3-amaliy mashg’ulot kuzatuvchining ko’rishi bilan ekranning qoplanish burchagini aniqlash

3-AMALIY MASHG’ULOT
Kuzatuvchining ko’rishi bilan ekranning qoplanish burchagini aniqlash.
Yorug'lik sinishi

Shaffof yarim silindrsimon, uning mat tomoni ekranga qaragan holda va gorizontal o'qga mos keladigan tarzda yuqoriga qarab tekis kesilgan holda ekranga joylashtirilgan. Yarim tsilindrning o'rtasi yarim silindrning mot yuzasida belgilar yordamida ekranning o'rtasiga tekislanadi (280-rasm).
Tajribani namoyish qilayotganda, o'rta nurni ishlating. Yorug'lik yarim silindrning o'rtasiga tekislikka perpendikulyar yo'naltiriladi (nur yo'nalishni o'zgartirmasdan o'tadi). Hodisa nurlari perpendikulyardan ajratilgan va ta'kidlanishicha, singan nur yarim tsilindrni boshqa burchakda chiqaradi. Kasallik va sinish burchaklari taqqoslanadi va xulosa chiqariladi.
Tajriba boshqa burilish burchagida takrorlanadi. (Tajriba paytida, ikki muhit o'rtasidagi interfeysda yorug'lik nurining bifurkatsiyasiga e'tibor qaratish lozim.)

Tajriba 3. Yorug'likning to'liq aks ettirish fenomeni

geometrik optika qonunlarini o'rganishga mo'ljallangan qurilma, VS-24 yoki VS 4-12 rektifikatori, optik qismlar to'plamidan yarim tsilindr.
Oldingi tajribada (280-rasm) egilish va sinish burchaklarining nisbatlariga e'tibor berib, yarim silindrning holati o'zgartirildi. Uning konveks tomoni yoritgichga o'rnatiladi (tekis kesma gorizontal o'qga to'g'ri keladi). Yorilish burchaklari bilan taqqoslaganda, kasallikning burchagi o'zgaradi va xulosa chiqariladi.
Ko'tarilish va sinish burchaklarining nisbati ommaviy axborot vositalarining optik zichligi nisbatiga qarab taqqoslanadi (bu va oldingi tajribalar natijalari). Xulosa qiling.
Ular moyillik burchagining o'sishi bilan, aks ettirilgan nurning yorug'ligi oshib, sinish nurining pasayishiga ishonch hosil qilishmoqda. Buzilish burchagi singan nur yo'qolguncha oshiriladi. Buzilish burchagining yanada oshishi bilan faqat aks ettirilgan nurlar kuzatiladi. Yorug'likning to'liq aks etilishi fenomeni kuzatiladi.
Savol. Jami aks ettirishning cheklangan burchagi nima? (Javobingizni bitta muhim raqam bilan bering.)

