Տեսություն

Լույսի բեկման օրենք:
Եթե միջավայրը անհամասեռ է, ապա լույսը տարածվում է ոչ ուղղագիծ:
Երկու  միջավայրերի բաժանման սահմանին լուսային ճառագայթի էներգիան կարող է մասամբ կլանվել, մասամբ անդրադառնալ, իսկ եթե երկրորդ միջավայրը թափանցիկ է, նաև մասամբ անցնել այդ միջավայր՝ փոխելով տարածման ուղղությունը:
Լույսի ճառագայթի ուղղության փոփոխությունը մի միջավայրից մյուսին անցնելիս, կոչվում է լույսի բեկում:
98GXxY-iloveimg-cropped-iloveimg-cropped.gif
Դիտարկենք երկու թափանցիկ միջավայրերի բաժանման սահմանին ընկնող \(AO\) ճառագայթի ընթացքը երկրորդ միջավայրում: Դա կարելի է իրականացնել օպտիկական սկավառակի միջոցով, որի կենտրոնում հայելու փոխարեն այս անգամ ամրացված է ապակուց, կամ այլ թափանցիկ նյութից պատրաստված կիսագլան:
 
Fénytörés.jpg
 
Ընկնող ճառագայթի՝ \(AO\) և անկման կետում երկրորդ միջավայրի (ապակու) մակերևույթին տարված \(MN\) նորմալի միջև կազմած անկյունը՝ MOA-ն կոչվում է անկման անկյուն և նշանակվում α տառով:
Երկրորդ միջավայր անցած, իր տարածման ուղղությունը փոխած \(OE\)ճառագայթին անվանում են բեկված ճառագայթ:
Բեկված ճառագայթի և նույն \(MN\)նորմալի միջև կազմած անկյունը NOE-ն կոչվում է բեկման անկյուն և նշանակվում է β տառով:
image026 - Copy.png
 
Փորձը ցույց է տալիս, որ եթե ընկնող \(AO\) ճառագայթը գնվում է սկավառակի հարթության վրա, ապա բեկված \(OE\)ճառագայթը նույնպես կգտնվի նույն հարթության մեջ:
 
Փորձ ցույց է տալիս նաև, որ երկրորդ միջավայրից (ապակուց) դուրս գալիս լուսային ճառագայթը այլևս չի բեկվում, քանի որ ընկնում է գնդաձև մակերևույթին ուղղահայաց:
 
Մակերևույթին ուղղահայաց ընկնող ճառագայթը չի բեկվում:
Կատարելով բազմաթիվ փորձեր և չափելով α անկման և β բեկման անկյունները, կարելի է համոզվել, որ այդ անկյունների սինուսների հարաբերությունը տվյալ երկու միջավայրերի համար հաստատուն մեծություն է: Այն կախված չէ անկման անկյունից և հավասար է այդ երկու միջավայրերում լույսի տարածման արագությունների հարաբերությանը:
 
sinαsinβ=V1V2 (1)
 
այտեղ V1-ը լույսի արագությունն է առաջին միջավայրում (օդում), իսկ V2-ը՝ երկրորդ միջավայրում (ապակու մեջ):
 
Ընդհանրացնելով փորձնական արդյունքները կարելի է սահմանել լույսի բեկման օրենքը:
 
Ընկնող ճառագայթը, բեկված ճառագայթը և անկման կետում երկու միջավայրերի բաժանման սահմանին տարված նորմալը գտնվում են նույն հարթության մեջ:
Անկման անկյան սինուսի հարաբերությունը բեկման անկյան սինուսին հաստատուն մեծություն է տվյալ երկու միջացվայրերի համար:
 
sinαsinβ=const 
 
Լույսի բեկման օրենքը հայտնաբերել է հոլանդացի ֆիզիկոս Վիլեբրորդ Սնելիուսը (1580-1626 թթ.):
  
snell.gif
 
Օպտիկապես թափանցիկ միջավայրերը կարելի է բնութագրել ֆիզիկական մեծությամբ, որը կոչվում է բեկման ցուցիչ:
 
