Jak liczy się załamanie światła?
Promień, który wchodzi skośnie do innego ośrodka, zmienia kierunek. Powodem jest zmiana prędkości: w wodzie światło biegnie wolniej niż w powietrzu, więc front fali skręca w stronę normalnej. Przy drodze odwrotnej, z wody do powietrza, promień odchyla się od normalnej i przy odpowiednio dużym kącie w ogóle nie wychodzi na zewnątrz. To ostatnie zjawisko nosi nazwę całkowitego odbicia wewnętrznego i na nim opierają się światłowody.
Wzór i przykład
współczynnik pierwszego ośrodka × sinus kąta padania = współczynnik drugiego ośrodka × sinus kąta załamania
- Światło pada z powietrza na wodę pod kątem 30 stopni do normalnej.
- Sinus 30 stopni wynosi 0,5, a współczynnik wody 1,33.
- Sinus kąta załamania to 0,5 ÷ 1,33 = 0,37594.
- Kąt, którego sinus wynosi 0,37594, to 22,08 stopnia.
- Promień zbliżył się do normalnej, bo wszedł do ośrodka gęstszego optycznie.
| Ośrodek | Współczynnik | Kąt graniczny do powietrza |
|---|---|---|
| Woda | 1,33 | 48,75 ° |
| Szkło | 1,50 | 41,81 ° |
| Diament | 2,42 | 24,41 ° |
| Powietrze | 1,00 | brak, to ośrodek odniesienia |
Bieg promieni przez soczewkę policzy kalkulator równania soczewki, długość fali z częstotliwości kalkulator długości fali, a powiększenie lunety kalkulator powiększenia teleskopu.
Najczęstsze pytania
Pod jakim kątem załamie się światło padające na wodę pod kątem 30 stopni?
Pod kątem 22,08 stopnia. Sinus kąta załamania to sinus 30 stopni podzielony przez 1,33, czyli 0,37594.
Ile wynosi kąt graniczny dla wody?
48,75 stopnia przy przejściu z wody do powietrza. Dla szkła o współczynniku 1,5 jest to 41,81 stopnia, a dla diamentu 24,41 stopnia, co odpowiada za jego blask.
Dlaczego łyżka w szklance wody wygląda na złamaną?
Bo promienie na granicy wody i powietrza zmieniają kierunek. Oko przedłuża je w linii prostej i widzi zanurzoną część w innym miejscu, niż jest naprawdę.
Czy przy załamaniu zmienia się długość fali?
Tak, w tym samym stosunku co prędkość. Światło zielone o długości 550 nanometrów w powietrzu ma w wodzie 413,5 nanometra, ale częstotliwość zostaje ta sama, więc barwa się nie zmienia.
Jak szybko biegnie światło w wodzie?
Około 225,4 tysiąca kilometrów na sekundę, czyli prędkość w próżni podzielona przez 1,33. W szkle o współczynniku 1,5 jest to dwie trzecie prędkości w próżni.