proektsion apparatlar, akvarium.
O'rnatish 281-rasmga muvofiq yig'iladi. 7-8 sm qalinlikdagi suv qatlami stakan hammomiga (akvariumga) quyiladi va ignabargli kontsentratlar bilan aralashtiriladi. Proektsion moslamaning kondensatori oldida gorizontal tirqish o'rnatilgan va ob'ektiv barreliga tekis oyna qo'yilgan. Yorug'lik nuri shisha vannaning yon devoriga yo'naltirilgan. Suvdagi yorug'lik nurining sinishi, suv yuzasining to'liq aks ettirilishi va nurning vannadan chiqishda sinishi kuzatiladi. To'satdan burilish burchagini o'zgartirib, suv yuzasi va vannaning pastki qismidan yorug'lik nurining bir nechta to'liq akslanishini kuzatish mumkin.
O'zining ba'zi ajoyib yorug'lik hodisalarini o'z kuzatuvlari tavsifi, ularni fizika sinfida eksperimental ravishda tushuntirish, taqlid qilish va o'rganish.
Ko'plab optik hodisalarni kuzatish uchun qimmatbaho asboblar bilan jihozlangan jismoniy laboratoriyada bo'lish shart emas. Quyosh nurlarining iliq va engil teginishisiz Yerdagi hayot imkonsizdir. Faqatgina diqqat bilan qarash kerak, va bizning yonimizda yorug'lik bilan bog'liq juda ko'p ajoyib hodisalar bo'ladi.
Oddiy oynaga qarab, ko'zgu qonunlarini tushunish mumkin. Quyosh botishiga qoyil qolayotganda, nurning sinishi haqida o'ylang. Kamalak tarqoqlikni, ajdaho uchib yurgan rang-barang qanotlarni - shovqinni eslatadi.
Ba'zi hollarda yorug'lik tabiati optik hodisalarni tushuntirish uchun muhim emas, uning asosiy xususiyatlarini bilish kifoya: bir hil muhitda tarqalish tekisligi, ko'zgu va sinish qonunlari, ya'ni. o'z geometrik optikasiga ega.
Ushbu ishning maqsadi ba'zi ajoyib yorug'lik hodisalarini o'z kuzatishlarimizni bayon qilish, ularni tushuntirishga harakat qilish, fizika sinfida eksperimental ravishda o'rganish va o'rganish. V.V tomonidan tasvirlangan tajribalarning quyidagi namoyishlari. Mayer darslarida: to'liq yorug'lik aks ettirish, qizdirilgan suvning aksi, optik bir xil bo'lmagan suyuqlik va notekis isitiladigan pleksiglas yordamida nurning egilishi. Olib borilgan tadqiqotlar optik bir hil muhitlarning interfeysida va er atmosferasi bo'lgan bir xil bo'lmagan muhitda sodir bo'ladigan chiroyli optik hodisalarni tushuntirishga yordam berdi.
Umumiy ichki yorug'lik aksi
Maktabdagi yorug'likning to'liq aks ettirilishi bilan birinchi tanishish, qoida tariqasida, pleksiglasdan yasalgan yarim silindr orqali nurning yo'lini taniqli namoyish qilish bilan sodir bo'ladi. Yorug'likning sinishi shisha-havo interfeysida sodir bo'ladi (n1\u003e n 2).
Sinish qonuniga ko'ra, sinish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati birinchi darajaga nisbatan ikkinchi darajadagi nisbiy sinish indeksiga yoki ikkinchi va birinchi ommaviy axborot vositalarining mutlaq refraktiv ko'rsatkichlarining nisbati bilan teng bo'lgan doimiy qiymatdir.
Chunki n 1\u003e n 2, keyin gunoh β\u003e gunoh a va shuning uchun β> α . Ko'tarilish burchagi oshgani sayin, ko'zgu va sinish burchaklari o'sib boradi, aks ettirilgan nurning intensivligi oshadi va singan nurning intensivligi pasayadi.α 0 , bunda β \u003d π / 2, jami yorug'lik nurlanishining cheklangan burchagi deyiladi. Kasallikning chegaralangan chegarasidan oshib ketadigan har qanday burchagida, voqea nurlari to'liq aks ettiriladi.
"Qora oyna"
Bir qator ko'ngilochar va ma'rifiy tajribalarni o'rganish yorug'likning to'liq aks ettirish hodisasi.
Mana ulardan biri. Metall plastinka zamin qatlami bilan qoplangan. Bunday sirt, agar suv idishiga tushirilsa, har qanday oynadan ko'ra yorug'likni yaxshiroq aks ettirishi mumkin. Plitalar yuzasi va kuzatish yo'nalishi o'rtasida ma'lum bir burchakda, qora yuza oyna kabi porlaydi! Siz ushbu "qora oynada" ob'ekt tasvirini olishingiz mumkin. Qaysi muhitda yorug'lik to'liq aks ettiriladi? Quyosh shaffof emas, bu nurning qaytib suvga "qaytishida" ishtirok etmasligini anglatadi. Gap shundaki, suv va quyuq qatlam o'rtasida yupqa havo plyonkasi hosil bo'ladi. Suv tupni ho'llamaydi. Yorug'likning to'liq aks etishi suv-havo interfeysida sodir bo'ladi. Plastinaga suv yuzasi orqali qarab, biz uning yorqinligini ko'ramiz.
Shakl: 1
Qora oyna effekti
Plitaning idishning yon devoriga nisbatan hech qanday holatda emasligi, agar siz yuqoridan emas, balki yon devor orqali qarasangiz, buni ko'rish mumkin. Agar plastinka tomir devoriga parallel bo'lsa, ya'ni kutilgan umumiy ko'zgu kuzatilmaydi. bizni havo bo'shlig'idan ajratadigan suv qatlami tekislikka parallel bo'lganda.
Plitani vertikal o'q atrofida aylantirib, siz "qora oyna" ko'rinishiga erishishingiz mumkin. Fenomenning tekislik-parallel suv qatlami orqali va nayzalar ko'rinishidagi suv qatlami orqali taqqoslash fenomenini tushuntirish (1 va 2-rasm).
