Nøgleforskel – indfaldsvinkel vs brydningsvinkel
Nøgleforskellen mellem indfaldsvinklen og brydningsvinklen er den sekventielle rækkefølge af de to vinkler, lavet ved en mediegrænseflade af en bølge.
Brydning er en egenskab ved bølger. En bølge kan have forskellige hastigheder for forskellige medier. Ændringen af hastigheden ved en grænse af et medium får en bølge til at bryde. Denne artikel er særligt fokuseret på lysstråler for enkelhedens skyld.
Definition af indfaldsvinkel og brydningsvinkel
indfaldsvinkel er vinklen mellem normalen ved grænsefladen og den indfaldende stråle.
Brydningsvinkel er defineret som vinklen mellem normalen ved grænsefladen og den brydte stråle. Vinkler kan måles med enhver enhed, men her bruges grader. Lad os først få et blik på brydningslovene.
- Indfaldsstråle, brudt stråle og normalen ved grænsefladen ligger i samme plan.
- Sinus for indfaldsvinklen(i) til brydningsvinklen(r) ved grænsefladen forbliver i konstant relation. Denne konstant kaldes brydningsindekset for det andet medium i forhold til det første medium.
Husk på egenskaben med 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.
Danning af indfaldsvinkel og brydningsvinkel
Forskellen mellem indfaldende og brudt stråle afhænger af, om lysstrålen kommer til grænsefladen eller forlader grænsefladen. Forestil dig en lysstråle som en strøm af fotoner. Strømmen af partikler rammer grænsefladen og danner en bestemt vinkel med normalen, og synker derefter ned i det andet medium, hvilket i det væsentlige danner en anden vinkel med normalen.
Indfaldsvinklen kan varieres manuelt, da den er uafhængig af mediet. Men brydningsvinklen er defineret af mediets brydningsindeks. Mere forskellen mellem brydningsindekser, 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 for udveksling af medierne.
Begge vinkler er lavet med normalen ved grænsefladen mellem medier. Afhængigt af det relative brydningsindeks kan den brydte lysstråle lave en vinkel, der er større end eller mindre end vinklen 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 brudte stråle kan ikke tages nogen værdi, hvis lysstrålen kommer fra det sjældnere medium. For hele området af indfaldsvinklen når brydningsvinklen en maksimal værdi, som er nøjagtig den samme som den kritiske vinkel, der beskrives i det følgende.
Bryder fra et tættere til et sjældnere medium
Ovenstående er ikke gyldigt for en situation, hvor lysstrålen kommer fra et tættere medium. Når vi øger indfaldsvinklen gradvist, vil vi se, at brydningsvinklen også stiger hurtigt, indtil en vis værdi af indfaldsvinklen er nået. Ved denne kritiske vinkel (c) af den indfaldende stråle opnår brudt lysstråle sin maksimale værdi, 90 grader (brudt stråle går langs grænsefladen) og forsvinder et øjeblik. Hvis vi forsøger at øge indfaldsvinklen yderligere, vil vi der se en pludselig optræden af en reflekteret stråle i det tættere medium, hvilket gør den samme vinkel i henhold til reflektionslovene. Indfaldsvinklen på dette tidspunkt kaldes den kritiske vinkel, og der vil ikke være nogen brydning mere.
Som et resumé kunne man se, selvom de er kategoriseret forskelligt, at begge disse fænomener kun er et resultat af lysets reversibilitet.
Nøgleforskel
Nøgleforskellen mellem indfaldsvinklen og brydningsvinklen er den sekventielle rækkefølge af de to vinkler, lavet ved en mediegrænseflade af en bølge.
Billede høflighed: "Snells law2" af Oleg Alexandrov - Jeg har lige tweaket originalen - Roteret og tweaked version af en:Image:Snells law.svg, samme licens. (Public Domain) via Commons "RefractionReflextion" af Josell7 - Eget arbejde. (CC BY-SA 3.0) via Commons
