ดัชนีการหักเหของแสง: มันคืออะไร, ตาราง, แบบฝึกหัด

ดัชนีหักเห คือ ขนาดทางกายภาพที่ไม่มีมิติ ซึ่งวัดการลดลงของ ความเร็วของแสง เมื่อมันถูกส่งผ่านบ้าง สื่อแสงโปร่งใส. ความสามารถในการลดความเร็วแสงเรียกว่า การสะท้อนกลับ

พวกมันมีอยู่จริง สองประเภท ของดัชนีหักเห: สัมบูรณ์และสัมพัทธ์ โอ ดัชนีการหักเหของแสงสัมบูรณ์ซึ่งมีค่าน้อยที่สุดคือ 1 คำนวณโดยอัตราส่วนระหว่างความเร็วของแสงในสุญญากาศกับความเร็วของแสงในตัวกลางอื่นๆ โอ ดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์ในทางกลับกัน ถูกกำหนดโดยอัตราส่วนระหว่างความเร็วของแสงในตัวกลางสองชนิดที่ไม่ใช่สุญญากาศ ซึ่งอาจน้อยกว่า 1

ดัชนีการหักเหของแสงเท่ากับ 1 บ่งชี้ว่าในตัวกลางที่มันแพร่กระจาย แสงเดินทางด้วยความเร็วเท่ากันกับที่มันจะเดินทางผ่านสุญญากาศ ตัวอย่างเช่น ดัชนีการหักเหของแสงเท่ากับ 2 บ่งชี้ว่าในสุญญากาศ แสงจะแพร่กระจายเร็วเป็นสองเท่าของตัวกลางที่มีดัชนีการหักเหของแสงเท่ากับ 2

ดูด้วย: ท้ายที่สุดแล้วแสงคืออะไร?

ดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์และสัมพัทธ์

โอ ดัชนีของการหักเหของแสงแน่นอน คำนวณโดยอัตราส่วนความเร็วแสงในสุญญากาศซึ่งมีสัญลักษณ์คือ ค และมีค่าประมาณเท่ากับ 3,0.10⁸ นางสาว (299,792,458 m/s) และความเร็วของแสงเป็น ค่อนข้างโปร่งใส และ เป็นเนื้อเดียวกัน ใด ๆ สัญลักษณ์โดยตัวอักษร v:

ไม่ - ดัชนีการหักเหของแสง

ค – ความเร็วแสงในสุญญากาศ (3.0.10⁸ นางสาว)

วี - ความเร็วแสงตรงกลาง

สูตรข้างต้นบ่งชี้ว่าไม่มีทางที่จะ การหักเหของแสง ที่มีค่าน้อยกว่า 1 เนื่องจากตัวกลางที่แสงสามารถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงกว่านั้นก็คือสุญญากาศนั่นเอง

โอ ดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์ คำนวณโดยอัตราส่วนระหว่างดัชนีการหักเหสัมบูรณ์ของสื่อออปติคัลสองตัวคือ 1 และ 2 เมื่อข้ามด้วยลำแสง ดัชนีดังกล่าวสามารถคำนวณได้ตามที่แสดงในรูปต่อไปนี้ ดู:

ไม่_1,2 – ดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลาง 1 เทียบกับตัวกลาง 2

วี₁ และคุณ₂– ความเร็วแสงบนสื่อ 1 และ 2

ดัชนีหักเหและความยาวคลื่น

โอ ดัชนีการหักเหของแสง ของสื่อแสงขึ้นอยู่กับ ความยาวในคลื่น ของแสงที่ผ่านเข้ามา ปรากฏการณ์นี้เรียกว่า การกระจายตัวของสี. เพราะเหตุนี้เองเมื่อผ่านปริซึมหรือหยดน้ำแสงสีขาวซึ่งเกิดขึ้นจากการรวมกันทั้งหมด สีที่มองเห็นได้ (จึงเรียกว่าพหุสี) ผ่านการกระจายตัว จึงทำให้เราสังเกตการแยกสีของ สเปกตรัมที่มองเห็นได้.

ดัชนีการหักเหของแสงสูงของแว่นตาที่ใช้ในปริซึมทำให้แสงกระเจิง

ดัชนีการหักเหของแสงคือ สัดส่วนผกผัน ความยาวคลื่นของแสง ดังนั้น ยิ่งความยาวคลื่นของแสงสั้น ดัชนีการหักเหของแสงสำหรับตัวกลางก็จะยิ่งสูงขึ้น ดังนั้นดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางเดียวกันจะสูงกว่าสำหรับแสงสีม่วงมากกว่าแสงสีแดง เป็นต้น

