A kevés alternatív-fotó-kivételtől eltekintve (pl. kamera nélküli fotográfia-módszerek, lukkamerák), a fény képezését, többek között, az teszi lehetővé, hogy a fény meg tud törni közeghatárokon, például az objektív lencséin. Mondjuk az is nagy szívás lenne, ha az üveg egyáltalán nem lenne átlátszó, de most nem erről lesz szó.
A levegő törésmutatója a suliban mindig 1 volt, pedig nem teljesen igaz, hiszen piros fény esetén (700nm) 1,0002758, míg kék fény esetében (400nm) 1,0002827. Ami nemcsak azt jelenti, hogy nagyon nem 1, hanem azt is, hogy a spektrumon sem egyforma. Oké, csak az ötödik tizedesben van különbség. Üveg esetén már jóval nagyobb a különbség a törésmutatóban a látható fény két vége között, kékre 1,53, vörösre 1,51, vagyis két századnyi, ugyanez gyémánton 2,46 vs 2,40.
Tudtad, hogy a gyémántot azért bírják a csajok, mert erős a fénytörése, emiatt a színszórása és a teljes visszaverődési szöge kicsi és ezt azzal az idétlenre csiszolással lehet kimaxolni?A szakirodalom szerint, vákuumban a látható fény teljes spektruma egyforma sebességgel utazik (299792458 m/s). A fenti törésmutatókkal osztva a fénysebességet, kiderül, hogy levegőben csak 2km/s különbség van a kék és piros fény sebessége között. Üvegben ugyanez a különbség már 2600 km/s. Ennyivel lassúbb a kék fény üvegben, mint a piros. Ez bármit is jelentsen.
Törésmutató képletek még megvannak? v = c / n vagy n = c / v, ahol n a törésmutató, c a fénysebesség vákuumban, v pedig a fény sebessége abban a közegben, aminek a törésmutatójáról beszélünk.Phet szimulátor. Érdemes a többi szimulátorral is játszani.
A szögeket meg a Snellius–Descartes-törvény írja le: n2 / n1 = sin60 / sin33 = 0.866 / 0.544 = 1.591 / 1.
Gondolatkísérletnek vegyünk egy 1 méter vastag üveglapot. Legyen a beeső fény mondjuk 60 fokos, hogy a kék és a piros hullámhosszak törési szögében kövér eltérés legyen.
Gondolatkísérletnek vegyünk egy 1 méter vastag üveglapot. Legyen a beeső fény mondjuk 60 fokos, hogy a kék és a piros hullámhosszak törési szögében kövér eltérés legyen.
A szimulátoron az látszik, hogy a 380nm-es fény 60 fokban éri az üveget, és 34,8 fokos szögben halad tovább. A 700 nm-es piros 35,3 fokban térül. Az üveglap túlsó oldalán ezek újra 60 fokos szögben fognak kilépni, nyilván nem pontosan ugyanott.
A kék sugarak, alig észrevehetően, rövidebb utat tesznek meg, viszont picivel lassúbbak is a vöröseknél. Lássuk, hogy egyszerre érnek e ki az üveg túloldalán.
1. A kék sugarak 1217,805mm-t tesznek meg, a vörösek pedig 1225,284mm-t az egy méter vastag üvegben
1. A kék sugarak 1217,805mm-t tesznek meg, a vörösek pedig 1225,284mm-t az egy méter vastag üvegben
2. az üvegünk indexe 700nm-re: 1,499, 380nm-re pedig 1,519 (a refraktívindex oldal más értékekkel dolgozik, mint a PhetSim, ez utóbbival kalkulálunk most tovább.
3. Ezekből a fenti képlettel kiszámoljuk a 700nm és a 380nm sebességét az üvegben:
199,994,968.6457 m/s illetve 197,361,723.5023 m/s
4. ebből és az 1-es pont adataiból meg kiszámoljuk, mennyi idő múlva bújik ki a túloldalon a kék, illetve a piros sugár. A kék fény pár pikoszekundummal több időt tölt az egy méter vastag üvegben. Na most akkor mi van? Valahol a kerekítések során veszítettük el az egyezést, vagy valamelyik szimulátor nem mutat tökéletes eredményt? Vagy csak egész egyszerűen nem egyszerre ér ki a két sugár? Lássuk mit szól hozzá a ChatGPT:
3. Ezekből a fenti képlettel kiszámoljuk a 700nm és a 380nm sebességét az üvegben:
199,994,968.6457 m/s illetve 197,361,723.5023 m/s
4. ebből és az 1-es pont adataiból meg kiszámoljuk, mennyi idő múlva bújik ki a túloldalon a kék, illetve a piros sugár. A kék fény pár pikoszekundummal több időt tölt az egy méter vastag üvegben. Na most akkor mi van? Valahol a kerekítések során veszítettük el az egyezést, vagy valamelyik szimulátor nem mutat tökéletes eredményt? Vagy csak egész egyszerűen nem egyszerre ér ki a két sugár? Lássuk mit szól hozzá a ChatGPT:
Nem lettünk okosabbak. Végül egy fizika-fb-csoportban érdeklődtünk és megerősítették, hogy a mérés jó lehet, mert a kék valóban több időt eltököl az üvegben mint a piros.
Ez arra a kérdésünkre is választ ad, hogy azáltal, hogy a nagyobb törésmutatójú közegben rövidebb utat kell megtennie a fénynek - de lassabban, nem ugyanakkor ér e ki (nyilván nem ugyanott), mintha nem is lett volna az 1 méter vastag üveg közbeiktatva.
Ez arra a kérdésünkre is választ ad, hogy azáltal, hogy a nagyobb törésmutatójú közegben rövidebb utat kell megtennie a fénynek - de lassabban, nem ugyanakkor ér e ki (nyilván nem ugyanott), mintha nem is lett volna az 1 méter vastag üveg közbeiktatva.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése