Indeks bias bersifat relatif. Indeks bias (mutlak dan relatif). Parameter penting untuk objek yang berbeda
Sudut datang - sudutA antara arah sinar datang dan tegak lurus antarmuka antara dua media, direkonstruksi pada titik datang.
Sudut refleksi - sudut β antara tegak lurus ini dan arah sinar pantul.
Hukum pemantulan cahaya:
1. Sinar datang tegak lurus terhadap antarmuka antara dua media pada titik datang dan sinar pantul terletak pada bidang yang sama.
2. Sudut pantul sama dengan sudut datang.
Dengan pembiasan cahaya disebut perubahan arah sinar cahaya ketika cahaya berpindah dari satu medium transparan ke medium transparan lainnya.
Sudut bias - sudutB antara tegak lurus yang sama dan arah sinar bias.
Kecepatan cahaya dalam ruang hampa Dengan = 3*10 8 m/s
Kecepatan cahaya dalam medium V< C
Indeks bias mutlak medium menunjukkan berapa kali kecepatan cahayaay di lingkungan tertentu kurang dari kecepatan cahaya Dengan dalam ruang hampa.
Indeks bias mutlak medium pertama
Indeks bias mutlak medium kedua
Indeks bias mutlak untuk ruang hampa sama dengan 1
Kecepatan cahaya di udara hanya berbeda sedikit dengan nilainya Dengan, Itu sebabnya
Indeks bias mutlak untuk udara kita asumsikan sama dengan 1
Indeks bias relatif menunjukkan berapa kali kecepatan cahaya berubah ketika sinar berpindah dari medium pertama ke medium kedua.
dimana V 1 dan V 2 adalah kecepatan rambat cahaya pada media pertama dan kedua.
Dengan memperhatikan indeks bias, hukum pembiasan cahaya dapat ditulis sebagai
Di mana n 21 – indeks bias relatif lingkungan kedua dibandingkan dengan lingkungan pertama;
n 2 Dan n 1– indeks bias absolut Rabu kedua dan pertama masing-masing
Indeks bias medium relatif terhadap udara (vakum) dapat dilihat pada Tabel 12 (buku soal Rymkevich). Nilai diberikan untuk kasus ini datangnya cahaya dari udara ke medium tertentu.
Misalnya, Kita temukan dalam tabel indeks bias berlian n = 2,42.
Ini adalah indeks bias berlian relatif terhadap udara(vakum), yaitu untuk indeks bias absolut:
Hukum pemantulan dan pembiasan berlaku jika sinar cahaya merambat berlawanan arah.
Dari dua media transparan secara optis kurang padat ditelepon medium dengan kecepatan rambat cahaya lebih tinggi, atau dengan indeks bias lebih rendah.
Saat jatuh ke lingkungan yang lebih padat secara optik
sudut bias kurang dari sudut datangnya.
Saat jatuh ke lingkungan yang secara optik kurang padat
sudut bias sudut datang yang lebih besar
Refleksi internal total
Jika sinar cahaya dari medium yang optiknya lebih rapat 1 jatuh pada antarmuka dengan medium optik yang kurang rapat 2 ( n 1 > n 2), maka sudut datangnya lebih kecil dari sudut biasnyaA < B . Dengan meningkatkan sudut datang, Anda dapat mendekati nilai inisebuah pr , bila sinar bias meluncur sepanjang antarmuka antara dua media dan tidak masuk ke media kedua,
Sudut bias b= 90°, sedangkan semua energi cahaya dipantulkan dari antarmuka.
Membatasi sudut refleksi internal total a pr adalah sudut ketika sinar bias merambat pada permukaan dua media,
Ketika berpindah dari medium optik yang kurang rapat ke medium yang lebih rapat, pemantulan internal total tidak mungkin dilakukan.
Pada pelajaran fisika kelas 8, Anda belajar tentang fenomena pembiasan cahaya. Sekarang Anda tahu bahwa cahaya adalah gelombang elektromagnetik dengan rentang frekuensi tertentu. Berdasarkan pengetahuan tentang sifat cahaya, Anda dapat memahami penyebab fisik pembiasan dan menjelaskan banyak fenomena cahaya lain yang terkait dengannya.