Agar yorug'lik suv va havo qatlami orasidagi chegaraga tushsa, suvni chegaradan oshadigan burchaklarda qora plitadan ajratib turadigan yorug'lik paydo bo'ladi. Ammo birinchi holda, bunday nurlar shunchaki yo'q, ikkinchidan, suv qatlamining kengayishi tufayli yorug'likning α da ham to'liq aks etilishiga erishish mumkin.π / 2.
Shakl: 2 "Qora ko'zgu" effekti yo'q
№1 tajriba
"Qora oyna"
Maqsad. Yorug'likning to'liq akslanishini kuzatish.
Qurilmalar va materiallar: shisha idish, alyuminiy plastinka, sham, suv.
Tajribaning rivojlanishi. 1. Alyuminiy plitani sham alangasi ustiga tutun.
2. Plastinani suv solingan idishga botiring.
3. Plastinkani vertikal o'q atrofida aylantirib, "Qora ko'zgu" ko'rinishini kuzating.
Isitilgan suvdan ko'zgu
Keyingi tajriba uchun sizga sovuq suv, bir stakan kofe, qaynoq suv solingan katta idish kerak bo'ladi. Kavanozning yuzasi qorong'i bo'lishi kerak. Katta idishda vertikal ravishda o'rnatiladigan ushbu kavanozga qaynoq suvni tezda quysangiz, uning yuzasi qanday porlayotganini ko'rasiz! Ushbu tajribada "ko'zgu" ko'rinishini yorug'likning to'liq aks etishi bilan izohlash mumkin bo'lmaydi qalaydan farqli o'laroq, qalay plitasi suv bilan yaxshi namlanadi. Bundan tashqari, oldingi tajribada paydo bo'lgan "qora oyna" o'zboshimchalik bilan uzoq vaqt turishi mumkin, yangi vaziyatda esa bir muncha vaqt o'tgach yo'qoladi. Suvning haroratini katta tomirning o'rtasigacha o'lchash shuni ko'rsatadiki, tashqi idishdagi barcha suv kolonnasi bir xil haroratgacha qizdirilganda porlash yo'qoladi. To'liq ko'zgu faqat tashqi tomir ichidagi suv notekis qizdirilgan taqdirdagina kuzatiladi. Issiq suv idishining yonida uning harorati eng yuqori va zichligi eng past bo'ladi. Shunday qilib, optik zichlik ham minimaldir. Ushbu qavatdagi suvning sinishi indeksi sovuq suvga nisbatan ancha past.
Turli xil optik zichlikka ega ommaviy axborot vositalari o'rtasida keskin chegara yo'q, bu so'zning odatiy ma'nosida aks ettirish yo'qligini anglatadi.
Issiq kavanoz atrofidagi suv optik zichlikning o'zgarishi bilan optik jihatdan bir xil emas. Bunday muhitda yorug'lik nurlari sinishi indeksining pastki qiymatlaridan yuqori ko'rsatkichlarga engashib egri chiziq bo'ylab tarqaladi (3-rasm).
Shakl: 3 Isitilgan suvning aks etishi
2-sonli tajriba
Isitilgan suvdan ko'zgu
Maqsad. Optik bir xil bo'lmagan muhitda yorug'lik nurining egriligini kuzatish.
Qurilmalar va materiallar: Shaffof qora bo'yoq bilan bo'yalgan shisha idish, qahva idishi, hajmi: D ~ 6 sm, H ~ 12 sm, sovuq suv, issiq suv (t ° ~ 100 ° S).
Tajribaning rivojlanishi. 1. Bo'sh bankadan sovuq suv solingan idishda mahkamlang.
2. Qaynayotgan suvni idishga soling.
3. Yuqoridan bankaning oyna yuzasining qisqa muddatli ko'rinishini kuzating.
Yorug'lik tarqaldi
qatlamsiz bir muhitda
Bunday optik bir xil bo'lmagan muhit, unda sinuvchan indeks qatlamlarining teng qiymatlari qatlamsiz bir jinsli deyiladi. O'rta moddaning sinishi indeksi faqat bitta yo'nalishda o'zgarganda, eng oddiy vaziyatni ko'rib chiqaylik.
Tuz eritmasi huni va shlangi orqali suvga ehtiyotkorlik bilan quyiladi. Ularning orasidagi ajratuvchi chiziq avvaliga juda aniq. Bunga nur taralayotgan nurning to'liq aks etishi guvohlik beradi. Biroz vaqt o'tgach, chegara "qoralangan" va yorug'lik nuri egri chiziq bilan tarqaladi.
Akvaryumning pastki qismida natriy xlorid eritmasi joylashgan bo'lib, u yuqoridagi suvga nisbatan yuqori optik zichlikka ega. Sinishi indeksi y o'qi bo'ylab doimiy ravishda pasayadi. Chunki n \u003d c /v , suyuqlikning yuqori qatlamlarida yorug'lik tarqalish tezligi pastki qatlamlarga qaraganda katta. Suyuq ichidagi tekis to'lqin yuzasi bo'ladi
Shakl: 5, burilish, ketma-ket 1, 2, 3, 4, 5 va hk. Yuqorida, yorug'lik pastga qaraganda tezroq harakat qiladi.
Isitilgan pleksiglas bilan o'tkazilgan tajriba optik jihatdan bir xil bo'lmagan muhitda nurning egriligini kuzatish uchun yanada ishonchlidir. Yarim silindrsimon pleksiglasli plastinka elektr issiq taxtaga o'rnatiladi, u taxminan 100 ° S ga qadar isitiladi. Asta-sekin, shisha-havo interfeysida nurning to'liq aks ettirish ta'siri uning silliq egriligiga aylanadi. Buning sababi - harorat o'zgarishi tufayli pleksiglasning optik zichligining o'zgarishi.
Plexiglassdagi nur egriligi.
3-sonli tajriba
Noto'g'ri isitiladigan pleksiglasda nur tarqalishi
Maqsad. Isitilganda pleksiglasdagi yorug'lik nurining egriligini kuzatish.
Qurilmalar va materiallar: yarim silindrsimon pleksiglasli plastinka, elektr tokcha, 12 V chiroqli yorug'lik manbai, kengligi 2 mm bo'lgan ekran bilan jihozlangan (Gartl yuvish vositasidan).

