Bu gün biz elektromaqnit dalğasının (sözdə işıq) qırılma bucağının nə olduğunu və onun qanunlarının necə əmələ gəldiyini açıqlayacağıq.
Göz, dəri, beyin
İnsanın beş əsas duyğu orqanı var. Tibb alimləri on birə qədər fərqli hissləri (məsələn, təzyiq və ya ağrı hissi) fərqləndirirlər. Ancaq insanlar məlumatların çoxunu gözləri ilə alırlar. İnsan beyni mövcud faktların doxsan faizinə qədərini elektromaqnit titrəyişlər kimi bilir. Belə ki, insanlar gözəlliyi və estetikanı daha çox vizual olaraq başa düşürlər. İşığın sınma bucağı bunda mühüm rol oynayır.
Səhra, göl, yağış
Ətrafdakı dünya günəş işığı ilə dolaşır. Hava və su insanların sevdiklərinin əsasını təşkil edir. Əlbəttə ki, quraq səhra mənzərələri üçün sərt gözəllik var, lakin insanlar əsasən bir qədər nəmə üstünlük verirlər.
İnsanı həmişə dağ çayları və hamar aran çayları, sakit gölləri və daima yuvarlanan dəniz dalğaları, şəlalənin sıçraması və buzlaqların soyuq xəyalı valeh edib. Dəfələrlə hamı çəmənlikdəki şehdəki işıq oyununun gözəlliyini, budaqlardakı şaxtanın parıldamasını, dumanın südlü ağlığını və alçaq buludların tutqun gözəlliyini gördü. Və bütün bu effektlər yaradılırşüanın suda sınma bucağı sayəsində.
Göz, elektromaqnit şkala, göy qurşağı
İşıq elektromaqnit sahəsinin dalğalanmasıdır. Dalğa uzunluğu və onun tezliyi fotonun növünü müəyyən edir. Vibrasiya tezliyi onun radio dalğası, infraqırmızı şüa, insana görünən bəzi rəng spektri, ultrabənövşəyi, rentgen və ya qamma şüası olub-olmadığını müəyyənləşdirir. İnsanlar dalğa uzunluqları 780 (qırmızı) ilə 380 (bənövşəyi) nanometrə qədər olan elektromaqnit titrəyişlərini gözləri ilə qavra bilirlər. Bütün mümkün dalğaların miqyasında bu bölmə çox kiçik bir ərazini tutur. Yəni insanlar elektromaqnit spektrinin böyük hissəsini qavramaq iqtidarında deyillər. İnsan üçün əlçatan olan bütün gözəlliklər media arasındakı sərhəddə düşmə bucağı ilə sınma bucağı arasındakı fərqlə yaradılır.
Vakuum, Günəş, planet
Fotolar termonüvə reaksiyası nəticəsində Günəş tərəfindən yayılır. Hidrogen atomlarının birləşməsi və heliumun yaranması çoxlu sayda müxtəlif hissəciklərin, o cümlədən işıq kvantlarının sərbəst buraxılması ilə müşayiət olunur. Vakuumda elektromaqnit dalğaları düz xətt üzrə və mümkün olan ən yüksək sürətlə yayılır. Yerin atmosferi kimi şəffaf və daha sıx bir mühitə daxil olduqda, işıq yayılma sürətini dəyişir. Nəticədə yayılma istiqamətini dəyişir. Kırılma indeksini nə qədər müəyyənləşdirir. Kırılma bucağı Snell düsturu ilə hesablanır.
Snell Qanunu
Hollandiyalı riyaziyyatçı Willebrord Snell bütün həyatı boyu bucaqlar və məsafələrlə işləmişdir. Şəhərlər arasındakı məsafələri necə ölçməyi, veriləni necə tapmağı başa düşdügöydə nöqtə. Onun işığın sınma bucaqlarında nümunə tapması təəccüblü deyil.
Qanun düsturu belə görünür:
- 1sin θ1 =n2sin θ2.
Bu ifadədə simvollar aşağıdakı mənaya malikdir:
- 1 və n2 orta birinci (şüa oradan düşür) və orta 2-nin (ora daxil olur) sındırma göstəriciləridir);
- θ1 və θ2 müvafiq olaraq işığın düşmə və sınma bucağıdır.
