Sot do të zbulojmë se cili është këndi i thyerjes së një valë elektromagnetike (e ashtuquajtura dritë) dhe si formohen ligjet e saj.
Sy, lëkurë, tru
Njeriu ka pesë shqisa kryesore. Shkencëtarët mjekësorë dallojnë deri në njëmbëdhjetë ndjesi të ndryshme të ndryshme (për shembull, një ndjenjë presioni ose dhimbjeje). Por njerëzit e marrin shumicën e informacionit të tyre përmes syve të tyre. Deri në nëntëdhjetë për qind të fakteve të disponueshme që truri i njeriut i njeh si dridhje elektromagnetike. Pra, njerëzit kryesisht e kuptojnë bukurinë dhe estetikën vizualisht. Këndi i thyerjes së dritës luan një rol të rëndësishëm në këtë.
Shkretëtira, liqen, shi
Bota përreth është e përshkuar nga rrezet e diellit. Ajri dhe uji përbëjnë bazën e asaj që njerëzit pëlqejnë. Sigurisht, ka një bukuri të ashpër për peizazhet e shkretëtirës së thatë, por kryesisht njerëzit preferojnë pak lagështi.
Njeriu ka qenë gjithmonë i magjepsur nga përrenjtë malorë dhe lumenjtë e lëmuar të ultësirës, liqenet e qetë dhe valët e detit që rrotullohen gjithnjë, spërkatjet e një ujëvare dhe ëndrra e ftohtë e akullnajave. Më shumë se një herë të gjithë e kanë vënë re bukurinë e lojës së dritës në vesë mbi bar, shkëlqimin e ngricës në degë, bardhësinë qumështore të mjegullës dhe bukurinë e zymtë të reve të ulëta. Dhe të gjitha këto efekte krijohenfalë këndit të thyerjes së rrezes në ujë.
Sy, peshore elektromagnetike, ylber
Drita është një luhatje e fushës elektromagnetike. Gjatësia e valës dhe frekuenca e saj përcaktojnë llojin e fotonit. Frekuenca e dridhjeve përcakton nëse do të jetë një valë radioje, një rreze infra të kuqe, një spektër i ndonjë ngjyre të dukshme për një person, rrezatim ultravjollcë, rreze X ose rrezatim gama. Njerëzit janë në gjendje të perceptojnë me sytë e tyre dridhje elektromagnetike me gjatësi vale që variojnë nga 780 (e kuqe) deri në 380 (violet) nanometra. Në shkallën e të gjitha valëve të mundshme, ky seksion zë një zonë shumë të vogël. Kjo do të thotë, njerëzit nuk janë në gjendje të perceptojnë pjesën më të madhe të spektrit elektromagnetik. Dhe e gjithë bukuria e arritshme për njeriun krijohet nga ndryshimi midis këndit të rënies dhe këndit të thyerjes në kufirin midis mediave.
Vakum, Diell, planet
Fotonet emetohen nga Dielli si rezultat i një reaksioni termonuklear. Shkrirja e atomeve të hidrogjenit dhe lindja e heliumit shoqërohet me lëshimin e një numri të madh të grimcave të ndryshme, duke përfshirë kuantet e lehta. Në një vakum, valët elektromagnetike përhapen në një vijë të drejtë dhe me shpejtësinë më të lartë të mundshme. Kur hyn në një mjedis transparent dhe më të dendur, siç është atmosfera e tokës, drita ndryshon shpejtësinë e saj të përhapjes. Si rezultat, ajo ndryshon drejtimin e përhapjes. Sa përcakton indeksin e thyerjes. Këndi i thyerjes llogaritet duke përdorur formulën Snell.
Ligji i Snell
Matematikani holandez Willebrord Snell punoi gjithë jetën e tij me kënde dhe distanca. Ai kuptoi se si të matte distancat midis qyteteve, si të gjente një të dhënëpikë në qiell. Nuk është çudi që ai gjeti një model në këndet e përthyerjes së dritës.
Formula e ligjit duket kështu:
- 1mëkat θ1 =n2mëkat θ2.
Në këtë shprehje, karakteret kanë kuptimin e mëposhtëm:
- 1 dhe n2 janë indekset e thyerjes së mesatares një (nga e cila bie rrezja) dhe e mesme 2 (ajo hyn në të);
- θ1 dhe θ2 janë përkatësisht këndi i incidencës dhe i thyerjes së dritës.
