Διαθλαστικός δείκτης είναι αδιάστατο φυσικό μέγεθος που μετρά τη μείωση του ταχύτητα του φωτός όταν μεταδίδεται μέσω μερικών διαφανές οπτικό μέσο. Η ικανότητα μείωσης της ταχύτητας του φωτός ονομάζεται απροθυμία.
Υπάρχουν δύο τύποι δείκτη διάθλασης: το απόλυτο και το σχετικό. Ο απόλυτος διαθλαστικός δείκτης, του οποίου η μικρότερη δυνατή τιμή είναι 1, υπολογίζεται από την αναλογία μεταξύ της ταχύτητας του φωτός σε κενό και της ταχύτητας του φωτός σε οποιοδήποτε άλλο μέσο. Ο σχετικός διαθλαστικός δείκτης, με τη σειρά του, καθορίζεται από την αναλογία μεταξύ της ταχύτητας του φωτός σε δύο μέσα εκτός του κενού, η οποία μπορεί να είναι μικρότερη από 1.
Ένας δείκτης διάθλασης ίσος με 1 υποδεικνύει ότι, στο μέσο στο οποίο διαδίδεται, το φως ταξιδεύει με την ίδια ταχύτητα που θα ταξιδεύει μέσω κενού. Ένας δείκτης διάθλασης ίσος με 2, για παράδειγμα, δείχνει ότι, σε κενό, το φως θα διαδόθηκε δύο φορές πιο γρήγορα από ένα μέσο του οποίου ο δείκτης διάθλασης είναι ίσος με 2.
Δείτε επίσης: Σε τελική ανάλυση, τι είναι το φως;
Απόλυτος και σχετικός δείκτης διάθλασης
Ο δείκτης τουδιάθλασηαπόλυτος υπολογίζεται με την αναλογία της ταχύτητας του φωτός σε κενό, του οποίου το σύμβολο είναι ντο και η οποία έχει τιμή περίπου ίση με 3,0.108 Κυρία (299.792.458 m / s), και η ταχύτητα του φωτός σε a αρκετάδιαφανής και ομοιογενής οποιοδήποτε, συμβολίζεται με το γράμμα v:
όχι - διαθλαστικός δείκτης
ντο - ταχύτητα φωτός εν κενώ (3.0.108 Κυρία)
β - ταχύτητα φωτός στη μέση
Ο παραπάνω τύπος δείχνει ότι δεν υπάρχει τρόπος διάθλαση τιμή μικρότερη από 1, καθώς το μέσο στο οποίο το φως μπορεί να κινείται με μεγαλύτερη ταχύτητα είναι το ίδιο το κενό.
Ο σχετικός διαθλαστικός δείκτης υπολογίζεται με την αναλογία μεταξύ των απόλυτων διαθλαστικών δεικτών δύο οπτικών μέσων, 1 και 2, όταν διασταυρώνονται από μια φωτεινή δέσμη. Ένας τέτοιος δείκτης μπορεί να υπολογιστεί σύμφωνα με αυτό που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Κοίτα:
όχι1,2 - διαθλαστικός δείκτης του μέσου 1 σε σχέση με το μέσο 2
β1 και εσύ2- ταχύτητα φωτός στα μέσα 1 και 2
δείκτης διάθλασης και μήκος κύματος
Ο διαθλαστικός δείκτης ενός οπτικού μέσου εξαρτάται από το μήκοςσεκύμα του φωτός που περνά μέσα από αυτό. Αυτό το φαινόμενο είναι γνωστό ως χρωματική διασπορά. Αυτός είναι ο λόγος που, όταν περνάμε από ένα πρίσμα ή μια σταγόνα νερού, το λευκό φως, που σχηματίζεται από το συνδυασμό όλων ορατά χρώματα (γι 'αυτό μπορεί να ονομαστεί πολυχρωματικό), υφίσταται διασπορά, επιτρέποντάς μας έτσι να παρατηρήσουμε τον διαχωρισμό των χρωμάτων του ορατό φάσμα.
Ο διαθλαστικός δείκτης είναι Αντιστρόφως ανάλογη το μήκος κύματος του φωτός, τόσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος του φωτός, τόσο υψηλότερος είναι ο δείκτης διάθλασης του φωτός για ένα δεδομένο μέσο. Επομένως, ο δείκτης διάθλασης του ίδιου μέσου θα είναι υψηλότερος για το ιώδες φως από ό, τι για το κόκκινο φως, για παράδειγμα.
