Ключевая разница – угол падения и угол преломления
Ключевое различие между углом падения и углом преломления заключается в последовательном порядке двух углов, образуемых волной на границе среды.
Преломление – это свойство волн. Волна может иметь разные скорости для разных сред. Изменение скорости на границе среды вызывает преломление волны. В этой статье для простоты особое внимание уделяется световым лучам.
Определение угла падения и угла преломления
Угол падения - это угол между нормалью к поверхности раздела и падающим лучом.
Угол преломления определяется как угол между нормалью к границе раздела и преломленным лучом. Углы можно измерять в любых единицах, но здесь используются градусы. Давайте сначала взглянем на законы преломления.
- Падающий луч, преломленный луч и нормаль на границе раздела лежат в одной плоскости.
- Синус угла падения (i) к углу преломления (r) на границе раздела остается в постоянном отношении. Эта константа называется показателем преломления второй среды относительно первой среды.
Имейте в виду свойство обратимости света. Если мы просто повернем направление луча света, приняв настоящий конец за начало, а настоящее начало за конец, луч света проследит тот же путь.
Формирование угла падения и угла преломления
Разница между падающим и преломленным лучом зависит от того, приходит ли световой луч к границе раздела или покидает его. Представьте световой луч как поток фотонов. Поток частиц попадает на поверхность раздела под определенным углом к нормали, а затем опускается в другую среду, по существу, под другим углом к нормали.
Угол падения можно изменять вручную, так как он не зависит от среды. Но угол преломления определяется показателями преломления среды. Чем больше разница между показателями преломления, тем больше разница между углами.
Расположение угла падения и угла преломления относительно интерфейса
Если луч света идет из среды1 в среду2, угол падения лежит в среде1, а угол преломления лежит в среде2, и наоборот при смене сред.
Оба угла сделаны с нормалью на границе раздела сред. В зависимости от относительного показателя преломления преломленный луч света может образовывать угол, больший или меньший, чем угол падающего луча.
Значения угла падения и угла преломления
Преломление от более разреженной среды к более плотной
Любое значение от 0 до 90 градусов может быть задано как угол падения, но преломленный луч не может принимать никакого значения, если световой луч исходит из более разреженной среды. Для всего диапазона угла падения угол преломления достигает максимального значения, которое точно совпадает с критическим углом, описанным далее.
Преломление от более плотной среды к более разреженной
Вышеизложенное неверно для ситуации, когда световой луч исходит из более плотной среды. Когда мы постепенно увеличиваем угол падения, мы увидим, что угол преломления также быстро увеличивается, пока не будет достигнуто определенное значение угла падения. При этом критическом угле (с) падающего луча преломленный световой луч достигает своего максимального значения, 90 градусов (преломленный луч проходит вдоль границы раздела) и на мгновение исчезает. Если попытаться еще увеличить угол падения, то мы увидим внезапное появление отраженного луча в более плотной среде, образующего тот же угол по законам отражения. Угол падения в этой точке называется критическим углом, и преломления больше не будет.
Обобщая, можно видеть, что оба эти явления, хотя и классифицированы по-разному, являются просто результатом обратимости света.
Ключевое отличие
Ключевое различие между углом падения и углом преломления заключается в последовательном порядке двух углов, образуемых волной на границе среды.
Изображение предоставлено: «Snells law2» Олега Александрова - я только что подправил оригинал - Повернутая и подправленная версия en:Image:Snells law.svg, та же лицензия. (Общественное достояние) через Commons «RefractionReflextion» от Josell7 - собственная работа. (CC BY-SA 3.0) через Commons
