Kľúčový rozdiel – uhol dopadu verzus uhol lomu
Kľúčový rozdiel medzi uhlom dopadu a uhlom lomu je sekvenčné poradie dvoch uhlov vytvorených na rozhraní médií vlnou.
Lom je vlastnosť vĺn. Vlna môže mať rôzne rýchlosti pre rôzne médiá. Zmena rýchlosti na hranici média spôsobuje lom vlny. Tento článok je z dôvodu jednoduchosti zameraný najmä na svetelné lúče.
Definícia uhla dopadu a uhla lomu
Uhol dopadu je uhol medzi normálou na rozhraní a dopadajúcim lúčom.
Uhol lomu je definovaný ako uhol medzi normálou na rozhraní a lomeným lúčom. Uhly možno merať ľubovoľnou jednotkou, ale tu sa používajú stupne. Najprv sa pozrime na zákony lomu.
- Dopadajúci lúč, lomený lúč a normála na rozhraní ležia v rovnakej rovine.
- Sínus uhla dopadu(i) k uhlu lomu(r) na rozhraní zostáva v konštantnom vzťahu. Táto konštanta sa nazýva index lomu druhého prostredia vzhľadom na prvé médium.
Majte na pamäti vlastnosť reverzibility svetla. Ak jednoducho zmeníme smer svetelného lúča tak, že súčasný koniec budeme považovať za začiatok a súčasný začiatok za koniec, svetelný lúč bude sledovať rovnakú dráhu.
Vytvorenie uhla dopadu a uhla lomu
Rozdiel medzi dopadajúcim a lomeným lúčom závisí od skutočnosti, či svetelný lúč prichádza na rozhranie alebo opúšťa rozhranie. Predstavte si svetelný lúč ako prúd fotónov. Prúd častíc naráža na rozhranie, ktoré zviera určitý uhol s normálou, potom klesá do druhého média v podstate pod iným uhlom s normálou.
Uhol dopadu je možné meniť manuálne, pretože je nezávislý od média. Ale uhol lomu je definovaný indexmi lomu média. Čím väčší je rozdiel medzi indexmi lomu, tým väčší je rozdiel medzi uhlami.
Poloha uhla dopadu a uhla lomu vzhľadom na rozhranie
Ak svetelný lúč prechádza z média1 do média2, uhol dopadu leží v médiu1 a uhol lomu leží v médiu2 a naopak pre výmenu prostredí.
Oba uhly sú vytvorené s normálou na rozhraní médií. V závislosti od relatívneho indexu lomu môže lomený svetelný lúč zvierať uhol väčší alebo menší ako uhol dopadajúceho svetelného lúča.
Hodnoty uhla dopadu a uhla lomu
Lom od redšieho k hustejšiemu médiu
Ako uhol dopadu možno priradiť akúkoľvek hodnotu od 0 do 90 stupňov, ale lomený lúč nemôže mať žiadnu hodnotu, ak svetelný lúč pochádza zo vzácnejšieho média. Pre celý rozsah uhla dopadu dosiahne uhol lomu maximálnu hodnotu, ktorá je presne rovnaká ako kritický uhol popísaný ďalej.
Lom od hustejšieho k redšiemu médiu
Vyššie uvedené neplatí pre situáciu, keď svetelný lúč pochádza z hustejšieho média. Keď postupne zväčšujeme uhol dopadu, uvidíme, že uhol lomu tiež rýchlo narastá, až kým sa nedosiahne určitá hodnota uhla dopadu. Pri tomto kritickom uhle (c) dopadajúceho lúča dosiahne lomený svetelný lúč svoju maximálnu hodnotu, 90 stupňov (lomený lúč prechádza pozdĺž rozhrania) a na chvíľu zmizne. Ak sa pokúsime ešte viac zväčšiť uhol dopadu, uvidíme náhly výskyt odrazeného lúča v hustejšom prostredí, ktorý vytvorí rovnaký uhol podľa zákonov odrazu. Uhol dopadu v tomto bode sa nazýva kritický uhol a už tam nebude žiadny lom.
V súhrne možno vidieť, aj keď sú kategorizované inak, oba tieto javy sú len výsledkom reverzibilnosti svetla.
Hlavný rozdiel
Kľúčový rozdiel medzi uhlom dopadu a uhlom lomu je sekvenčné poradie dvoch uhlov vytvorených na rozhraní médií vlnou.
S láskavým dovolením obrázka: “Snells law2” od Olega Alexandrova – Práve som upravil originál – Otočená a upravená verzia en:Image:Snells law.svg, rovnaká licencia. (Public Domain) cez Commons “RefractionReflextion” od Josell7 – Vlastná práca. (CC BY-SA 3.0) cez Commons
