დღეს ვისაუბრებთ სინათლის არეკვლის კანონზე. ჩვენ ასევე გამოვყოფთ ხაზოვანი ოპტიკის იმ ნაწილს, რომელსაც ეს ფენომენი ეხება.
სკოლა და სინათლე
ბავშვები მოუთმენლად მიდიან პირველ კლასში. აინტერესებთ რას ნიშნავს სწავლა, აურზაურით იტაცებენ სახელმძღვანელოებითა და რვეულებით. მაგრამ დისციპლინა მკაცრი რამ არის. დიახ, და ბავშვების დახურული ჯგუფის ფსიქოლოგიური კანონები საკმაოდ სასტიკია. ამიტომ, ხანდაზმული მოსწავლეები სკოლას უკავშირებენ მხოლოდ იქ წასვლას. თუმცა, თავად ცოდნისადმი შემოქმედებითი მიდგომით, თქვენ შეგიძლიათ შეცვალოთ თქვენი შეხედულება გაკვეთილებისა და დღიურების სამყაროსადმი. დღეს ვისაუბრებთ ოპტიკის ერთ მნიშვნელოვან კონცეფციაზე. ფიზიკის მე-8 კლასში მოცემულია ეს ფენომენი, როგორც სინათლის გარდატეხის და არეკვლის კანონები.
ტალღა და სინათლე
რაც არ უნდა უცნაურად ჟღერდეს, სინათლე ტალღაა. "რა ზღვები?" იკითხავენ სტუდენტები. და ჩვენ ვუპასუხებთ: "ელექტრომაგნიტურში". ეს რთული სისტემა იწყება მოძრავი დამუხტული ობიექტით. ამ სიტყვის პირდაპირი მნიშვნელობით. თუ ექსპერიმენტატორი ელექტრიფიცირებს ქარვის ნაჭერს და სწრაფად დარბის მასთან, მაშინ მოძრაობის პროცესში წარმოიქმნება ძალიან სუსტი და ძალიან მოკლე ელექტრომაგნიტური ველი. დიდი ველების წყარო, რომლებიც მთელ სამყაროს სცდებაძირითადად ვარსკვლავები. მზე ასევე არის არანულოვანი მუხტის მქონე ობიექტი, ამიტომ დედამიწა ფაქტიურად „აბანოებს“მის მიერ შექმნილ ნაწილაკებსა და ელექტრომაგნიტურ ველებში. და სინათლე არის ელექტრომაგნიტური ველის კვანტი, რაც ნიშნავს, რომ მასზე ასახვის კანონი შეიძლება გამოყენებულ იქნას.
არეკვლა, რეფრაქცია, აბსორბცია
მაშ, რა არის კანონის არსი? შემდეგში:
- თუ სინათლის სხივი ეცემა გლუვ ზედაპირზე, მაშინ ის, ზედაპირის ნორმალური დაცემის წერტილში და არეკლილი სინათლე დევს ერთ სიბრტყეში.
- მოვარდნილი სხივის დახრილობის კუთხე ნორმალურთან უდრის არეკლილი სინათლის დახრილობის კუთხეს.
ხანდახან სკოლის მოსწავლეებს აშინებს გაუგებარი სიტყვა "ნორმალური". მაგრამ ეს სულაც არ არის საშინელი. ეს არის მხოლოდ პერპენდიკულარული მოცემული წერტილის ზედაპირზე. ნორმალური კი ყველაზე ხშირად წარმოსახვითი ხაზია, ის უნდა იყოს გააზრებული პრობლემის გადასაჭრელად.
დაცემის კუთხე უდრის არეკვლის კუთხეს
რამდენად მავნეა სინათლის ასახვის კანონის ეს ფორმულირება? მე-8 კლასი ხშირად ამცირებს სკოლის წესებში სიტყვების რაოდენობას, რათა უკეთ დაიმახსოვროს ისინი. მაგრამ ხაზოვანი ოპტიკაც კი არის საგანი, რომელშიც მოქმედებისა და გავრცელების ვექტორი მნიშვნელოვანია. ანუ მნიშვნელოვანია არა მხოლოდ სინათლის სხივების ურთიერთ კუთხეები, არამედ მათი გავრცელების მიმართულებაც. ამ შემთხვევაში, მნიშვნელოვანია არ დაგვავიწყდეს, რომ ინციდენტის, ასახული გამოსახულების და ზედაპირის ნორმალურისთვის, დაცემის წერტილში მხოლოდ ერთი სიბრტყეა.
ასახვის სახეები
როგორც ჩანს, ეს წესი არ შეიძლება იყოს უფრო მარტივი. მაგრამ აქ არის რამდენიმე თავისებურება:
- შეხვედრა დიელექტრიკთან, სინათლე იწვევს მის ატომებში რხევებსდიელექტრიკული პოლარიზაცია. ეს იწვევს იმ ფაქტს, რომ საშუალო თითოეული წერტილი ხდება ტალღების მეორადი წყარო. როდესაც გაერთიანებულია, ისინი წარმოქმნიან არეკლილი, გარდატეხილი და დიფუზური სინათლეს.
- როდესაც ელექტრომაგნიტური გამოსხივება ურტყამს გამტარ მასალას, ის იწვევს ელექტრონების რხევას. მასალა მიდრეკილია აანაზღაუროს შედეგად მიღებული დენი, რაც იწვევს თითქმის მთლიან ასახვას. ამიტომ არის ლითონი ასე ბზინვარე.
