Hari ini kita akan mengungkapkan berapa sudut bias gelombang elektromagnetik (yang disebut cahaya) dan bagaimana hukumnya terbentuk.
Mata, kulit, otak
Manusia memiliki lima indera utama. Ilmuwan medis membedakan hingga sebelas sensasi berbeda yang berbeda (misalnya, perasaan tertekan atau sakit). Tetapi orang-orang mendapatkan sebagian besar informasi mereka melalui mata mereka. Hingga sembilan puluh persen dari fakta yang tersedia yang disadari oleh otak manusia sebagai getaran elektromagnetik. Jadi orang kebanyakan memahami keindahan dan estetika secara visual. Sudut bias cahaya memainkan peran penting dalam hal ini.
Gurun, danau, hujan
Dunia di sekitar dipenuhi sinar matahari. Udara dan air membentuk dasar dari apa yang disukai orang. Tentu saja, ada keindahan yang keras untuk lanskap gurun yang gersang, tetapi kebanyakan orang lebih menyukai kelembapan.
Manusia selalu terpesona oleh aliran pegunungan dan sungai dataran rendah yang mulus, danau yang tenang dan ombak laut yang terus bergulir, percikan air terjun dan mimpi dingin tentang gletser. Lebih dari sekali setiap orang telah memperhatikan keindahan permainan cahaya di embun di rumput, kilauan embun beku di dahan, putihnya susu dari kabut dan keindahan suram dari awan rendah. Dan semua efek ini dibuatberkat sudut bias sinar di dalam air.
Mata, skala elektromagnetik, pelangi
Cahaya adalah fluktuasi medan elektromagnetik. Panjang gelombang dan frekuensinya menentukan jenis foton. Frekuensi getaran menentukan apakah itu akan menjadi gelombang radio, sinar inframerah, spektrum beberapa warna yang terlihat oleh seseorang, ultraviolet, sinar-X atau radiasi gamma. Manusia dapat melihat dengan mata mereka getaran elektromagnetik dengan panjang gelombang mulai dari 780 (merah) hingga 380 (ungu) nanometer. Pada skala semua gelombang yang mungkin, bagian ini menempati area yang sangat kecil. Artinya, orang tidak dapat merasakan sebagian besar spektrum elektromagnetik. Dan semua keindahan yang dapat diakses oleh manusia diciptakan oleh perbedaan antara sudut datang dan sudut bias pada batas antara media.
Vakum, Matahari, planet
Foton dipancarkan oleh Matahari sebagai hasil dari reaksi termonuklir. Fusi atom hidrogen dan kelahiran helium disertai dengan pelepasan sejumlah besar berbagai partikel, termasuk kuanta cahaya. Dalam ruang hampa, gelombang elektromagnetik merambat dalam garis lurus dan pada kecepatan setinggi mungkin. Ketika memasuki media transparan dan lebih padat, seperti atmosfer bumi, cahaya mengubah kecepatan rambatnya. Akibatnya, itu mengubah arah propagasi. Berapa banyak menentukan indeks bias. Sudut bias dihitung menggunakan rumus Snell.
Hukum Snell
Ahli matematika Belanda Willebrord Snell bekerja sepanjang hidupnya dengan sudut dan jarak. Dia mengerti bagaimana mengukur jarak antar kota, bagaimana menemukan yang diberikantitik di langit. Tidak heran dia menemukan pola pada sudut-sudut pembiasan cahaya.
Rumus hukumnya seperti ini:
- 1sin 1 =n2sin 2.
Dalam ungkapan ini, karakter memiliki arti sebagai berikut:
- 1 dan n2 adalah indeks bias medium satu (dari mana berkas jatuh) dan medium 2 (berkas masuk);
- θ1 dan 2 masing-masing adalah sudut datang dan bias cahaya.
