Nyckelkoncept
* brytning: Böjning av vågor när de passerar från ett medium till en annan. Detta är det primära sättet att riktningen förändras.
* Index för brytning: Ett mått på hur mycket ljus bromsar i ett medium jämfört med dess hastighet i ett vakuum. Ett högre brytningsindex innebär en långsammare hastighet och större böjning.
* Snells lag: En matematisk formel som beskriver förhållandet mellan incidensvinklarna och brytningen. Det säger:n 1 sinθ 1 =n 2 sinθ 2 , var:
* n 1 och n 2 är brytningsindexen för de två medierna.
* θ 1 är infallsvinkeln (vinkel mellan den inkommande vågen och det normala för ytan).
* θ 2 är brytningsvinkeln (vinkel mellan den brytade vågen och det normala).
Hur riktning ändras
1. hastighetsförändring: När en elektromagnetisk våg kommer in i ett medium minskar hastigheten. Omfattningen av denna minskning beror på mediets brytningsindex.
2. böjning: På grund av hastighetsförändringen förändras vågens riktning. Denna böjning sker vid gränsen mellan de två medierna.
3. Snells lag i aktion: Snells lag hjälper oss att förutsäga brytningsvinkeln baserad på brytningsindexen för media och incidensvinkeln.
Viktiga överväganden
* Normal förekomst: Om vågen träffar gränsen i en 90-graders vinkel (normal incidens) finns det ingen riktningsförändring. Vågen bromsar helt enkelt ner.
* Total intern reflektion: Om infallsvinkeln är större än en kritisk vinkel, reflekteras vågen helt tillbaka till det ursprungliga mediet. Detta inträffar när ljus reser från ett medium med ett högre brytningsindex till ett medium med ett lägre brytningsindex.
Exempel:
Tänk på ljus som passerar från luften (n 1 ≈ 1) i vatten (n 2 ≈ 1,33).
* Ljus i luften reser snabbare än i vatten.
* Om ljuset träffar vattenytan i en vinkel kommer den att böjas mot det normala. Brytningsvinkeln blir mindre än infallsvinkeln.
Sammanfattning
Sammanfattningsvis förändras riktningen för elektromagnetiska vågor när de kommer in i ett medium på grund av förändringen i hastighet som orsakas av mediets brytningsindex. Denna böjning beskrivs av Snells lag och leder till fenomen som brytning och total intern reflektion.