Beras. 141. Melewati dari satu medium ke medium lain, sinar dibiaskan, yaitu mengubah arah rambat
Menurut hukum pembiasan cahaya (Gbr. 141):
- sinar datang, sinar bias dan tegak lurus yang ditarik pada antarmuka antara dua media pada titik datang sinar terletak pada bidang yang sama; perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias adalah nilai konstan untuk kedua media tersebut
dimana n 21 adalah indeks bias relatif medium kedua terhadap medium pertama.
Jika sinar masuk ke media apa pun dari ruang hampa, maka
dimana n adalah indeks bias absolut (atau indeks bias sederhana) dari medium kedua. Dalam hal ini, “medium” pertama adalah vakum, yang nilai absolutnya dianggap sebagai satu kesatuan.
Hukum pembiasan cahaya ditemukan secara eksperimental oleh ilmuwan Belanda Willebord Snellius pada tahun 1621. Hukum tersebut dirumuskan dalam sebuah risalah tentang optik, yang ditemukan dalam makalah ilmuwan tersebut setelah kematiannya.
Setelah penemuan Snell, beberapa ilmuwan berhipotesis bahwa pembiasan cahaya disebabkan oleh perubahan kecepatannya ketika melewati batas dua media. Validitas hipotesis ini dikonfirmasi oleh pembuktian teoretis yang dilakukan secara independen oleh matematikawan Perancis Pierre Fermat (tahun 1662) dan fisikawan Belanda Christiaan Huygens (tahun 1690). Mereka mencapai hasil yang sama dengan cara yang berbeda, membuktikan hal itu
- perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias adalah nilai konstan untuk kedua media tersebut, sama dengan perbandingan cepat rambat cahaya pada media tersebut:
(3)
Dari persamaan (3) dapat disimpulkan bahwa jika sudut bias β lebih kecil dari sudut datang a, maka cahaya dengan frekuensi tertentu pada medium kedua merambat lebih lambat dibandingkan pada medium pertama, yaitu V 2 Hubungan antara besaran-besaran yang termasuk dalam persamaan (3) menjadi alasan kuat munculnya rumusan lain untuk menentukan indeks bias relatif: n 21 = v 1 / v 2 (4) Biarkan seberkas cahaya berpindah dari ruang hampa ke suatu medium. Mengganti v1 pada persamaan (4) dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa c, dan v 2 dengan kecepatan cahaya dalam medium v, kita memperoleh persamaan (5), yang merupakan definisi indeks bias absolut: Menurut persamaan (4) dan (5), n 21 menunjukkan berapa kali kecepatan cahaya berubah ketika berpindah dari satu medium ke medium lain, dan n - ketika berpindah dari vakum ke medium. Inilah arti fisik dari indeks bias. Nilai indeks bias mutlak n suatu zat lebih besar dari satu (hal ini dibuktikan dengan data yang terdapat pada tabel buku referensi fisika). Kemudian, menurut persamaan (5), c/v > 1 dan c > v, yaitu kecepatan cahaya dalam suatu zat lebih kecil dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa. Tanpa memberikan pembenaran yang tegas (kompleks dan tidak praktis), kami mencatat bahwa alasan penurunan kecepatan cahaya selama transisi dari ruang hampa ke materi adalah interaksi gelombang cahaya dengan atom dan molekul materi. Semakin besar kerapatan optik suatu zat, semakin kuat interaksinya, semakin rendah kecepatan cahaya dan semakin tinggi indeks biasnya. Jadi, kecepatan cahaya dalam suatu medium dan indeks bias absolut ditentukan oleh sifat-sifat medium tersebut. Oleh nilai numerik Berdasarkan indeks bias suatu zat, kepadatan optiknya dapat dibandingkan. Misalnya indeks bias varietas yang berbeda gelas berkisar antara 1,470 hingga 2,040, dan indeks bias air adalah 1,333. Artinya kaca merupakan medium yang secara optis lebih padat dibandingkan air. Mari kita beralih ke Gambar 142, yang dengannya kita dapat menjelaskan mengapa pada batas dua media, ketika kecepatan berubah, arah rambat gelombang cahaya juga berubah. Beras. 