Penjelasan undang-undang
Penjelasan terhadap rumus ini perlu diberikan. Sudut berarti jumlah derajat yang terletak antara arah rambat sinar dan garis normal permukaan pada titik kontak berkas cahaya. Mengapa normal digunakan dalam kasus ini? Karena pada kenyataannya tidak ada permukaan yang benar-benar datar. Dan menemukan normal untuk kurva apa pun cukup sederhana. Selain itu, jika sudut antara batas media dan sinar datang x diketahui dalam soal, maka sudut yang dibutuhkan adil (90º-x).
Paling sering, cahaya masuk dari medium yang lebih tipis (udara) ke medium yang lebih rapat (air). Semakin dekat atom medium satu sama lain, semakin kuat sinar dibiaskan. Oleh karena itu, semakin rapat suatu medium, semakin besar sudut biasnya. Tapi itu juga terjadi sebaliknya: cahaya jatuh dari air ke udara atau dari udara ke ruang hampa. Dalam keadaan seperti itu, suatu kondisi dapat muncul di mana n1sin 1>n2. Artinya, seluruh sinar akan dipantulkan kembali ke medium pertama. Fenomena ini disebut internal totalrefleksi. Sudut di mana keadaan yang dijelaskan di atas terjadi disebut sudut pembatas bias.
Apa yang menentukan indeks bias?
Nilai ini hanya bergantung pada sifat-sifat zat. Misalnya, ada kristal yang penting pada sudut mana sinar masuk. Sifat anisotropi dimanifestasikan dalam birefringence. Ada media yang polarisasi radiasi yang masuk adalah penting. Juga harus diingat bahwa sudut bias bergantung pada panjang gelombang radiasi yang datang. Pada perbedaan inilah eksperimen dengan pembagian cahaya putih menjadi pelangi oleh prisma didasarkan. Perlu dicatat bahwa suhu medium juga mempengaruhi indeks bias radiasi. Semakin cepat atom suatu kristal bergetar, semakin terdeformasi strukturnya dan kemampuannya untuk mengubah arah rambat cahaya.
Contoh nilai indeks bias
Kami memberikan nilai yang berbeda untuk lingkungan yang sudah dikenal:
- Garam (rumus kimia NaCl) sebagai mineral disebut "halit". Indeks biasnya adalah 1,544.
- Sudut bias kaca dihitung dari indeks biasnya. Tergantung pada jenis bahannya, nilai ini bervariasi antara 1,487 dan 2,186.
- Diamond terkenal justru karena permainan cahaya di dalamnya. Perhiasan memperhitungkan semua bidangnya saat memotong. Indeks bias berlian adalah 2,417.
- Air yang dimurnikan dari pengotor memiliki indeks bias 1,333. H2O adalah pelarut yang sangat baik. Oleh karena itu, tidak ada air yang murni secara kimiawi di alam. Setiap sumur, setiap sungai dicirikandengan komposisinya. Oleh karena itu, indeks bias juga berubah. Tetapi untuk menyelesaikan masalah sekolah sederhana, Anda dapat mengambil nilai ini.
Jupiter, Saturnus, Callisto
Sampai sekarang, kita telah berbicara tentang keindahan duniawi. Yang disebut kondisi normal menyiratkan suhu dan tekanan yang sangat spesifik. Tapi ada planet lain di tata surya. Ada pemandangan yang sangat berbeda.
Di Jupiter, misalnya, dimungkinkan untuk mengamati kabut argon di awan metana dan helium ke atas. Aurora sinar-X juga umum di sana.
Di Saturnus, kabut etana menutupi atmosfer hidrogen. Di lapisan bawah planet ini, hujan berlian berasal dari awan metana yang sangat panas.
Namun, bulan beku berbatu Jupiter, Callisto, memiliki lautan dalam yang kaya akan hidrokarbon. Mungkin bakteri pemakan belerang hidup di kedalamannya.
Dan di setiap lanskap ini, permainan cahaya di permukaan, tepi, tepian, dan awan yang berbeda menciptakan keindahan.