Tajribaning rivojlanishi. 1. Plexiglass plitasini sovuq issiq plastinka ustiga qo'ying.
2. Plitkani tarmoqqa ulang.
4. Uning egilishida nurning to'liq aksini almashtirishga e'tibor bering.
Astronomik sinish.
Yorug'lik atmosferadan o'tishi bilan yorug'lik nurlarining egriligi atmosfera sinishi deyiladi. Yerdan kuzatuvchiga Quyosh, Oy yoki yulduzlardan keladigan nurlar astronomik sinish ta'siriga uchraydi. Ushbu hodisalarni tushuntirayotganda, atmosferaning sinishi indeksining birlikdan bir oz ko'proq ekanligini va havo zichligining o'zgarishiga qarab, u nuqtadan boshqa joyga o'zgarishini yodda tutish kerak.
Shakl: 6
Agar biz atmosferani bir xil qalinlikdagi optik bir hil gorizontal qatlamlar to'plami sifatida tasavvur qilsak, unda sinish indeksi bir qavatdan ikkinchisiga keskin o'zgarib, asta-sekin ustki qavatlardan pastki qavatlarga tomon o'zgarib boradi, osmon jismlaridan kuzatuvchiga keladigan nurning traektori singan chiziq bo'ladi (rasm). 3, a). Aslida, atmosferaning zichligi va shuning uchun uning sinishi indeksi balandlikdan sakrashda emas, doimiy ravishda o'zgarib turadi. Shuning uchun yorug'lik nurining traektori egri chiziqdir (6-rasm, b). Nurlarning egilishi tufayli kuzatuvchi ob'ektni noto'g'ri yo'nalishda ko'rishi mumkin, bu haqiqatga mos keladi. Sinishi bo'lmaganda, ob'ekt a (burchakning haqiqiy zenit masofasi) burchak ostida ko'rinardi. Refraktsiya ob'ektni angle burchak ostida ko'rishiga olib keladi. γ
Quyosh botishining o'ziga xos xususiyati
Quyosh botishini kuzatib, biz nurning pastki qirrasi ufq chizig'iga qanday tegayotganini ko'ramiz, aslida biz hozir dunyoning bu qirrasi ufq chizig'idan 35 ´ ostida ekanligini tushunmaymiz. Quyosh diskining yuqori qirrasi sinish kuchsizligi bilan ko'tariladi - atigi 29´. Shuning uchun, quyosh botishi vertikal ravishda biroz tekislangan ko'rinadi.
Shakl: 7
Havoning sinishi indeksiga balandligi, shuningdek, konveksiya oqimlari, shamol, namlik darajasi, harorat darajasi bilan havo zichligining matematik o'zgarishiga qo'shimcha ravishda ta'sir ko'rsatiladi.
Er yuzasining turli qismlarida joylashgan pastki qatlamlarda atmosferaning isishi xususiyatlari, ba'zan Quyosh bizga ufq chizig'idan tashqarida emas, balki ufq tepasida joylashgan ba'zi ko'rinmas chiziqlar orqasida bo'lib tuyuladi. Shu bilan birga, bulut yo'q.
Shakl: 8
Agar bu vaqtda siz tepalikning tepasiga yoki uyning yuqori qavatiga chiqsangiz, unda siz notanish bir rasmni ko'rishingiz mumkin: quyosh ufqning orqasida turadi, ammo disk gorizontal "ko'r chiziq" bilan kesilgan ko'rinadi.
Bunday manzara Yerning yaqinidagi havo sovuq bo'lsa va yuqorida iliq havo qatlami joylashgan bo'lsa kuzatiladi. Pastki sovuq qatlamdan yuqori issiq qatlamga o'tish sinishi indeksining keskin pasayishiga olib kelishi mumkin. Agar tushish sakrashda sodir bo'ladi deb taxmin qilsak, iliq va sovuq havo orasidagi chegarani kesib o'tishda nurlanish yo'llari 9-rasmda tasvirlangan.
Shakl: to'qqiz
O nuqtasida kuzatuvchi bor. h1 - sovuq havo qatlamining balandligi.
Consider O 1 ni ko'rib chiqing OT. Sinus teoremasi bo'yicha:;
O 1 O \u003d R, O 1 C \u003d R + h 1 ekanligini hisobga olamiz. Keyin \u003d\u003e sin a 2 \u003d gunoh yoki. Bundan kelib chiqadiki, γ 0 dan 90 ° gacha ko'tarilganda, a2 burchagi oshadi va i ning maksimal qiymati γ \u003d 90 ° (sin 90 ° \u003d 1) ga etadi.
A 2 \u003d a 0 uchun (chegara burchagi) iliq havo qatlamidan chiqadigan nur sovuq qavat bilan chegaraga bog'lab turadigan nurga to'g'ri keladi. Kuzatuvchiga sovuq joy B nuqtadan past bo'lgan nuqtalarga tushmaydi. Bu 8-rasmda ko'rsatilgan hodisani tushuntiradi. "Ko'r chizig'i" ning kengligi β burchak bilan belgilanadi. Agar biror kishi tepaga ko'tarilsa (O nuqtasi va ufq chizig'i ko'tarilsa), u diskning "ko'r chiziq" ostidagi qismini ko'rishi mumkin, bu endi 2β burchak bilan aniqlanadi.
Shakl: o‘n
"Ko'r chiziq" ning paydo bo'lishi
Ko'r chiziqli naqsh
Erning sinishi