142. Ketika gelombang cahaya berpindah dari udara ke air, kecepatan cahaya berkurang, bagian depan gelombang, dan dengan itu kecepatannya, berubah arah Gambar tersebut menunjukkan gelombang cahaya yang merambat dari udara ke air dan mengenai antarmuka antara media-media tersebut dengan sudut a. Di udara, cahaya merambat dengan kecepatan v 1, dan di air dengan kecepatan lebih rendah v 2. Titik A gelombang mencapai batas terlebih dahulu. Selama periode waktu Δt, titik B, yang bergerak di udara dengan kecepatan yang sama v 1 , akan mencapai titik B." Dalam waktu yang sama, titik A, yang bergerak di dalam air dengan kecepatan yang lebih rendah v 2 , akan menempuh jarak yang lebih pendek , hanya mencapai titik A." Dalam hal ini, bagian depan gelombang AB di dalam air akan diputar pada sudut tertentu relatif terhadap bagian depan gelombang AB di udara. Dan vektor kecepatan (yang selalu tegak lurus muka gelombang dan berimpit dengan arah rambatnya) berputar mendekati garis lurus OO", tegak lurus antarmuka antar media. Dalam hal ini, sudut bias β ternyata lebih kecil dari sudut datang α. Beginilah terjadinya pembiasan cahaya. Terlihat juga dari gambar bahwa ketika berpindah ke medium lain dan memutar muka gelombang, panjang gelombang juga berubah: ketika berpindah ke medium yang lebih rapat secara optik, kecepatannya berkurang, panjang gelombangnya juga berkurang (λ 2< λ 1). Это согласуется и с известной вам формулой λ = V/v, из которой следует, что при неизменной частоте v (которая не зависит от плотности среды и поэтому не меняется при переходе луча из одной среды в другую) уменьшение скорости распространения волны сопровождается пропорциональным уменьшением длины волны. Saat memecahkan masalah optik, Anda sering kali perlu mengetahui indeks bias kaca, air, atau zat lain. Selain itu, dalam situasi yang berbeda, nilai absolut dan relatif dari besaran ini dapat digunakan. Pertama, mari kita bahas apa yang ditunjukkan angka ini: bagaimana arah rambat cahaya berubah dalam media transparan tertentu. Selain itu, gelombang elektromagnetik dapat berasal dari ruang hampa, dan kemudian indeks bias kaca atau zat lain disebut absolut. Dalam kebanyakan kasus, nilainya terletak pada kisaran 1 hingga 2. Hanya dalam kasus yang sangat jarang indeks biasnya lebih besar dari dua. Jika di depan suatu benda terdapat medium yang lebih padat daripada ruang hampa, maka hal tersebut menunjukkan besaran relatif. Dan itu dihitung sebagai rasio dua nilai absolut. Misalnya, indeks bias relatif kaca air akan sama dengan hasil bagi nilai absolut kaca dan air. Bagaimanapun, ini dilambangkan dengan huruf Latin "en" - n. Nilai ini diperoleh dengan membagi nilai yang sama satu sama lain, oleh karena itu ia hanyalah sebuah koefisien yang tidak memiliki nama. Jika kita mengambil sudut datang sebagai “alfa” dan sudut bias sebagai “beta”, maka rumus nilai absolut indeks biasnya adalah sebagai berikut: n = sin α/sin β. Dalam literatur berbahasa Inggris seringkali Anda dapat menemukan sebutan yang berbeda. Jika sudut datangnya i dan sudut biasnya r. Ada rumus lain cara menghitung indeks bias cahaya pada kaca dan media transparan lainnya. Hal ini terkait dengan kecepatan cahaya dalam ruang hampa dan sama, tetapi pada zat yang diteliti. Maka tampilannya seperti ini: n = c/νλ. Di sini c adalah kecepatan cahaya dalam ruang hampa, ν adalah kecepatannya dalam media transparan, dan λ adalah panjang gelombang. Hal ini ditentukan oleh kecepatan rambat cahaya dalam medium yang ditinjau. Udara dalam hal ini sangat dekat dengan ruang hampa, sehingga gelombang cahaya merambat di dalamnya secara praktis tanpa menyimpang dari arah aslinya. Oleh karena itu, jika indeks bias kaca-udara atau zat lain yang berbatasan dengan udara ditentukan, maka udara tersebut secara konvensional dianggap sebagai ruang hampa. Setiap lingkungan lain mempunyai karakteristiknya masing-masing. Mereka memiliki kepadatan yang berbeda, mereka memiliki suhu sendiri, serta tegangan elastis. Semua ini mempengaruhi hasil pembiasan cahaya oleh zat tersebut. Karakteristik cahaya berperan penting dalam mengubah arah rambat gelombang. Cahaya putih terdiri dari banyak warna, dari merah hingga ungu. Setiap bagian spektrum dibiaskan dengan caranya sendiri. Selain itu, nilai indikator gelombang bagian merah dari spektrum akan selalu lebih kecil dibandingkan dengan yang lain. Misalnya, indeks bias kaca TF-1 masing-masing bervariasi dari 1,6421 hingga 1,67298, dari bagian spektrum merah hingga ungu. Berikut adalah nilai nilai mutlak yaitu indeks bias bila seberkas sinar berpindah dari ruang hampa (yang setara dengan udara) melalui zat lain. Angka-angka ini akan diperlukan jika diperlukan untuk menentukan indeks bias kaca relatif terhadap media lain. Refleksi total. Hal ini diamati ketika cahaya berpindah dari medium yang lebih rapat ke medium yang kurang rapat. Di sini, di nilai tertentu sudut datang, pembiasan terjadi pada sudut siku-siku. Artinya, berkas meluncur sepanjang batas dua media. Sudut pembatas pantulan total adalah nilai minimum di mana cahaya tidak lolos ke medium yang kurang rapat. Lebih sedikit berarti pembiasan, dan lebih banyak berarti pemantulan ke dalam medium yang sama tempat cahaya bergerak. Kondisi. Indeks bias kaca memiliki nilai 1,52. Penting untuk menentukan sudut batas di mana cahaya dipantulkan sepenuhnya dari antarmuka permukaan: kaca dengan udara, air dengan udara, kaca dengan air. Anda perlu menggunakan data indeks bias air yang diberikan dalam tabel. Hal ini dianggap sama dengan kesatuan untuk udara. Solusi dalam ketiga kasus tersebut direduksi menjadi perhitungan menggunakan rumus: sin α 0 /sin β = n 1 /n 2, di mana n 2 mengacu pada medium tempat cahaya merambat, dan n 1 di mana ia menembus. Huruf α 0 menunjukkan sudut pembatas. Nilai sudut β adalah 90 derajat. Artinya, sinusnya akan menjadi satu. Untuk kasus pertama: sin α 0 = 1 /n kaca, maka sudut pembatasnya ternyata sama dengan sinus busur 1 /n kaca. 1/1,52 = 0,6579. Sudutnya 41,14º. Dalam kasus kedua, saat menentukan arcsinus, Anda perlu mengganti nilai indeks bias air. Pecahan 1 /n air bernilai 1/1,33 = 0,7519. Ini adalah sinus busur dari sudut 48,75º. Kasus ketiga digambarkan dengan perbandingan n air dan n gelas. Arcsinus perlu dihitung untuk pecahan: 1,33/1,52, yaitu angka 0,875. Kita mencari nilai sudut pembatas berdasarkan sinus busurnya: 61,05º. Jawaban: 41,14º, 48,75º, 61,05º. Kondisi. Sebuah prisma kaca dicelupkan ke dalam bejana berisi air. Indeks biasnya adalah 1,5. Sebuah prisma terletak pada segitiga siku-siku. Kaki yang lebih besar terletak tegak lurus ke bawah, dan kaki kedua sejajar dengannya. Seberkas cahaya biasanya jatuh pada permukaan atas prisma. Berapakah sudut terkecil antara kaki mendatar dan sisi miring agar cahaya dapat mencapai kaki yang terletak tegak lurus dasar wadah dan keluar dari prisma? Agar sinar dapat keluar dari prisma seperti yang dijelaskan, sinar tersebut harus jatuh pada sudut maksimum ke permukaan bagian dalam (yang merupakan sisi miring segitiga pada penampang prisma). Sudut pembatas ini ternyata sama dengan sudut yang diinginkan pada segitiga siku-siku. Dari hukum pembiasan cahaya, ternyata sinus sudut pembatas dibagi sinus 90 derajat sama dengan perbandingan dua indeks bias: air terhadap kaca. Perhitungan menghasilkan nilai sudut pembatas berikut: 62º30´. Topik kodifier Ujian Negara Terpadu: hukum pembiasan cahaya, pemantulan internal total. Pada antarmuka antara dua media transparan, bersamaan dengan pantulan cahaya, diamati pembiasan- cahaya, berpindah ke medium lain, mengubah arah rambatnya. Pembiasan sinar cahaya terjadi ketika itu cenderung jatuh pada antarmuka (meskipun tidak selalu - baca tentang refleksi internal total). Jika sinar jatuh tegak lurus permukaan, maka tidak akan terjadi pembiasan - pada medium kedua sinar akan mempertahankan arahnya dan juga akan tegak lurus permukaan. Kita akan mulai dengan kasus khusus ketika salah satu media mengudara. Situasi inilah yang terjadi pada sebagian besar masalah. Kami akan membahas yang sesuai kasus khusus hukum pembiasan, dan baru kemudian kami akan memberikan rumusan yang paling umum. Misalkan seberkas cahaya yang merambat di udara jatuh secara miring ke permukaan kaca, air, atau media transparan lainnya. Ketika melewati medium, berkas dibiaskan, dan jalur selanjutnya ditunjukkan pada Gambar. 