διαθλαστικός δείκτης και θερμοκρασία
Ο διαθλαστικός δείκτης έχει σχέση με το θερμοκρασία στη μέση, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι αλλάζει λόγω αλλαγών στη θερμοκρασία, αλλά λόγω αλλαγών στην πυκνότητα. Αυτή η σχέση μεταξύ διαθλαστικού δείκτη και θερμοκρασίας είναι αυτό που προκαλεί το σχηματισμό στρεβλώσεων και αντικατοπτρίζει πάνω από τις θερμαινόμενες επιφάνειες, όπως η άσφαλτος ή η κουκούλα ενός οχήματος σε μια πολύ καυτή ημέρα, καθώς η θέρμανση του αέρα προκαλεί διαστολή. Με αυτόν τον τρόπο, η πυκνότητά του μειώνεται, καθώς και ο δείκτης διάθλασής του.
Διαβάστε επίσης:Κύρια θέματα της μελέτης της Οπτικής
Πίνακας διαθλαστικών δεικτών
Ο παρακάτω πίνακας παρουσιάζει μερικούς διαθλαστικούς δείκτες γνωστών υλικών.
Επιλυμένες ασκήσεις στον δείκτη διάθλασης
Ερώτηση 1 - (UFPR) Ένα δεδομένο μέσο έχει δείκτη διάθλασης n1. Ένα άλλο μέσο έχει διαθλαστικό δείκτη n2. Ελέγξτε την εναλλακτική που εκφράζει σωστά τη σχέση μεταξύ των μονάδων των ταχυτήτων φωτός στα δύο μέσα, όταν n2 = 2n1.
α) v2 = 4v1
β) v2 = 2v1
βιογραφικό2 = ν1
δ) v2 = ν1/2
ε) v2 = ν1/4
Πρότυπο: γράμμα Δ.
Ανάλυση:
Δεδομένου ότι ο δείκτης διάθλασης του μέσου 2 είναι διπλάσιος του δείκτη διάθλασης του μέσου, πρέπει να γίνει κατανοητός ότι η ταχύτητα διάδοσης του φωτός στο μέσο 2 είναι διπλάσια από την ίδια ταχύτητα στο μέσο 1.
Ερώτηση 2 - (Eear) Λαμβάνοντας υπόψη τις ταχύτητες διάδοσης του φωτός σε δύο ομοιογενή και ξεχωριστά μέσα, αντίστοιχα στα 200.000 km / s και 120.000 km / s, προσδιορίστε τον σχετικό δείκτη διάθλασης του πρώτου μέσου προς το δεύτερο. Εξετάστε την ταχύτητα του φωτός σε κενό ίσο με 300.000 km / s.
α) 0.6
β) 1.0
γ) 1.6
δ) 1.7
Πρότυπο: γράμμα Α.
Ανάλυση:
Για να λύσετε την ερώτηση, αρκεί να διαιρέσετε τις ταχύτητες με τις οποίες διαδίδεται το φως στα δύο μέσα. Δεδομένου ότι θέλουμε να μάθουμε τον σχετικό δείκτη διάθλασης του πρώτου μέσου σε σχέση με το δεύτερο, πρέπει να κάνουμε τον ακόλουθο υπολογισμό:
Ερώτηση 3 - (Enem) Το σχήμα αντιπροσωπεύει ένα οπτικό πρίσμα από διαφανές υλικό και του οποίου ο δείκτης διάθλασης αυξάνεται με τη συχνότητα του φωτός που πέφτει πάνω του. Μια φωτεινή δέσμη, αποτελούμενη από κόκκινα, μπλε και πράσινα φώτα, πέφτει στο πρόσωπο Α και αναδύεται στο πρόσωπο Β και, αφού αντανακλάται από έναν καθρέφτη, χτυπά μια ταινία για έγχρωμη φωτογραφία, αποκαλύπτοντας τρία πόντους.
Παρατηρώντας τα φωτεινά σημεία που αποκαλύπτονται στην ταινία, από κάτω προς τα πάνω, μπορείτε να δείτε τα ακόλουθα χρώματα:
α) κόκκινο, πράσινο, μπλε.
β) πράσινο, κόκκινο, μπλε.
γ) μπλε, πράσινο, κόκκινο.
δ) πράσινο, μπλε, κόκκινο.
ε) μπλε, κόκκινο, πράσινο.
Πρότυπο: γράμμα Α.Ανάλυση:
Είναι γνωστό ότι ο δείκτης διάθλασης σχετίζεται άμεσα με το μήκος κύματος του φωτός - όσο μικρότερο είναι το μήκος κύματος, τόσο υψηλότερος είναι ο δείκτης διάθλασης του μέσου. Με αυτόν τον τρόπο, η ακτίνα του φωτός που υφίσταται τη μεγαλύτερη απόκλιση είναι η μπλε, η οποία, αφού ανακλάται, γίνεται το πρώτο σημείο του φωτός, από κάτω προς τα πάνω.
Από τον Rafael Hellerbrock
Καθηγητής φυσικής
Πηγή: Σχολείο της Βραζιλίας - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/indice-de-refracao.htm