Yorug'likning er yuzidagi sinishi, yorug'lik Yer yuzida joylashgan jismlardan kuzatuvchiga kelganida, juda kam qiziqish uyg'otadi. Shu bilan birga, ta'sirchan hodisa ro'y beradi, bu sarob deb ataladi. Ziravorning eng oddiy shakli yozda tez-tez avtoulovchilar issiq kunlarda uzoq va tekis magistral bo'ylab harakatlanishida kuzatiladi.
Chunki yo'l juda issiq, unga tutash havo ham qiziydi va zichligi pasayadi. Havoning sinishi indeksi pastki qismdan pastroq.
Shakl: o‘n bir
Kuzatuvchining ko'zi osmondan A nuqtadan tushayotgan nurni ko'radi, ammo u yorug'lik B nuqtadan keladi degan taassurotni oladi.
Shakl: 12
Yuqori sarobning paydo bo'lishi uchun (uzoqdan ko'rish marafoni) havo yaqin havo qatlamining sinishi indeks balandligi bilan tez pasayishi kerak, masalan, pastda sovuq havo qatlami joylashgan bo'lsa va undan iliq havo qatlami bo'lsa.
Shakl: 13
Kuzatuvchining ko'z loyihalari unga kiradigan yo'nalishda nur sochadi. O'rta er dengizi qirg'oqlari bo'ylab juda ko'p masofada ko'rish qobiliyatlari kuzatiladi. Ko'rinishidan, bunga Sahara cho'lining aybdorligi sababdir. Issiq havo massalari uning ustiga ko'tariladi, keyin shimolga olib boriladi va saroblarning paydo bo'lishi uchun qulay sharoit yaratadi. Yuqori saroblar shimoliy mamlakatlarda ham iliq janubiy shamollar esganda sodir bo'ladi. Atmosferaning yuqori qatlamlari isitiladi, pastki qatlamlar esa muz va qorning katta massalari mavjudligi sababli soviydi.
Ba'zan ob'ektlarning bir vaqtning o'zida oldinga va orqaga surilishi mavjud.
Shakl: o'n to'rt
Ikki yoqimli sarobni taqlid qilish
Agar oq oq igna yoki oq qog'ozning chizig'i sho'r eritma va suv quyiladigan kupettaning orqasida osongina joylashtirilgan bo'lsa, undan 20-30 sm masofada joylashgan bo'lsa, kupettani ko'rib chiqayotganda, siz gapirilgan odamning qiyofasida xarakterli egilishni ko'rishingiz mumkin. Suyuqliklar orasidagi interfeys yaqinida gapning oxiridagi ikkita rasm kuzatiladi: pastki - teskari, yuqori - tekis.
Shakl: 15
SM segmenti suyuqliklar orasidagi interfeysdan pastga tushadigan nurlar va interfeys tepasida tarqaladigan nurlar hosil qilgan to'g'ri S´M´´ hosil bo'lgan invertirlangan S imageM´ rasmiga mos keladi.
Bir vaqtning o'zida to'g'ri va teskari teskari tasvirlar to'g'ridan-to'g'ri gapirilgan qo'shaloq sarobning simulyatsiyasi bo'lib xizmat qilishi mumkin.
To'g'ri qog'oz tasmasi optik jihatdan bir xil bo'lmagan muhit orqali ko'rib chiqilganda shunday egiladi.
Xulosa
Yorug'likning sinishi tabiiy hodisalarning juda keng doirasini qamrab oladi, ular orasida biz o'zimiz kuzatishi mumkin bo'lgan narsalarni aniqladik. Ular orasida saroblar alohida o'rin egallaydi. Ular ilmiy va badiiy kitoblarda tasvirlangan. Ba'zilarining ismlari bor, ular haqida afsonalar yaratilgan. Ko'plab mo''jizalar, ayniqsa o'ta uzoq masofali suratlar, tasvir minglab kilometrlarga uzatilganda juda murakkab optik hodisalar. "Uchib ketgan gollandiyalik", "Fata Morgana", xronomirajlarning ko'rinishini tushuntirish uchun faqatgina atmosferadagi yorug'likning sinishini hisobga olish etarli emas. Bunday hodisalarning jismoniy mexanizmi ancha murakkab. Ulardan ba'zilari uchun hali ham izoh yo'q. Muayyan sharoitlarda atmosferada ulkan havo linzalari, o'ziga xos yorug'lik qo'llanmalari, ikkinchi darajali mo''jizalar shakllanishi mumkin, ya'ni. saroblardan mirzalar. Yorug'lik to'lqinlarini aks ettira oladigan ionosfera ayyorliklar paydo bo'lishida ma'lum rol o'ynashi mumkin.
Shakl: 1. Yorug'likning sinishini ko'rsatadigan tajriba
Yorug'likning sinishi - yorug'lik ikki muhit o'rtasidagi interfeysdan o'tgan taqdirda uning tarqalishi yo'nalishi o'zgarishi.
Yorug'likning sinishi haqida birinchi eslatmani qadimgi yunon faylasufi Aristotelning asarlarida topish mumkin.
Umumiy ichki ko'zgu effekti mavjud. "Shisha (refraktsiya indeksi) - havo ()" interfeysida yorug'lik sinishi qachon sodir bo'lishini misolini ko'rib chiqamiz. Bunday holda va tushish burchagi α sinish burchagidan kam bo'ladi γ (), chunki shisha yanada zichroq muhitdir (4-rasmga qarang).

