Nøgleforskel - indfaldsvinkel mod brydningsvinkel
Nøgleforskellen mellem indfaldsvinklen og brydningsvinklen er rækkefølgen af de to vinkler, lavet ved en mediegrænseflade af en bølge.
Brydning er en bølgeegenskab. En bølge kan have forskellige hastigheder for forskellige medier. Ændringen af hastighed ved en mediegrænse får en bølge til at bryde. Denne artikel er især fokuseret på lysstråler for enkelheds skyld.
Definition af indfaldsvinkel og brydningsvinkel
Indfaldsvinkel er vinklen mellem det normale ved grænsefladen og indfaldsstrålen.
Brydningsvinkel defineres som vinklen mellem det normale ved grænsefladen og den brydede stråle. Vinkler kan måles med en hvilken som helst enhed, men her bruges grader. Lad os først kigge på brydningsloven.
- Incident ray, refracted ray og normal ved grænsefladen ligger i samme plan.
- Sinus for indfaldsvinklen (i) til brydningsvinklen (r) ved grænsefladen forbliver i konstant relation. Denne konstant kaldes brydningsindeks for det andet medium i forhold til det første medium.
Husk egenskaben ved lysets reversibilitet. Hvis vi blot vender retningen af lysstrålen ved at betragte den nuværende ende som starten og den nuværende start som slutningen, vil lysstrålen spore den samme vej.
Dannelse af indfaldsvinkel og brydningsvinkel
Forskellen mellem indfaldende og brydet stråle afhænger af, om lysstrålen kommer til grænsefladen eller forlader grænsefladen. Forestil dig en lysstråle som en strøm af fotoner. Strømmen af partikler ramte grænsefladen, hvilket skabte en bestemt vinkel med det normale, hvorefter den synker ned i det andet medium, hvilket i det væsentlige skaber en anden vinkel med det normale.
Indfaldsvinklen kan varieres manuelt, da den er uafhængig af mediet. Men brydningsvinklen er defineret af mediernes brydningsindeks. Mere forskellen mellem brydningsindeks, mere forskellen mellem vinkler.
Placering af indfaldsvinkel og brydningsvinkel i forhold til grænsefladen
Hvis en lysstråle går fra medium1 til medium2, ligger indfaldsvinklen i mediet1, og brydningsvinklen ligger i mediet2 og omvendt til udskiftning af mediet.
Begge vinkler er lavet med det normale ved grænsefladen mellem medier. Afhængigt af det relative brydningsindeks kan den brydede lysstråle udgøre en vinkel større end eller mindre end den for indfaldende lysstråle.
Værdier for indfaldsvinkel og brydningsvinkel
Bryder fra et sjældnere til tættere medium
Enhver værdi mellem 0 og 90 grader kan tildeles som indfaldsvinklen, men den brydede stråle kan ikke tages nogen værdi, hvis lysstrålen kommer fra det sjældnere medium. For hele området for den indfaldende vinkel når brydningsvinklen en maksimumsværdi, der er nøjagtig den samme som den kritiske vinkel, der er beskrevet nedenfor.
Brydning fra et tættere til sjældnere medium
Ovenstående er ikke gyldig i en situation, hvor lysstrålen kommer fra et tættere medium. Når vi gradvis øger den indfaldende vinkel, vil brydningsvinklen også øges hurtigt, indtil en bestemt værdi af den indfaldende vinkel er nået. Ved denne kritiske vinkel (c) af den indfaldende stråle opnår den brydede lysstråle sin maksimale værdi, 90 grader (den brydede stråle går langs grænsefladen) og forsvinder et øjeblik. Hvis vi forsøger at øge den indfaldende vinkel yderligere, der vil vi se et pludselig udseende af en reflekteret stråle i det tættere medium, hvilket gør den samme vinkel i henhold til refleksionslove. Indfaldsvinklen på dette punkt kaldes den kritiske vinkel, og der vil ikke være mere brydning.
Som et resumé kunne man se, skønt de kategoriseres forskelligt, er begge disse fænomener kun et resultat af lysets reversibilitet.
Hovedforskel
Nøgleforskellen mellem indfaldsvinklen og brydningsvinklen er rækkefølgen af de to vinkler, lavet ved en mediegrænseflade af en bølge.
Billede med tilladelse: “Snells law2” af Oleg Alexandrov - Jeg finjusterede netop originalen - Roteret og tweaked version af da: Billede: Snells law.svg, samme licens. (Public Domain) via Commons “RefractionReflextion” af Josell7 - Eget arbejde. (CC BY-SA 3.0) via Commons