Shpjegime për ligjin
Kësaj formule duhet t'i japim disa shpjegime. Këndet θ nënkuptojnë numrin e shkallëve që shtrihet midis drejtimit të përhapjes së rrezes dhe normales në sipërfaqe në pikën e kontaktit të rrezes së dritës. Pse përdoret normale në këtë rast? Sepse në realitet nuk ka sipërfaqe rreptësisht të sheshta. Dhe gjetja e normales për çdo kurbë është mjaft e thjeshtë. Përveç kësaj, nëse këndi ndërmjet kufirit të medias dhe rrezes rënëse x njihet në problem, atëherë këndi i kërkuar θ është vetëm (90º-x).
Më shpesh, drita hyn nga një mjedis më i rrallë (ajri) në një mjedis më të dendur (ujë). Sa më afër të jenë atomet e mediumit me njëri-tjetrin, aq më e fortë përthyhet rrezja. Prandaj, sa më i dendur të jetë mediumi, aq më i madh është këndi i thyerjes. Por ndodh edhe anasjelltas: drita bie nga uji në ajër ose nga ajri në vakum. Në rrethana të tilla, mund të krijohet një kusht në të cilin n1sin θ1>n2. Kjo do të thotë, e gjithë rrezja do të reflektohet përsëri në mediumin e parë. Ky fenomen quhet total i brendshëmreflektimi. Këndi në të cilin ndodhin rrethanat e përshkruara më sipër quhet këndi kufizues i thyerjes.
Çfarë e përcakton indeksin e thyerjes?
Kjo vlerë varet vetëm nga vetitë e substancës. Për shembull, ka kristale për të cilët ka rëndësi se në çfarë këndi hyn rrezja. Anizotropia e vetive manifestohet në dythyeshmëri. Ka media për të cilat polarizimi i rrezatimit hyrës është i rëndësishëm. Duhet gjithashtu të mbahet mend se këndi i thyerjes varet nga gjatësia e valës së rrezatimit rënës. Pikërisht në këtë ndryshim bazohet eksperimenti me ndarjen e dritës së bardhë në një ylber nga një prizëm. Duhet të theksohet se temperatura e mediumit ndikon gjithashtu në indeksin e thyerjes së rrezatimit. Sa më shpejt të dridhen atomet e një kristali, aq më shumë deformohet struktura e tij dhe aftësia për të ndryshuar drejtimin e përhapjes së dritës.
Shembuj të vlerës së indeksit të thyerjes
Ne japim vlera të ndryshme për mjedise të njohura:
- Kripa (formula kimike NaCl) si mineral quhet "halit". Indeksi i tij i thyerjes është 1,544.
- Këndi i përthyerjes së qelqit llogaritet nga indeksi i thyerjes së tij. Në varësi të llojit të materialit, kjo vlerë varion midis 1,487 dhe 2,186.
- Diamanti është i famshëm pikërisht për lojën e dritës në të. Bizhuteritë marrin parasysh të gjitha aeroplanët e saj gjatë prerjes. Indeksi i thyerjes së diamantit është 2,417.
- Uji i pastruar nga papastërtitë ka një indeks thyes prej 1,333. H2O është një tretës shumë i mirë. Prandaj, nuk ka ujë kimikisht të pastër në natyrë. Çdo pus, çdo lumë karakterizohetme përbërjen e tij. Prandaj, edhe indeksi i thyerjes ndryshon. Por për të zgjidhur probleme të thjeshta të shkollës, mund ta marrësh këtë vlerë.
Jupiteri, Saturni, Callisto
Deri tani, ne kemi folur për bukurinë e botës tokësore. Të ashtuquajturat kushte normale nënkuptojnë një temperaturë dhe presion shumë specifik. Por ka edhe planetë të tjerë në sistemin diellor. Ka peizazhe krejt të ndryshme.
Në Jupiter, për shembull, është e mundur të vëzhgohet mjegulla e argonit në retë e metanit dhe rrjedhjet e heliumit. Aurorat me rreze X janë gjithashtu të zakonshme atje.
Në Saturn, mjegullat etanike mbulojnë atmosferën e hidrogjenit. Në shtresat e poshtme të planetit, shirat e diamantit bien nga retë shumë të nxehta të metanit.
Megjithatë, hëna e ngrirë shkëmbore e Jupiterit Callisto ka një oqean të brendshëm të pasur me hidrokarbure. Ndoshta bakteret që konsumojnë squfur jetojnë në thellësitë e tij.
Dhe në secilin prej këtyre peizazheve, loja e dritës në sipërfaqe, skaje, parvaz dhe re të ndryshme krijon bukuri.