Shakl: 4. Shishadan havoga o'tish paytida yorug'lik nurining sinishi va aks ettirish sxemasi
Agar a n Havoga nisbatan oynaning sinishi indeksidir, keyin havo shishaga nisbatan sinadi. Keyin nurning sinishi qonuni quyidagicha yozilishi mumkin:
Buzilish burchagining oshishi bilan sinish burchagi ham ortadi, ya'ni 90 ga yaqin bo'lgan burilish burchagida sinish nurlari deyarli yo'qoladi va hodisa nurining barcha energiyalari aks ettirilgan energiyaga aylanadi.
Nishablanish burchagining chegara qiymatida ( α ) singan nur ikki mediya orasidagi interfeys bo'ylab tarqaladi, ya'ni sinish burchagi ( γ ) 90 ga teng (5-rasmga qarang). Biroq, ikkita muhit o'rtasidagi interfeys bo'ylab singan nurning tarqalishini sezish deyarli mumkin emas, chunki yorug'lik nurining intensivligi 0 ga yaqinlashadi.

Shakl: 5. Shishadan havoga o'tish paytida yorilish sxemasi va nurlanishning aks ettirish sxemasi.
Hodisaning cheklanish burchagini () aniqlash uchun tenglama quyidagicha yozilishi mumkin:
chunki sinish burchagi, va
Masalan, suv uchun, qiymati n 1.33 ga teng, shuning uchun chegara burchagi qiymati quyidagicha:
Shisha uchun:
Olmos uchun:
Agar yorug'lik nurlari ikkita vosita orasidagi interfeysga chegara tushish burchagidan kattaroq burchakka tushsa, u holda bu nur ikkinchi muhitga tushmaydi va to'liq aks etadi - to'liq ichki ko'zgu fenomeni. Umumiy ichki ko'zgu uchun zarur shart bu nurning optik zich muhitdan optik jihatdan zich bo'lmagan muhitga o'tishidir.
Umumiy ichki aks ettirish hodisasi tolalarni optikasida uzoq masofalarga signallarni uzatish uchun ishlatiladi. Elyafga kirganda, nurlanish hodisasi cheklovchidan aniqroq kattaroq burchakka yo'naltirilgan bo'lib, bu nurning energiya yo'qotishisiz aksini ta'minlaydi (6-rasmga qarang).