1. Pada titik tumbukan, sebuah garis tegak lurus ditarik (atau, seperti yang juga mereka katakan, normal ) ke permukaan medium. Balok, seperti sebelumnya, disebut sinar datang , dan sudut antara sinar datang dan garis normal adalah sudut datang. Ray adalah sinar bias ; Sudut antara sinar bias dan garis normal permukaan disebut. sudut bias Setiap media transparan dicirikan oleh besaran yang disebut lingkungan ini. Indeks bias berbagai media dapat dilihat pada tabel. Misalnya untuk gelas, dan untuk air. Secara umum, di lingkungan apapun; Indeks bias sama dengan satu hanya dalam ruang hampa. Oleh karena itu, di udara, untuk udara kita dapat mengasumsikan masalah dengan akurasi yang cukup (dalam optik, udara tidak jauh berbeda dengan vakum). Hukum pembiasan (transisi udara-media)
. 1) Sinar datang, sinar bias, dan garis normal permukaan yang ditarik pada titik datang terletak pada bidang yang sama. . (1)
Karena dari hubungan (1) diperoleh bahwa , yaitu sudut bias lebih kecil dari sudut datang. Ingat: merambat dari udara ke medium, sinar setelah dibiaskan mendekati garis normal. Indeks bias berhubungan langsung dengan kecepatan rambat cahaya dalam medium tertentu. Kecepatan ini selalu lebih kecil dari kecepatan cahaya dalam ruang hampa: . Dan ternyata itu . (2)
Kita akan memahami mengapa hal ini terjadi ketika kita mempelajari optik gelombang. Untuk saat ini, mari gabungkan rumusnya. (1) dan (2): . (3)
Karena indeks bias udara sangat mendekati satu, kita dapat berasumsi bahwa kecepatan cahaya di udara kira-kira sama dengan kecepatan cahaya di ruang hampa. Mempertimbangkan hal ini dan melihat rumusnya. (3) , kami menyimpulkan: perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias sama dengan perbandingan cepat rambat cahaya di udara dengan cepat rambat cahaya di medium. Sekarang mari kita perhatikan jalur kebalikan dari sinar: pembiasannya ketika berpindah dari medium ke udara. Prinsip berguna berikut akan membantu kita di sini. Prinsip reversibilitas sinar cahaya.
Jalur berkas tidak bergantung pada apakah berkas merambat dalam arah maju atau mundur. Bergerak ke arah yang berlawanan, berkas cahaya akan mengikuti jalur yang persis sama seperti ke arah depan. Menurut prinsip reversibilitas, ketika berpindah dari medium ke udara, berkas akan mengikuti lintasan yang sama seperti selama transisi dari udara ke medium (Gbr. 2). 2 dari gambar. 1 adalah arah sinar berubah menjadi sebaliknya. Kami mengambil dua sudut - sudut datang dan sudut bias; perbandingan sinus sudut yang lebih besar dengan sinus sudut yang lebih kecil sama dengan indeks bias medium. Biarkan cahaya merambat dari medium 1 dengan indeks bias ke medium 2 dengan indeks bias. Media yang indeks biasnya tinggi disebut secara optis lebih padat; oleh karena itu, medium dengan indeks bias lebih rendah disebut secara optis kurang padat. Berpindah dari medium yang secara optis kurang rapat ke medium yang secara optis lebih rapat, berkas cahaya, setelah dibiaskan, mendekati garis normal (Gbr. 3). Dalam hal ini, sudut datang lebih besar dari sudut bias: . Sebaliknya, ketika berpindah dari medium yang secara optis lebih rapat ke medium yang secara optis kurang rapat, berkasnya menyimpang lebih jauh dari garis normal (Gbr. 4). Di sini sudut datang lebih kecil dari sudut bias: Ternyata kedua kasus ini tercakup dalam satu rumus - hukum umum pembiasan, berlaku untuk dua media transparan apa pun. Hukum pembiasan.
