Өнөөдөр бид цахилгаан соронзон долгион (гэрэл гэж нэрлэгддэг) хугарлын өнцөг гэж юу болох, түүний хуулиуд хэрхэн бүрддэгийг илчлэх болно.
Нүд, арьс, тархи
Хүн таван үндсэн мэдрэхүйтэй. Анагаах ухааны эрдэмтэд арван нэгэн хүртэлх өөр өөр мэдрэмжийг (жишээлбэл, даралт, өвдөлт мэдрэхүй) ялгадаг. Гэхдээ хүмүүс ихэнх мэдээллийг нүдээрээ авдаг. Боломжтой баримтуудын ерэн хувийг хүний тархи цахилгаан соронзон чичиргээ гэж мэддэг. Тиймээс хүмүүс гоо үзэсгэлэн, гоо зүйг ихэвчлэн нүдээр ойлгодог. Үүнд гэрлийн хугарлын өнцөг чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Цөл, нуур, бороо
Эргэн тойрон ертөнц нарны гэрэлд нэвчсэн. Агаар, ус нь хүмүүсийн дуртай зүйлийн үндэс болдог. Мэдээжийн хэрэг, гандуу цөлийн ландшафтууд ширүүн үзэсгэлэнтэй байдаг ч ихэнхдээ хүмүүс чийгийг илүүд үздэг.
Уулын горхи, гөлгөр нам дор гол мөрөн, намуухан нуур, далайн тасралтгүй эргэлдэх давалгаа, хүрхрээний цацрал, мөстлөгийн хүйтэн мөрөөдлөөр хүмүүний сэтгэлийг үргэлж татсаар ирсэн. Зүлгэн дээрх шүүдэр дэх гэрлийн тоглолт, мөчир дээрх хярууны гялбаа, сүүн цагаан манан, намуухан үүлсийн гунигтай гоо сайхныг хүн бүр нэг бус удаа анзаарсан. Мөн эдгээр бүх эффектүүд бий болсонусан дахь цацрагийн хугарлын өнцгийн ачаар.
Нүд, цахилгаан соронзон хэмжүүр, солонго
Гэрэл нь цахилгаан соронзон орны хэлбэлзэл юм. Долгионы урт ба түүний давтамж нь фотоны төрлийг тодорхойлдог. Чичиргээний давтамж нь радио долгион, хэт улаан туяа, хүнд харагдахуйц өнгөт спектр, хэт ягаан туяа, рентген эсвэл гамма цацраг байх эсэхийг тодорхойлдог. Хүмүүс 780 (улаан) -аас 380 (ягаан) нанометр хүртэлх долгионы урттай цахилгаан соронзон чичиргээг нүдээрээ мэдрэх чадвартай. Бүх боломжит долгионы масштабаар энэ хэсэг нь маш бага талбайг эзэлдэг. Энэ нь хүмүүс цахилгаан соронзон спектрийн ихэнх хэсгийг мэдрэх чадваргүй байдаг. Мөн хүний хүртээмжтэй бүхий л гоо үзэсгэлэн нь хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн зааг дээрх тусах өнцөг болон хугарлын өнцгийн ялгаагаар бий болдог.
Вакуум, Нар, гараг
Фотонууд нь термоядролын урвалын үр дүнд нарнаас ялгардаг. Устөрөгчийн атомуудын нэгдэл, гелий үүсэх нь гэрлийн квант зэрэг асар олон тооны янз бүрийн бөөмс ялгарах дагалддаг. Вакуум орчинд цахилгаан соронзон долгион нь шулуун шугамаар, хамгийн дээд хурдаар тархдаг. Дэлхийн агаар мандал гэх мэт ил тод, нягт орчинд ороход гэрэл тархах хурдаа өөрчилдөг. Үүний үр дүнд энэ нь тархалтын чиглэлийг өөрчилдөг. Хэр их нь хугарлын илтгэгчийг тодорхойлдог. Хугарлын өнцгийг Снеллийн томьёог ашиглан тооцоолно.
Снелийн хууль
Голландын математикч Виллеброрд Снелл насан туршдаа өнцөг болон зайны талаар ажилласан. Тэрээр хот хоорондын зайг хэрхэн хэмжих, өгөгдсөнийг хэрхэн олохыг ойлгосонтэнгэрт цэг. Тэр гэрлийн хугарлын өнцгийн хэв маягийг олсонд гайхах зүйл алга.
Хуулийн томъёо дараах байдалтай байна:
- 1нүгэл θ1 =n2нүгэл θ2.
Энэ илэрхийлэлд тэмдэгтүүд дараах утгатай байна:
- 1 ба n2 нь дунд зэргийн нэг (цацраг унадаг) болон дунд зэргийн 2 (түүнд ордог) хугарлын индексүүд юм.);
- θ1 ба θ2 нь тус тус гэрлийн тусах өнцөг ба хугарлын өнцөг юм.