6-rasm. Optik tolalar ()
Tibbiyotda tolali optika ham qo'llaniladi. Masalan, oshqozon yoki yurakka ushbu organlarning joylarini yoritish yoki kuzatish uchun yorug'lik qo'llanmasi kiritilgan.
Dengiz dürbünlerinde, yorug'lik nisbatan kichik asbob bilan bir nechta linzalardan o'tishi uchun ichki ko'zgu ishlatiladi (7-rasm).
Zargarlik buyumlarida toshlarning kesimi har bir yuzida to'liq aks ettirish uchun tanlanadi.

Shakl: 7. Dengiz dürbünlerinde yorug'likning o'tishi ()
1-jadval turli xil ommaviy axborot vositalarida yorug'lik tezligini ko'rsatadi. Masalan, biz suvdagi yorug'lik tezligi vakuumga qaraganda 1,33 marta kam ekanligini ko'ramiz; yorug'lik suvdan olmosga o'tganda, uning tezligi yana 1,8 marta kamayadi. Bu bir shaffof muhitdan ikkinchisiga o'tish holatlarida yorug'lik tezligining o'zgarishi, bu sinishga olib keladi.
Moddaning mutlaq sinishi indeksi(n) - vakuumdagi yorug'lik tezligining ma'lum bir muhitdagi yorug'lik tezligiga nisbati.
qayerda v - vakuumdagi yorug'lik tezligi; v - ma'lum bir muhitda yorug'lik tezligi.
Yorliq. 1. Turli muhitda yorug'lik tezligi
2-jadvalda turli moddalar uchun yorug'likning mutlaq refraktsion ko'rsatkichlari ko'rsatilgan.
Yorliq. 2. Turli moddalar uchun yorug'likning mutlaq refraktsion ko'rsatkichlari
Optik zichlik - yorug'likni shaffof narsalar (kristallar, shisha, foto kino) yoki yorug'likning noaniq narsalar (fotografiya, metallar) bilan aks ettirish darajasi.
O'rta yorug'lik tarqalish tezligi qancha past bo'lsa, muhitning optik zichligi shuncha yuqori bo'ladi.
Ikki muhitning optik zichligi qanchalik ko'p farq qilsa, yorug'lik ularning interfeysida qanchalik ko'p sinadi.
Optik yuvish vositasi yordamida yorug'likning sinishini ko'rib chiqaylik (optik yuvish - bu aylana bilan markalangan oq disk, chetiga yoritgich o'rnatilgan), uning ustiga biz yarim shisha tsilindrni o'rnatamiz (2-rasmga qarang). Keling, tor yorug'lik nurini ushbu yarim tsilindrga yo'naltiramiz: nurning bir qismi aks ettiriladi va uning bir qismi yo'nalishini o'zgartirib, u orqali o'tadi.

Shakl: 2. Optik yuvish vositasida refraktsiyani kuzatish
Diagrammada (3-rasmga qarang) nurni ko'ramiz SO hodisa yo'nalishini belgilaydi yorug'lik nurlari, nurlari OK - aks ettirilgan nurning yo'nalishi, nur OB - singan nurning yo'nalishi; MN - nur tarqalish joyiga tiklangan perpendikulyar SO... Bu nurlarning barchasi bitta tekislikda - disk yuzasining tekisligida yotadi.
Yorilgan nur va hosil bo'lgan nuqtada tiklangan ikki muhit o'rtasidagi perpendikulyar bo'lgan burchak deyiladi. sinish burchagi(γ ).
Hodisa raylari va insidans joyida tiklangan perpendikulyar orasidagi burchak deyiladi moyillik burchagi.