. (4)
Sangat mudah untuk melihat bahwa hukum pembiasan yang dirumuskan sebelumnya untuk transisi udara-medium adalah kasus khusus dari hukum ini. Faktanya, dengan memasukkan rumus (4) kita sampai pada rumus (1). Sekarang mari kita ingat bahwa indeks bias adalah perbandingan kecepatan cahaya dalam ruang hampa dengan kecepatan cahaya dalam medium tertentu: . Substitusikan persamaan ini ke dalam persamaan (4), kita peroleh: . (5)
Rumus (5) secara alami menggeneralisasi rumus (3). Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias sama dengan perbandingan cepat rambat cahaya pada medium pertama dengan cepat rambat cahaya pada medium kedua. Ketika sinar cahaya berpindah dari medium yang secara optis lebih rapat ke medium yang secara optis kurang rapat, sebuah fenomena menarik diamati - lengkap refleksi batin. Mari kita cari tahu apa itu. Untuk lebih pastinya, kita berasumsi bahwa cahaya berasal dari air ke udara. Misalkan di kedalaman reservoir terdapat titik sumber cahaya yang memancarkan sinar ke segala arah. Kita akan melihat beberapa sinar ini (Gbr. 5). Sinar tersebut mengenai permukaan air dengan sudut terkecil. Sinar ini sebagian dibiaskan (sinar) dan sebagian dipantulkan kembali ke dalam air (sinar). Jadi, sebagian energi sinar datang dipindahkan ke sinar bias, dan sisa energi ditransfer ke sinar pantul. Sudut datang sinar lebih besar. Sinar ini juga terbagi menjadi dua sinar - dibiaskan dan dipantulkan. Tetapi energi sinar asli didistribusikan di antara keduanya secara berbeda: sinar bias akan lebih redup daripada sinarnya (yaitu, ia akan menerima bagian energi yang lebih kecil), dan sinar pantul akan lebih terang daripada sinarnya (ia akan menerima bagian energi yang lebih besar). Ketika sudut datang meningkat, pola yang sama juga terlihat: semakin besar bagian energi dari sinar datang yang masuk ke sinar pantul, dan semakin kecil bagian energi yang masuk ke sinar bias. Sinar yang dibiaskan menjadi semakin redup, dan pada titik tertentu menghilang sama sekali! Hilangnya ini terjadi ketika sudut datang yang sesuai dengan sudut bias tercapai. Dalam situasi ini, sinar bias harus sejajar dengan permukaan air, tetapi tidak ada lagi yang tersisa - semua energi sinar datang seluruhnya menuju sinar pantul. Dengan bertambahnya sudut datang, sinar bias bahkan akan hilang. Fenomena yang digambarkan merupakan refleksi batin yang utuh. Air tidak melepaskan sinar dengan sudut datang sama dengan atau melebihi nilai tertentu - semua sinar tersebut dipantulkan seluruhnya kembali ke dalam air. Sudutnya disebut membatasi sudut pantulan total. Nilainya mudah dicari dari hukum pembiasan. Kami memiliki: Tapi, oleh karena itu Jadi, untuk air, sudut pantulan totalnya sama dengan: Anda dapat dengan mudah mengamati fenomena refleksi internal total di rumah. Tuangkan air ke dalam gelas, angkat dan lihat permukaan air tepat di bawahnya melalui dinding gelas. Anda akan melihat kilau keperakan di permukaan - karena pantulan internal total, ia berperilaku seperti cermin. Yang paling penting aplikasi teknis refleksi internal total adalah serat optik. Sinar cahaya diluncurkan