Միջավայրի բեկման ցուցիչ, կամ բացարձակ բեկման ցուցիչ կոչվում է վակումում և տվյալ միջավայրում լույսի տարածման արագությունների հարաբերությունը
n=cv
Այստեղ \(n\)-ը տվյալ միջավայրի բեկման ցուցիչն է, \(c\)-ն լույսի արագությունն է վակումում, իսկ  \(v\)-ն` լույսի արագությունը տվյալ միջավայրում: 
Սահմանումից հետևում է, որ միջավայրի բեկման ցուցիչը ցույց է տալիս, թե լույսի տարածման արագությունը տվյալ միջավայրում քանի անգամ է փոքր տվյալ միջավայրում լույսի տարածման արագությունից:
Քանի որ \(c\)-ն միշտ մեծ է \(v\)-ից, հետևաբար միջավայրի բեկման ցուցիչը միշտ \(1\)-ից մեծ, անչափողական մեծություն է:
 
Տարբեր օպտիկապես թափանցիկ միջավայրերի բեկման ցուցիչների արժեքները բերված են աղյուսակում:
 
Screenshot_8.png
 
Աղյուսակից երևում է, որ օդում լույսի բեկման ցուցիչը շատ քիչ է տարբերվում 1-ից և հաշվարկներում վերցվում է 1:
 
Որքան մեծ է տվյալ միջավայրի բեկման ցուցիչը այնքան այն համարվում է օպտիկապես խիտ, որքան փոքր, այնքան օպտիկապես նոսր:
 
Աղյուսակից երևում է, որ ամենամեծ բեկման ցուցիչը ունի ալմաստը, հետևաբար նա օպտիկապես ամենախիտն է:
 
ElBzDg-iloveimg-cropped.gif
 
Լույսի բեկման օրենքը կարելի է ներկայացնել նաև բեկման ցուցիչների միջոցով, հաշվի առնելով բեկման ցուցիչի սահմանումը, որից հետևում է՝
 
v1=cn1, իսկ v2=cn2
 
Տեղադրելով այս արտահատությանները (1) բանաձևի մեջ կստանանք՝
 
sinαsinβ=n2n1 (2)
 
n=n2n1 մեծությանը անվանում են հարաբերական բեկման ցուցիչ, որն արդեն կարող է ընդունել ցանկացած արժեք:
 
Եթե ճառագայթը օպտիկապես ավելի նոսր միջավայրից անցնում է ավելի խիտ միջավայր, օրինակ՝ օդից - ջուր, ապա քանի որ n2>n1, ուրեմն sinβ<sinα, որից հետևում է՝ β<α, ինչպես պատկերված է նկարում:
 
photo.jpg
 
Իսկ եթե ճառագայթը օպտիկապես խիտ միջավայրից է անցնում նոսր միջավայր, այսինքն n1>n2, օրինակ՝ ապակուց - օդ, ապա բեկման օրենքից հետևում է, որ sinα<sinβ:
 
Այսինքն՝ α<β, այնպես ինչպես պատկերված է նկարում:
 
12.png
 
Լույսի բեկմամբ են բացատրվում բազմաթիվ օպտիկական երևույթներ. բերենք դրանցից մի քանիսը՝
 
1. ջրամբարի խորությունը մեզ թվում է ավելի փոքր քան իրականում է,  
 
Screenshot_3.jpg
 
 
2. ջրով լի բաժակի մեջ մտցված ձողիկը թվում է կոտրված,
 
Screenshot_4.png
 
3. հորիզոնի նկատմամբ Արեգակի և աստղերի դիրքը թվում է իրականից ավելի բարձր, իսկ Արեգակի չափերն ավելի մեծ, երբ այն հորիզոնին մոտ է:
 
sun1b.jpg
 
4. մթնոլորտի անհամասեռությամբ և նրանում լույսի բեկմամբ է պայմանավորված աստղերի առկայծումը և օդատեսիլի (միրաժ) առաջացումը:
 
mirazh_v_pustyne.jpg
Աղբյուրները
Ֆիզիկա և աստղագիտություն 9; Է. Ղազարյան, Ա. Կիրակոսյան, Գ. Մելիքյան, Ռ. Թոսունյան, Ս. Մաիլյան, Ս. Ներսիսյան; Երևան 2009թ
Ֆիզիկա 9; Ս. Գրոմով, Ն. Ռոդինա, խմբագրությամբ Ա. Մամյանի,; Երևան 2015թ.