Shakl: Havodan oynaga o'tish chog'ida yorug'lik nurining sinishi va qaytarilishi sxemasi
Agar siz burilish burchagini oshirsangiz ( α ), keyin sinish burchagi ( γ ).
Bir muhitdan ikkinchisiga o'tish paytida yorug'lik nurining tushish va sinish burchaklarining nisbati har doim muhitning optik zichligiga bog'liq:
Agar yorug'lik kamroq optik zich muhitdan optik zichroq muhitga o'tib ketsa, u holda sinish burchagi tushish burchagidan () past bo'ladi;
Agar yorug'lik ko'proq optik zich muhitdan kamroq optik zichlikka o'tib ketsa, u holda sinish burchagi tushish burchagidan kattaroq bo'ladi ().
Snell qonunida (yorug'likning sinishi qonuni) ta'kidlanishicha, sinish burchagi sinusining sinish burchagi sinusiga nisbati doimiy qiymatdir.
interfeysni kesib o'tishdan oldin va undan keyin yorug'lik nurlari o'tgan muhitning mutlaq sinishi indikatorlari;
n - ikkinchi darajaning birinchisiga nisbatan nisbiy sinishi indeksi;
Va - interfeysni kesib o'tishdan oldin va keyin mediada yorug'lik tezligi.
Muammolarni hal qilish
1-muammo
Issiq cho'llarda ba'zida sarob kuzatiladi: masofada suv ombori yuzasi paydo bo'ladi. Qanday jismoniy hodisalar bunday sarobga sabab bo'ldi?
Qaror
Cho'lda havo kun davomida qiziydi, issiq qumdan issiqlik oladi, shuning uchun havoning pastki qatlamlari ba'zan iliq bo'ladi. Keyin bu pastki qatlamlarning zichligi past bo'ladi, shuning uchun yuqori qatlamlarga nisbatan pastroq sinish ko'rsatkichi. Har qanday ob'ekt tomonidan aks ettirilgan quyosh nuri optik jihatdan notekis muhitda shunday katta egrilikni boshdan kechirishi mumkinki, bu Yer yuzasi yaqinidagi iliq havo qatlamidan to'liq qaytarilishiga olib keladi. Rezervuar yuzasi uchun olinadigan yorug'lik oyna yuzasida aks etadi degan tasavvur paydo bo'ladi (10-rasmga qarang).

1. Biz yorug'lik sinishi bo'yicha tajriba o'tkazamiz
Shunday tajriba o'tkazaylik. Tor yorug'lik nurini keng idishda suv yuzasiga, burchakka yo'naltiramiz. Ko'rish joylarida nurlar nafaqat suv yuzasidan aks etmaydi, balki ularning yo'nalishini o'zgartirganda qisman suvga o'tadi (3.33-rasm).

• 
  Yorug'lik ikki muhit o'rtasidagi interfeysdan o'tgan taqdirda uning tarqalish yo'nalishi o'zgarishi yorug'likning sinishi deb ataladi.
  

Yorug'likning sinishi haqida birinchi eslatmani qadimgi yunon faylasufi Aristotelning asarlarida topish mumkin: u suvdagi tayoq nega singan ko'rinadi? Yunonistonning qadimgi risolalaridan birida quyidagi tajriba tasvirlangan: “Siz idishning pastki qismida joylashgan tekis halqani uning chetiga yashiringan holda turishingiz kerak. Keyin, ko'zlarning holatini o'zgartirmasdan, idishga suv quying.
Shakl: 3.33 Yorug'likning sinishini namoyish qilish uchun tajriba sxemasi. Havodan suvga o'tayotganda yorug'lik nuri yo'nalishni o'zgartiradi va nurning tarqalish nuqtasida joylashgan perpendikulyar tomon o'zgaradi.
2. Ko'tarilish burchagi va sinish burchagi o'rtasida shunday bog'liqliklar mavjud:
a) egilish burchagi oshgan taqdirda, sinish burchagi ham ortadi;
b) agar yorug'lik nuri past optik zichligi bo'lgan muhitdan yuqori optik zichlikka ega bo'lgan muhitdan o'tadigan bo'lsa, u holda sinish burchagi tushish burchagidan kam bo'ladi;
c) agar yorug'lik nuri optik zichligi yuqori bo'lgan muhitdan pastroq optik zichlikka ega bo'lgan muhitdan o'tadigan bo'lsa, u holda sinish burchagi tushish burchagidan katta bo'ladi.