ke dalam kabel serat optik (panduan cahaya) hampir sejajar dengan porosnya, jatuh ke permukaan dengan sudut yang besar dan dipantulkan kembali sepenuhnya ke dalam kabel tanpa kehilangan energi. Dipantulkan berulang kali, sinar tersebut merambat semakin jauh, mentransfer energi dalam jarak yang cukup jauh. Komunikasi serat optik digunakan, misalnya, dalam jaringan televisi kabel dan akses Internet berkecepatan tinggi. indeks bias beberapa kristal pada suhu 18° C untuk sinar dari bagian spektrum tampak, yang panjang gelombangnya sesuai dengan garis spektrum tertentu. Elemen-elemen yang termasuk dalam garis-garis ini ditunjukkan; Perkiraan panjang gelombang λ dari garis-garis ini juga ditunjukkan dalam satuan Angstrom Garis C, D dan F yang panjang gelombangnya kira-kira sama: 0,6563 μ (μm), 0,5893 μ dan 0,4861 μ. Tabel referensi memberikan nilai indeks bias sinar biasa ( n 0) dan luar biasa ( tidak) untuk rentang spektrum dari sekitar 0,4 hingga 0,70 μ. Tabel menunjukkan nilai indeks bias N
cairan untuk berkas dengan panjang gelombang kira-kira sama dengan 0,5893 μ (garis natrium kuning); suhu cairan di mana pengukuran dilakukan N, ditunjukkan. Tabel di bawah ini memberikan nilainya indeks bias n larutan gula berair (pada 20° C) tergantung konsentrasi Dengan
solusi ( Dengan
menunjukkan persentase berat gula dalam larutan). Tabel menunjukkan nilai indeks bias N
air pada suhu 20° C dalam rentang panjang gelombang sekitar 0,3 hingga 1 μ. Tabel tersebut memberikan nilai indeks bias n gas dalam kondisi normal untuk garis D, yang panjang gelombangnya kira-kira 0,5893 μ. Sumber informasi: PANDUAN FISIK DAN TEKNIS SINGKAT / Jilid 1, - M.: 1960.
Pertanyaan
Latihan
Dua jenis indeks bias
Rumus apa yang dapat Anda gunakan untuk menghitung indeks bias?
Indeks bias bergantung pada apa?
Contoh nilai zat yang berbeda
Besaran apa lagi yang digunakan saat menyelesaikan soal?
Tugas No.1
Masalah No.2
Hukum pembiasan (kasus khusus).
2) Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias sama dengan indeks bias medium:Reversibilitas sinar cahaya.
Kami sekarang siap sepenuhnya untuk membahas hukum pembiasan dalam kasus yang paling umum.Hukum pembiasan (kasus umum).
Beras. 3.
Beras. 4.
1) Sinar datang, sinar bias, dan garis normal antarmuka antar media, yang ditarik pada titik datang, terletak pada bidang yang sama.
2) Perbandingan sinus sudut datang dengan sinus sudut bias sama dengan perbandingan indeks bias medium kedua dengan indeks bias medium pertama:Refleksi internal total.
Tabel 1. Indeks bias kristal.
λ (Å)
Batu kapur
fluorspar
Garam batu
Silvin
biasa aku.
luar biasa aku.
6708 (Li, kr. l.)
1,6537
1,4843
1,4323
1,5400
1,4866
6563 (N, kr. l.)
1,6544
1,4846
1,4325
1,5407
1,4872
6438 (Cd, kr. l.)
1,6550
1,4847
1,4327
1,5412
1,4877
5893 (Na, l.l.)
1,6584
1,4864
1,4339
1,5443
1,4904
5461 (Hg, g.l.)
1,6616
1,4879
1,4350
1,5475
1,4931
5086 (Cd, z.l.)
1,6653
1,4895
1,4362
1,5509
1,4961
4861 (N, z.l.)
1,6678
1,4907
1,4371
1,5534
1,4983
4800 (Cd, hal.)
1,6686
1,4911
1,4379
1,5541
1,4990
4047 (Hg, f.l)
1,6813
1,4969
1,4415
1,5665
1,5097
Tabel 2. Indeks bias kacamata optik.