- დიფუზური ასახვა ხდება მაშინ, როდესაც ზედაპირს აქვს უხეშობა. მათი ზომა უნდა აღემატებოდეს ინციდენტის გამოსხივების ტალღის სიგრძეს. თუმცა, შეიძლება შეიქმნას სიტუაცია, როდესაც მოკლე ტალღის სიგრძის იისფერი გამოსხივება მიმოფანტულია, ხოლო გრძელი ტალღის სიგრძის წითელი გამოსხივება იდეალურად აირეკლება.
- შინაგანი ასახვა. თუ სინათლე უფრო მკვრივი გარემოდან უფრო იშვიათ გარემოში ვარდება (მაგალითად, წყლიდან ჰაერში), მაშინ გარკვეული კუთხით მთელი სხივი აირეკლება უკან. მთლიანი ასახვის კანონი დაკავშირებულია გარემოში სინათლის გარდატეხის მაჩვენებლების განსხვავებასთან. მისი ფორმულა გამოიხატება შემდეგნაირად:
- sin j=n2 / n1
სადაც j არის კუთხე, რომლის დროსაც ხდება მთლიანი შიდა ასახვა, და n2 და n1 არის ამ ორის გარდატეხის ინდექსები მედია.
რა და როდის აისახება?
გარდა სასკოლო გაკვეთილებისა და მოსაწყენი დავალებებისა, ასახვის კანონი, რომლის ფორმულაც ცოტა მაღლა მივეცით, სხვა შემთხვევებშიც შეიძლება დავინახოთ:
- როდესაც ბგერითი ტალღები მყარ ზედაპირებს ახტება, ისინი უკან ბრუნდებიან ექოს სახით. სწორედ ამ ეფექტის გამოა დახურულ ეზოში ბავშვების ხმა უფრო ხმამაღლა ჟღერს, ვიდრე გარეთ.მდინარის ნაპირი. ასევე ეხმიანება ცარიელი ოთახი რემონტის შემდეგ, და ავეჯი, რომელიც იქ არის განთავსებული, შთანთქავს ჰაერის ვიბრაციას.
- სადაზვერვო ხომალდები მათ წინ უშვებენ ულტრაბგერითი ტალღებს, რომელთა ასახვის სიჩქარე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ქვედა ტოპოგრაფიის შესაფასებლად.
- რადიოტალღები აირეკლება თვითმფრინავიდან, რაც საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ მათი მდებარეობა ჰაერში.
- სამედიცინო გამოკვლევის დროს ულტრაბგერა აისახება ორგანოების საზღვრიდან და სპეციალისტებს აძლევს შესაძლებლობას, განიხილონ ადამიანის შიგნით მიმდინარე პროცესები ქსოვილის მოჭრის გარეშე.
სარკე და ჩინეთი
თუმცა, არ იფიქროთ, რომ ასახვა უახლესი გამოგონებაა. როგორც კი ადამიანებმა ისწავლეს სუფთა ლითონის (ბრინჯაოს) მიღება, ქალებს მაშინვე სურდათ გაეგოთ როგორები იყვნენ ისინი.
მასალის უკეთ ასახვის მიზნით, მისი ზედაპირი დიდი ხნის განმავლობაში პრიალდებოდა ხელით. და რადგან ბრინჯაოს დისკის მხოლოდ ერთი მიმართულებით ყურება იყო შესაძლებელი, მეორეს რაღაც ნიმუში ამშვენებდა.
ძველ ჩინეთში ზოგიერთმა ოსტატმა შეძლო სარკეების დამზადება, რომელთა საიდუმლო ამ დრომდე ამოხსნილი არ არის. თუ ასეთი ობიექტის გლუვი მხრიდან მზის სხივი მიმართულია თეთრ კედელზე ან ქაღალდის ფურცელზე, მაშინ სინათლის წრეში… უკანა მხარეს ამოტვიფრული სურათი გამოჩნდება. ამ ფენომენის არსი თანამედროვე კვლევის მეთოდებითაც კი ვერ აიხსნება. გამოიცანი როგორ ხდება ეს:
- ნიმუში დაჭერით, შემდეგ ერთი მხარე იფქვება და ლითონის სტრუქტურაში განსხვავება რჩება.
- სპილენძის დნობა ასხამენ წინასწარ მომზადებულ თარგს დალითონის სქელი ფენა (სადაც ნიმუშს აქვს ამობურცულობა) მყარდება ოდნავ განსხვავებულ ფორმაში, ვიდრე თხელი ელემენტი. ეს განსხვავება რჩება გაპრიალების შემდეგაც.
- სარკის გლუვი მხარე ამოტვიფრულია მჟავით. დამუშავების შემდეგ ფერთა სხვაობა შესამჩნევი არ არის, მაგრამ ასახული გამოსახულების ინტენსივობა განსხვავებულია მზის კაშკაშა შუქზე.
- ნიმუში გამოიყენება ობიექტის სარკის ნაწილზე სპილენძის განსხვავებული ხარისხით.
- გამოსახულება ამოჭრილია სარკის უკანა მხარეს, როდესაც წინა მხარე უკვე გარკვეულწილად გახეხილია. წნევა მოქმედებს ობიექტის ორივე ნაწილზე. სარკის მხარე დაფარულია, როგორც ეს იყო, მიკრო-გამობურცვების სერიით, რომლებიც შეესაბამება ნიმუშს. სამუშაოს კიდევ ერთი დაფქვა ამთავრებს, შექმნილ მუწუკებსა და ხეობებს უფრო გლუვ იერს აძლევს.
ძნელი დასაჯერებელია, რომ ატომური სპექტროსკოპიისა და მატერიის რენტგენის კვლევის ეპოქაში ჯერ კიდევ არსებობს საიდუმლოებები, რომლებიც დაკავშირებულია ასახვასთან, მაგრამ ფაქტები ჯიუტია.
