅ

በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው በይነገጽ ላይ የሁለት ሞኖክሮማቲክ ጨረሮች ክስተት ምሳሌን በመጠቀም ውስጣዊ ነጸብራቅን እንመልከት። ጨረሮቹ ከዞኑ ይወድቃሉ (በጥቁር ሰማያዊ ቀለም ውስጥ የተገለፀው) ከድንበሩ ያነሰ ጥቅጥቅ ባለ መካከለኛ (በቀላል ሰማያዊ ቀለም የተገለፀው) በማጣቀሻ ኢንዴክስ።

ቀይ ጨረር በአንድ ማዕዘን ላይ ይወድቃል ፣ ማለትም ፣ በመገናኛ ብዙሃን ወሰን ላይ - እሱ በከፊል ተበላሽቷል እና በከፊል ተንፀባርቋል። የጨረሩ ክፍል በአንድ ማዕዘን ላይ ይገለበጣል.

አረንጓዴው ጨረር ወድቆ ሙሉ በሙሉ src="/pictures/wiki/files/100/d833a2d69df321055f1e0bf120a53eff.png" border="0"> ይንጸባረቃል።

በተፈጥሮ እና በቴክኖሎጂ ውስጥ አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ

የኤክስሬይ ነጸብራቅ

በግጦሽ ክስተት ላይ የኤክስሬይ ነጸብራቅ ለመጀመሪያ ጊዜ የተቀረጸው የኤክስሬይ መስተዋቱን በሰራው ኤም.ኤ. ኩማኮቭ ሲሆን በንድፈ ሃሳቡም በ1923 በአርተር ኮምፕተን ተረጋግጧል።

ሌሎች የሞገድ ክስተቶች

የነጸብራቅ ማሳየት, እና አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ውጤት, ለምሳሌ ያህል, ላይ ላዩን ላይ የድምጽ ሞገድ እና የተለያየ viscosity ወይም ጥግግት ዞኖች መካከል ሽግግር ወቅት ፈሳሽ ውፍረት ውስጥ, ይቻላል.

የኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ ውጤት ጋር ተመሳሳይ የሆኑ ክስተቶች ዘገምተኛ የኒውትሮን ጨረሮች ይታያሉ።

በአቀባዊ የፖላራይዝድ ማዕበል በብሬውስተር አንግል ላይ ባለው በይነገጽ ላይ ከተከሰተ ፣ ከዚያ የሙሉ ነጸብራቅ ውጤት ይታያል - ምንም የሚያንፀባርቅ ማዕበል አይኖርም።

ማስታወሻዎች

ዊኪሚዲያ ፋውንዴሽን 2010.

• ሙሉ እስትንፋስ
• ሙሉ ለውጥ

በሌሎች መዝገበ-ቃላቶች ውስጥ “ጠቅላላ የውስጥ ነጸብራቅ” ምን እንደሆነ ይመልከቱ፡-

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ- ነጸብራቅ ኤል. ማግ. ጨረሩ (በተለይ ብርሃን) ከፍተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ካለው መካከለኛ በሁለት ግልጽ ሚዲያዎች መካከል ባለው ግንኙነት ላይ ሲወድቅ። ፒ.ቪ. ኦ. የሚከሰተው የአደጋው አንግል ከተወሰነ ገደብ (ወሳኝ) አንግል ሲያልፍ ነው... አካላዊ ኢንሳይክሎፔዲያ

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ- አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ. ብርሃን ከመሃል ከ n1> n2 ጋር ሲያልፍ አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ የሚከሰተው የአደጋው አንግል a2> apr; በክስተቱ አንግል ሀ1 ኢላስትሬትድ ኢንሳይክሎፔዲክ መዝገበ ቃላት

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ- የጨረር ጨረር ነጸብራቅ (የጨረር ጨረር ይመልከቱ) (ብርሃን) ወይም የሌላ ክልል ኤሌክትሮማግኔቲክ ጨረሮች (ለምሳሌ የሬዲዮ ሞገዶች) ከፍተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ካለው መካከለኛ በሁለት ግልጽ ሚዲያዎች በይነገጽ ላይ ሲወድቅ። ታላቁ የሶቪየት ኢንሳይክሎፔዲያ

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ- የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች፣ ከመካከለኛው ትልቅ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n1 ወደ መካከለኛ ዝቅተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n2 በአጋጣሚ አንግል ከገደበው አንግል ኤፕሪል ሲተላለፉ ይከሰታል፣ በ sinapr=n2/n1 ጥምርታ ይወሰናል። ሙሉ...... ዘመናዊ ኢንሳይክሎፔዲያ

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ- የተሟላ ውስጣዊ ነጸብራቅ, በድንበሩ ላይ ያለ ብርሃን ማንጸባረቅ. ብርሃን ከጥቅጥቅ መካከለኛ (ለምሳሌ ብርጭቆ) ወደ ጥቅጥቅ ወዳለው መካከለኛ (ውሃ ወይም አየር) ሲያልፍ መብራቱ በድንበሩ ውስጥ የማይያልፍበት የማጣቀሻ ማዕዘኖች ዞን አለ ... ሳይንሳዊ እና ቴክኒካል ኢንሳይክሎፔዲክ መዝገበ ቃላት

አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ- ከመካከለኛው የብርሃን ነጸብራቅ በብርሃን ያነሰ ጥቅጥቅ ያለ ሲሆን ሙሉ በሙሉ ወደ ሚወድቅበት መካከለኛ ይመለሳል። [የተመከሩ ውሎች ስብስብ። እትም 79. ፊዚካል ኦፕቲክስ. የዩኤስኤስ አር ሳይንስ አካዳሚ. የሳይንሳዊ እና ቴክኒካል ቃላት ኮሚቴ. 1970] ርዕሰ ጉዳዮች…… የቴክኒክ ተርጓሚ መመሪያ

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅየኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች የሚከሰቱት በ 2 ሚዲያዎች መካከል ባለው በይነገጽ ላይ በግዴለሽነት ሲከሰቱ ነው ፣ ጨረሩ ከመካከለኛው ትልቅ ሪፍራክቲቭ ኢንዴክስ n1 ወደ መካከለኛ ዝቅተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n2 ሲያልፍ ፣ እና የአጋጣሚው አንግል ከገደበው አንግል ሲያልፍ። ....... ቢግ ኢንሳይክሎፔዲክ መዝገበ ቃላት

አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ- የኤሌክትሮማግኔቲክ ሞገዶች ፣ በ 2 ሚዲያዎች መካከል ባለው በይነገጽ ላይ በተዛባ ክስተት ይከሰታል ፣ ጨረሩ ከመካከለኛው ትልቅ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n1 ወደ መካከለኛ ዝቅተኛ የማጣቀሻ ኢንዴክስ n2 ሲያልፍ ፣ እና የአጋጣሚው አንግል ከገደበው አንግል ipr . . ኢንሳይክሎፔዲክ መዝገበ ቃላት

በ § 81 ላይ ብርሃን በሁለት ሚዲያዎች መካከል ባለው በይነገጽ ላይ ሲወድቅ የብርሃን ኃይል በሁለት ክፍሎች ይከፈላል-አንዱ ክፍል ይንፀባርቃል, ሌላኛው ክፍል ወደ ሁለተኛው መካከለኛ ወደ መገናኛው ውስጥ ዘልቆ ይገባል. የብርሃንን ከአየር ወደ መስታወት ሽግግር ምሳሌን በመጠቀም ፣ ማለትም ከመካከለኛው ከኦፕቲካል ያነሰ ጥቅጥቅ ወዳለው መካከለኛ ወደ ኦፕቲካል ጥቅጥቅ ያለ ፣ የተንጸባረቀበት የኃይል መጠን በአጋጣሚው አንግል ላይ የተመሠረተ መሆኑን አይተናል። በዚህ ሁኔታ, የተንፀባረቀው የኃይል ክፍል የአደጋው አንግል ሲጨምር በከፍተኛ ሁኔታ ይጨምራል; ሆኖም ግን፣ በጣም ትልቅ በሆኑ የክስተቶች ማዕዘኖች፣ በቅርበት፣ የብርሃን ጨረሩ በበይነገጹ ላይ ሊንሸራተት ሲቃረብ፣ አንዳንድ የብርሃን ሃይሎች አሁንም ወደ ሁለተኛው መካከለኛ ያልፋሉ (§81፣ ሰንጠረዦች 4 እና 5 ይመልከቱ)።

በማናቸውም ሚዲያዎች ውስጥ የሚሰራጨው ብርሃን በዚህ መካከለኛ እና በኦፕቲካል ያነሰ ጥቅጥቅ ባለው መካከለኛ መካከል ባለው በይነገጽ ላይ ቢወድቅ አዲስ አስደሳች ክስተት ይፈጠራል ፣ ማለትም ዝቅተኛ ፍፁም የማጣቀሻ ኢንዴክስ። እዚህ ላይ ደግሞ የተንጸባረቀበት የኃይል ክፍልፋይ እየጨመረ በሄደ መጠን እየጨመረ ይሄዳል, ነገር ግን ጭማሪው የተለየ ህግን ይከተላል: ከተወሰነ ማዕዘን ጀምሮ, ሁሉም የብርሃን ኃይል ከመገናኛው ይገለጣል. ይህ ክስተት አጠቃላይ ውስጣዊ ነጸብራቅ ይባላል.

በ §81 ላይ እንደተገለጸው በመስታወት እና በአየር መካከል ባለው ግንኙነት ላይ ያለውን የብርሃን ክስተት እንደገና እናስብ። የብርሃን ጨረር ከመስታወቱ ወደ መገናኛው በተለያየ የአደጋ ማዕዘኖች ላይ ይውደቅ (ምሥል 186)። የተንጸባረቀውን የብርሃን ኢነርጂ ክፍልፋይ እና በበይነገጹ ውስጥ የሚያልፈውን የብርሃን ኃይል ክፍልፋይ ከለካን በሰንጠረዥ ውስጥ የተሰጡትን እሴቶች እናገኛለን። 7 (ብርጭቆ፣ ልክ በሰንጠረዥ 4 ላይ፣ የማጣቀሻ ኢንዴክስ ነበረው)።