Qanunla bağlı izahatlar
Bu formulun bəzi izahatlarını vermək lazımdır. Bucaqlar θ şüanın yayılma istiqaməti ilə işıq şüasının təmas nöqtəsində səthin normalı arasında olan dərəcələrin sayını bildirir. Niyə bu vəziyyətdə normal istifadə olunur? Çünki reallıqda ciddi düz səthlər yoxdur. Və hər hansı bir əyri üçün normal tapmaq olduqca sadədir. Bundan əlavə, problemdə media sərhədi ilə düşən şüa x arasındakı bucaq məlumdursa, o zaman tələb olunan bucaq θ sadəcə (90º-x) olur.
Çox vaxt işıq daha seyrəkləşmiş (hava) daha sıx (su) mühitə daxil olur. Mühitin atomları bir-birinə nə qədər yaxındırsa, şüa bir o qədər güclü sınır. Buna görə də, mühit nə qədər sıx olarsa, qırılma bucağı bir o qədər böyük olar. Amma bu da əksinə baş verir: işıq sudan havaya və ya havadan vakuuma düşür. Belə şəraitdə n1sin θ1>n2 olan bir vəziyyət yarana bilər. Yəni, bütün şüa yenidən birinci mühitə əks olunacaq. Bu fenomen ümumi daxili adlanırəks. Yuxarıda təsvir edilən halların baş verdiyi bucaq məhdudlaşdırıcı refraksiya bucağı adlanır.
Qırılma əmsalını nə müəyyənləşdirir?
Bu dəyər yalnız maddənin xüsusiyyətlərindən asılıdır. Məsələn, elə kristallar var ki, onlar üçün şüanın hansı bucaqda daxil olması önəmlidir. Xassələrin anizotropiyası iki qırılmada özünü göstərir. Daxil olan radiasiyanın qütbləşməsinin vacib olduğu mühitlər var. Həm də yadda saxlamaq lazımdır ki, qırılma bucağı gələn radiasiyanın dalğa uzunluğundan asılıdır. Prizma vasitəsilə ağ işığın göy qurşağına bölünməsi təcrübəsi məhz bu fərqə əsaslanır. Nəzərə almaq lazımdır ki, mühitin temperaturu şüalanmanın sındırma göstəricisinə də təsir edir. Kristalın atomları nə qədər tez titrəsə, onun strukturu və işığın yayılma istiqamətini dəyişmək qabiliyyəti bir o qədər deformasiyaya uğrayır.
Qırılma əmsalının dəyərinə dair nümunələr
Biz tanış mühitlər üçün fərqli dəyərlər veririk:
- Duz (kimyəvi formula NaCl) bir mineral olaraq "halit" adlanır. Onun sındırma indeksi 1,544-dür.
- Şüşənin sınma bucağı onun sınma əmsalından hesablanır. Materialın növündən asılı olaraq, bu dəyər 1,487 və 2,186 arasında dəyişir.
- Diamond məhz onun içindəki işıq oyunu ilə məşhurdur. Zərgərlər kəsərkən onun bütün təyyarələrini nəzərə alırlar. Almazın sındırma indeksi 2.417-dir.
- Çirklərdən təmizlənmiş suyun sındırma əmsalı 1.333. H2O çox yaxşı həlledicidir. Ona görə də təbiətdə kimyəvi cəhətdən təmiz su yoxdur. Hər quyu, hər çay səciyyəvidirtərkibi ilə. Buna görə də qırılma göstəricisi də dəyişir. Ancaq sadə məktəb problemlərini həll etmək üçün bu dəyəri götürə bilərsiniz.
Yupiter, Saturn, Kallisto
İndiyə kimi yer dünyasının gözəlliyindən danışırdıq. Sözdə normal şərtlər çox xüsusi bir temperatur və təzyiq deməkdir. Ancaq Günəş sistemində başqa planetlər də var. Tamamilə fərqli mənzərələr var.
Məsələn, Yupiterdə metan buludlarında və helium axınında arqon dumanını müşahidə etmək mümkündür. Orada rentgen auroraları da çox yayılmışdır.
Saturnda etan dumanları hidrogen atmosferini əhatə edir. Planetin aşağı təbəqələrində çox isti metan buludlarından almaz yağır.
Lakin Yupiterin qayalı donmuş peyki Kalistonun karbohidrogenlərlə zəngin daxili okeanı var. Bəlkə də onun dərinliklərində kükürd istehlak edən bakteriyalar yaşayır.
Və bu mənzərələrin hər birində işığın müxtəlif səthlərdə, kənarlarda, kənarlarda və buludlarda oynaması gözəllik yaradır.