Kacamata optik
Penamaan
n C
dan
n F
Mahkota borosilikat
516/641
1,5139
1,5163
1,5220
Kron
518/589
1,5155
1,5181
1,5243
Batu api ringan
548/459
1,5445
1,5480
1,5565
Mahkota barit
659/560
1,5658
1,5688
1,5759
- || -
572/576
1,5697
1,5726
1,5796
Batu api ringan
575/413
1,5709
1,5749
1,5848
Batu api ringan barit
579/539
1,5763
1,5795
1,5871
Mahkota yang berat
589/612
1,5862
1,5891
1,5959
- || -
612/586
1,6095
1,6126
1,6200
Batu api
512/369
1,6081
1,6129
1,6247
- || -
617/365
1,6120
1,6169
1,6290
- || -
619/363
1,6150
1,6199
1,6321
- || -
624/359
1,6192
1,6242
1,6366
Batu api barit yang berat
626/391
1,6213
1,6259
1,6379
Batu api yang berat
647/339
1,6421
1,6475
1,6612
- || -
672/322
1,6666
1,6725
1,6874
- || -
755/275
1,7473
1,7550
1,7747
Tabel 3. Indeks bias kuarsa pada bagian spektrum tampak
λ (μ)
n 0
tidak
Kuarsa menyatu
0,404656
1,557356
1,56671
1,46968
0,434047
1,553963
1,563405
1,46690
0,435834
1,553790
1,563225
1,46675
0,467815
1,551027
1,560368
1,46435
0,479991
1,550118
1,559428
1,46355
0,486133
1,549683
1,558979
1,46318
0,508582
1,548229
1,557475
1,46191
0,533852
1,546799
1,555996
1,46067
0,546072
1,546174
1,555350
1,46013
0,58929
1,544246
1,553355
1,45845
0,643874
1,542288
1,551332
1,45674
0,656278
1,541899
1,550929
1,45640
0,706520
1,540488
1,549472
1,45517
Tabel 4. Indeks bias zat cair.
Cairan
t (°C)
N
Alkohol alil
20
1,41345
Amil alkohol (N.)
13
1,414
adas manis
22
1,5150
Anilin
20
1,5863
Asetaldehida
20
1,3316
Aseton
19,4
1,35886
benzena
20
1,50112
Bromoform
19
1,5980
Butil alkohol (n.)
20
1,39931
Gliserin
20
1,4730
Diasetil
18
1,39331
Xilena (meta-)
20
1,49722
Xylene (orto-)
20
1,50545
Xilena (para-)
20
1,49582
Metilen klorida
24
1,4237
Metil alkohol
14,5
1,33118
Asam format
20
1,37137
Nitrobenzena
20
1,55291
Nitrotoluena (Orto-)
20,4
1,54739
Paraldehida
20
1,40486
Pentana (biasa)
20
1,3575
Pentana (iso-)
20
1,3537
Propil alkohol (normal)
20
1,38543
Karbon disulfida
18
1,62950
Toluena
20
1,49693
Furfural
20
1,52608
Klorobenzena
20
1,52479
Khloroform
18
1,44643
Kloropikrin
23
1,46075
Karbon tetraklorida
15
1,46305
Etil bromida
20
1,42386
Etil iodida
20
1,5168
Etil asetat
18
1,37216
Etilbenzena
20
1.4959
Etilen bromida
20
1,53789
Etanol
18,2
1,36242
Etil eter
20
1,3538
Tabel 5. Indeks bias larutan gula dalam air.
Dengan (%)
N
Dengan (%)
N
0
1,3330
35
1,3902
2
1,3359
40
1,3997
4
1,3388
45
1,4096
6
1,3418
50
1,4200
8
1,3448
55
1,4307
10
1,3479
60
1,4418
15
1,3557
65
1,4532
20
1,3639
70
1,4651
25
1,3723
75
1,4774
30
1,3811
80
1,4901
Tabel 6. Indeks bias air
λ (μ)
N
λ (μ)
N
(c)
N
0,3082
1,3567
0,4861
1,3371
0,6562
1,3311
0,3611
1,3474
0,5460
1,3345
0,7682
1,3289
0,4341
1,3403
0,5893
1,3330
1,028
1,3245
Tabel 7. Tabel indeks bias gas
Gas
N
Nitrogen
1,000298
Amonia
1,000379
Argon
1,000281
Hidrogen
1,000132
Udara
1,000292
Gelin
1,000035
Oksigen
1,000271
Neon
1,000067
Karbon monoksida
1,000334
Belerang dioksida
1,000686
Hidrogen sulfida
1,000641
Karbon dioksida
1,000451
Klorin
1,000768
Etilen
1,000719
uap air
1,000255