ሩዝ. 186. አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ፡ የጨረራዎቹ ውፍረት ከብርሃን ኃይል ክፍልፋይ ጋር ይዛመዳል ወይም በመገናኛ በኩል ካለፈ

ሁሉም የብርሃን ሃይል ከመገናኛው ላይ የሚንፀባረቅበት የክስተቱ አንግል የጠቅላላ ውስጣዊ ነጸብራቅ መገደብ ተብሎ ይጠራል. ጠረጴዛው ለተሰበሰበበት ብርጭቆ. 7 () ፣ የሚገድበው አንግል በግምት ነው።

ሠንጠረዥ 7. ብርሃን ከመስታወት ወደ አየር ሲያልፍ ለተለያዩ የአደጋ ማዕዘኖች የተንጸባረቀ የኃይል ክፍልፋዮች

የክስተቱ አንግል

የማጣቀሻ አንግል

የተንጸባረቀ የኃይል መቶኛ (%)

በመገናኛው ላይ ብርሃን በተገደበ አንግል ላይ በሚከሰትበት ጊዜ የማጣቀሻው አንግል እኩል ነው ፣ ማለትም ፣ ለዚህ ​​ጉዳይ የማጣቀሻ ህግን በሚገልጽ ቀመር ውስጥ ፣

ማስቀመጥ ሲኖርብን ወይም . ከዚህ እናገኛለን

ከዚያ በሚበልጡ የክስተቶች ማዕዘኖች ውስጥ, ምንም የተገለበጠ ጨረር የለም. በመደበኛነት ፣ ይህ ከቅደም ተከተል ህግ ትልቅ በሆነው ክስተት ከአንድነት በላይ የሆኑ እሴቶችን በማግኘቱ ነው ፣ ይህም በግልጽ የማይቻል ነው።

በሠንጠረዥ ውስጥ ሠንጠረዥ 8 ለአንዳንድ ንጥረ ነገሮች አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ መገደብ ማዕዘኖች ያሳያል ፣ የማጣቀሻ ኢንዴክሶች በሰንጠረዥ ውስጥ ተሰጥተዋል። 6. የግንኙነት ትክክለኛነት ማረጋገጥ ቀላል ነው (84.1).

ሠንጠረዥ 8. ከአየር ጋር ባለው ወሰን ላይ የጠቅላላ ውስጣዊ ነጸብራቅ አንግል መገደብ

ንጥረ ነገር ካርቦን disulfide		ብርጭቆ (ከባድ ድንጋይ)
ግሊሰሮል

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ በውሃ ውስጥ በአየር አረፋዎች ወሰን ላይ ሊታይ ይችላል። እነሱ ያበራሉ ምክንያቱም በእነሱ ላይ የሚወርደው የፀሐይ ብርሃን ወደ አረፋዎች ሳያልፍ ሙሉ በሙሉ ይንፀባርቃል። ይህ በተለይ በውሃ ውስጥ በሚገኙ ተክሎች ግንድ እና ቅጠሎች ላይ በሚታዩ የአየር አረፋዎች እና በፀሐይ ላይ ከብር የተሠሩ በሚመስሉት ፣ ማለትም ብርሃንን በደንብ ከሚያንፀባርቁ ነገሮች ውስጥ ይስተዋላል።

አጠቃላይ የውስጥ ነጸብራቅ በመስታወት ማሽከርከር እና ፕሪዝም ዲዛይን ውስጥ መተግበሪያን ያገኛል ፣ ተግባሩ ከምስል ግልፅ ነው። 187. ለፕሪዝም የሚገድበው አንግል በተሰጠው የመስታወት አይነት የማጣቀሻ ኢንዴክስ ላይ የተመሰረተ ነው; ስለዚህ እንዲህ ዓይነቱን ፕሪዝም መጠቀም የብርሃን ጨረሮችን የመግቢያ እና መውጫ ማዕዘኖች ምርጫን በተመለከተ ምንም ችግር አይፈጥርም. የሚሽከረከሩ ፕሪዝም የመስተዋቶችን ተግባራት በተሳካ ሁኔታ ያከናውናሉ እና የሚያንፀባርቁ ንብረቶቻቸው ሳይለወጡ ሲቀሩ በብረት ኦክሳይድ ምክንያት የብረት መስተዋቶች ከጊዜ ወደ ጊዜ እየጠፉ ይሄዳሉ። መጠቅለያው ፕሪዝም በንድፍ ውስጥ ከተመጣጣኝ የማሽከርከር ስርዓት መስተዋቶች የበለጠ ቀላል መሆኑን ልብ ሊባል ይገባል። የሚሽከረከሩ ፕሪዝም በተለይም በፔሪስኮፖች ውስጥ ጥቅም ላይ ይውላሉ.

ሩዝ. 187. የጨረር መንገድ በመስታወት ውስጥ የሚሽከረከር ፕሪዝም (ሀ) ፣ መጠቅለያ ፕሪዝም (ለ) እና በተጣመመ የፕላስቲክ ቱቦ ውስጥ - የብርሃን መመሪያ (ሐ)