ดัชนีการหักเหของแสงและอุณหภูมิ

ดัชนีหักเหมีความสัมพันธ์กับ อุณหภูมิ อยู่ตรงกลาง แต่ไม่ได้หมายความว่าจะเปลี่ยนเพราะการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ แต่เป็นเพราะการเปลี่ยนแปลงของความหนาแน่น ความสัมพันธ์ระหว่างดัชนีการหักเหของแสงกับอุณหภูมินี้เป็นสาเหตุของการบิดเบือนและ ภาพลวงตา เหนือพื้นผิวที่มีความร้อนสูง เช่น ยางมะตอยหรือฝากระโปรงรถในวันที่อากาศร้อนจัด เนื่องจากความร้อนของอากาศทำให้เกิด การขยาย. ด้วยวิธีนี้ความหนาแน่นจะลดลงเช่นเดียวกับดัชนีการหักเหของแสง

อ่านด้วย:หัวข้อหลักของการศึกษาทัศนศาสตร์

ตารางดัชนีการหักเหของแสง

ตารางต่อไปนี้แสดงดัชนีการหักเหของแสงบางส่วนของวัสดุที่ทราบ

แก้ไขแบบฝึกหัดเกี่ยวกับดัชนีการหักเหของแสง

คำถามที่ 1 - (UFPR) สื่อที่กำหนดมีดัชนีการหักเหของแสง n₁. สื่ออื่นมีดัชนีการหักเหของแสง n₂. ตรวจสอบทางเลือกที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างโมดูลความเร็วแสงในตัวกลางทั้งสองอย่างถูกต้องเมื่อ n₂ = 2n₁.

ก) v₂ = 4v₁

ข) v₂ = 2v₁

ประวัติย่อ₂ = วี₁

ง) v₂ = วี₁/2

จ) v₂ = วี₁/4

แม่แบบ: จดหมาย D.

ความละเอียด:

เนื่องจากดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลาง 2 เป็นสองเท่าของดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลาง จึงต้องทำความเข้าใจ ว่าความเร็วการแพร่กระจายของแสงในตัวกลาง 2 นั้นน้อยกว่าความเร็วเดียวกันในตัวกลางถึงสองเท่า twice 1.

คำถามที่ 2 - (Eear) พิจารณาความเร็วการแพร่กระจายของแสงในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกันและต่างกันสองตัวตามลำดับ ที่ 200,000 กม./วินาที และ 120,000 กม./วินาที ให้กำหนดดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์ของตัวกลางตัวแรกถึงตัวที่สอง พิจารณาความเร็วแสงในสุญญากาศเท่ากับ 300,000 กม./วินาที

ก) 0.6

ข) 1.0

ค) 1.6

ง) 1.7

แม่แบบ: จดหมาย ก.

ความละเอียด:

ในการแก้ปัญหานี้ การแบ่งความเร็วที่แสงแพร่กระจายในสื่อทั้งสองก็เพียงพอแล้ว เนื่องจากเราต้องการทราบดัชนีสัมพัทธ์ของการหักเหของตัวกลางแรกเทียบกับตัวกลางที่สอง เราจึงต้องทำการคำนวณดังต่อไปนี้:

คำถามที่ 3 - (ศัตรู) ตัวเลขนี้แสดงถึงปริซึมเชิงแสงที่ทำจากวัสดุโปร่งใส และดัชนีการหักเหของแสงจะเพิ่มขึ้นตามความถี่ของแสงที่ตกลงมา ลำแสงที่ประกอบด้วยแสงสีแดง น้ำเงิน และเขียว ตกลงมาที่หน้า A และปรากฏขึ้นที่หน้า B และหลังจากถูกสะท้อนด้วยกระจก ก็กระทบกับฟิล์มสำหรับถ่ายภาพสี เผยให้เห็นสาม คะแนน

สังเกตจุดสว่างที่ปรากฏในภาพยนตร์ จากล่างขึ้นบน จะเห็นสีต่อไปนี้:

ก) แดง เขียว น้ำเงิน

b) เขียว, แดง, น้ำเงิน

ค) น้ำเงิน เขียว แดง

ง) เขียว น้ำเงิน แดง

จ) น้ำเงิน แดง เขียว

แม่แบบ: จดหมาย ก.ความละเอียด:

เป็นที่ทราบกันดีว่าดัชนีการหักเหของแสงนั้นเกี่ยวข้องโดยตรงกับความยาวคลื่นของแสง ยิ่งความยาวคลื่นสั้น ดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางก็จะยิ่งสูงขึ้น ด้วยวิธีนี้ รังสีของแสงที่ผ่านการเบี่ยงเบนมากที่สุดคือแสงสีน้ำเงิน ซึ่งหลังจากถูกสะท้อนแล้ว จะกลายเป็นจุดแรกของแสง จากด้านล่างขึ้นด้านบน

โดย Rafael Hellerbrock
ครูฟิสิกส์

ที่มา: โรงเรียนบราซิล - https://brasilescola.uol.com.br/fisica/indice-de-refracao.htm