Хуулийн тайлбар
Энэ томъёонд зарим тайлбар өгөх шаардлагатай байна. Өнцөг θ гэдэг нь гэрлийн туяа хүрэх цэг дэх цацрагийн тархалтын чиглэл ба гадаргуугийн хэвийн хооронд орших градусын тоог хэлнэ. Энэ тохиолдолд яагаад ердийн хэрэглээг ашигладаг вэ? Учир нь бодит байдал дээр хатуу тэгш гадаргуу байдаггүй. Мөн ямар ч муруйн хэвийнийг олох нь маш энгийн. Нэмж хэлэхэд, хэрэв асуудалд зөөвөрлөгчийн хил ба туссан цацрагийн х хоорондын өнцөг нь мэдэгдэж байгаа бол шаардлагатай өнцөг θ нь ердөө л (90º-x).
Ихэнхдээ гэрэл илүү ховор (агаар)-аас нягт (ус) орчинд ордог. Орчны атомууд бие биендээ ойртох тусам цацраг нь хугардаг. Тиймээс орчин нь нягт байх тусам хугарлын өнцөг их байх болно. Гэхдээ энэ нь эсрэгээрээ тохиолддог: гэрэл уснаас агаарт эсвэл агаараас вакуум руу унадаг. Ийм нөхцөлд n1sin θ1>n2 гэсэн нөхцөл үүсч болно. Өөрөөр хэлбэл, цацраг бүхэлдээ эхний орчинд буцаж тусах болно. Энэ үзэгдлийг нийт дотоод гэж нэрлэдэгтусгал. Дээр дурдсан нөхцөл байдал үүсэх өнцгийг хугарлын хязгаарын өнцөг гэнэ.
Хугарлын илтгэгчийг юу тодорхойлдог вэ?
Энэ утга нь зөвхөн тухайн бодисын шинж чанараас хамаарна. Жишээлбэл, цацраг ямар өнцгөөр орох нь чухал талстууд байдаг. Шинж чанаруудын анизотропи нь хос хугаралтаар илэрдэг. Ирж буй цацрагийн туйлшрал чухал байдаг хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэл байдаг. Хугарлын өнцөг нь цацрагийн долгионы уртаас хамаарна гэдгийг санах нь зүйтэй. Цагаан гэрлийг призмээр солонго болгон хуваах туршилтыг яг энэ ялгаан дээр үндэслэсэн юм. Орчны температур нь цацрагийн хугарлын илтгэгчид мөн нөлөөлдөг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Кристалын атомууд хэдий чинээ хурдан чичирнэ, төдий чинээ бүтэц, гэрлийн тархалтын чиглэлийг өөрчлөх чадвар нь гажигтай байдаг.
Хугарлын илтгэгчийн утгын жишээ
Бид танил орчинд өөр өөр утгыг өгдөг:
- Давсыг (химийн томъёо NaCl) эрдэсийн хувьд "галит" гэж нэрлэдэг. Түүний хугарлын илтгэгч нь 1.544.
- Шилний хугарлын өнцгийг түүний хугарлын илтгэгчээр тооцдог. Материалын төрлөөс хамааран энэ утга 1.487-2.186 хооронд хэлбэлздэг.
- Очир нь гэрлийн дүрээрээ алдартай. Үнэт эдлэлүүд зүсэхдээ түүний бүх онгоцыг харгалзан үздэг. Алмазны хугарлын илтгэгч 2.417.
- Бохирдлоос цэвэршүүлсэн усны хугарлын илтгэгч 1.333. H2O нь маш сайн уусгагч юм. Тиймээс байгальд химийн цэвэр ус байдаггүй. Худаг, гол болгон нь онцлогтойтүүний найрлагатай. Тиймээс хугарлын илтгэгч нь мөн өөрчлөгддөг. Гэхдээ сургуулийн энгийн асуудлыг шийдэхийн тулд та энэ утгыг авч болно.
Бархасбадь, Санчир, Каллисто
Одоог хүртэл бид дэлхийн ертөнцийн гоо сайхны тухай ярьж ирсэн. Хэвийн гэж нэрлэгддэг нөхцөл нь маш тодорхой температур, даралтыг илэрхийлдэг. Гэхдээ нарны аймагт өөр гаригууд байдаг. Тэнд тэс өөр ландшафтууд бий.
Жишээ нь Бархасбадь гариг дээр метан үүл болон гелийн урсацаас аргон манан үүсэхийг ажиглах боломжтой. Рентген туяа ч тэнд элбэг байдаг.
Санчир гаригт этан манан устөрөгчийн уур амьсгалыг бүрхдэг. Манай гаригийн доод давхаргад маш халуун метан үүлнээс алмааз бороо ордог.
Гэсэн хэдий ч Бархасбадийн чулуурхаг хөлдүү сар Каллисто нь нүүрсустөрөгчөөр баялаг дотоод далайтай. Магадгүй түүний гүнд хүхэр хэрэглэдэг бактери амьдардаг.
Мөн эдгээр ландшафт бүрт өөр өөр гадаргуу, ирмэг, ирмэг, үүлэн дээр гэрэл тоглох нь гоо үзэсгэлэнг бий болгодог.
