Біртекті мөлдір ортада жарыктың түзу сызықты таралатыны сендерге белгілі

  ЖАРЫҚТЫҢ СЫНУЫ. ЖАРЫҚТЫҢ СЫНУ ЗАҢДАРЫ

I. Біртекті мөлдір ортада жарыктың түзу сызықты таралатыны сендерге белгілі.

Егер жарық шоғы екі ортаны бөлетін шеқара арқылы өтетін болса, мысалы, ауадан суға (немесе шыныға), онда жарық ағынының бір бөлігі шағылады, екінші бөлігі нәрседен өтеді, тағы бір бөлігі жұтылады. Нәрселердің өздеріне түскен жарықты шағылдыру, сындыру және жүту ерекшеліктері әр түрлі болатындықтан, біз оларды көреміз. Мөлдір денелерді біздер жартылай шағылған, жартылай олардан өткен жарық аркылы көреміз.

Жарықтың шағылу құбылысымен және олардың зандылықтарымен сендер таныссыңдар. Енді жарык бір ортадан екінші ортаға өткенде қалай таралатынын зерделейміз.

Шыны ыдысқа су құйып, судың бетіне жіңішке жарық шоғын түсірейік. Су мен ауаның шекарасында жарық шоғы екі шоққа бөлінгенін оңай байқауға болады. Онын біреуі су бетінен шағылады, ал екіншісі суға ене отырып, кенеттен өзінің бағытын өзгертеді . Жарық сәулесі ауадан шыныға

 

және судан (немесе шыныдан) ауаға өткенде, яғни бір ортадан екінші ортаға өткенде оның сынуы байқалады.

  Екі ортаны бөлетін шеқара арқылы өткенде, жарықтың таралу бағытының өзгеруін жарықтың сынуы деп атайды.

Бұл кұбылысты өзімізге таныс құралдың көмегімен қарастырып көрейік . Жарықтандырғыштан жіңішке жарық шоғын шыны жарты цилиндр арқылы өткіземіз. Шыны мен ауаның бөліну шеқарасында жарық шоғы өзінің бағытын өзгертеді, яғни сынады.

Сынған сәуле мен екі ортаны бөлетін шекараға сәуле түскен нүктеде тұрғызылған перпендикуляр арасындағы бұрышты сыну бұрышы (ү) деп атайды.

Сызбасын салып, белгілеулер енгіземіз.

МN — су мен ауа арасындағы шеқара; АО — шеқараға түскен жарық сәулесі; СБ — ауа мен судың шеқарасын бөлетін О нүктесіне тұрғызылған перпендикуляр; ОВ — сынған сәуле; / АОС = а — сәуленің түсу бұрышы; DОВ = у—сәуленің сыну бұрышы. II. Жарық ауадан шыныға немесе суға өткенде, сынған сәуле перпендикулярға жақындайтьшын тәжірибе көрсетіп отыр.

Бұл жарықтың сыну бұрышы түсу бұрышынан аз екенін білдіреді және керісінше, жарық шыныдан (немесе судан) ауаға өткенде, сыну бұрышы түсу бұрышынан үлкен болады.

Жарық сәулелері сынған кезде де кайтымдылық құбылысы байқалады: егер сәуле ВО бағытында түссе, онда судан шыққанда, ол ОА бағытымен кетеді.

Аспаптың көмегімен, сәуленің шыныға түсу бұрышының біртіндеп артуы сыну бұрышының да ұлғаюына алып келетінін анықтауға болады. Бұл бұрыштарды дәл өлшеулер жарықтың сыну заңдарын тұжырымдауға мүмкіндік берді.

1. Түскен сәуле, сынған сеуле және екі ортаны белетін бетке сәуле тускен нүктеде тұрғызылған перпендикуляр бір жазықтықта жатады.
2. Түсу бұрышы синусының сыну бұрышының синусына қатынасы берілген екі орта үшін тұрақты шама болып табылады:

 

 

Жарықтын сынуының екінші заңын көбінесе Снеллиус заңы. деп атайды. Оны XVII ғасырда (1621 ж.) В. Снеллиус түжырымдады. Ал 1630 жылдары Р. Декарт оған теориялық жағынан негіздеме жасады.

п шамасы сыну көрсеткіші деп аталады.

  Сыну көрсеткіші түсу бұрышына төуелді емес жә не тек шеқаралық ортаның оптикалық қасиеттерімен анықталады.

 

Тәжірибелік жолмен әр түрлі орта шеқараларындағы сыну көрсеткіштері анықталып, кестеге түсірілген. Мысалы, шынының сыну көрсеткішінің ауамен салыстырғандағы мені п = 1,5.

Заттың ауамен салыстырғандағы сыну көрсеткіші "абсолют сыну көрсеткіші" деп аталатьш заттын вакууммен салыстырғандағы сыну көрсеткішіне дәлме-дел сәйкес келеді.

Әр түрлі ортадағы жарықтың таралу жылдамдығынын түрліше болатынынан жарық бір ортадан екінші ортаға өткенде сәулелер

сынады. Берілген екі дене үшін сыну көрсеткіші п = формуласымен анықталады. Мұндағы с — жарықтың ауадағы жылдамдығы, ал

 

V — жарықтың ортадағы жыддамдьпы. Ендеше, п = =

, жарық сәулесі SВ жазық параллель шыны пластина арқылы өткенде не байқалатыны көрсетілген.

 

Ауа мен шыныны бөлетін шеқараға түскен SВ жарық шоғы ВС шоғы түрінде сынып, шыныға өтеді. Пластинаның төменгі қыры мөлдір болғандықтан, ВС жарық шоғы сынып, ауаға СО шоғы түрінде шығады.

Мұнда пластинкаға түсетін SВ және одан шығатын СD жарық шоқтары бір-біріне параллель болады.

III. Оптикада көбіне үшбұрышты призма немесе сына тәрізді денелер арқылы жарықтың өтуіне байланысты жұмыстар жасауға тура келеді.

Суретте осындай призманың кимасы мен оның қырына түскен жинақсыз жарық шоғы көрсетілген. Ол призманы тесіп өтіп, екі рет, біріншісінде ауадан шыныға өтетін АВ қырында, ал екінші рет шыныдан ауаға өтетін ВС қырында сынады.

Егер кез келген ыдыстың немесе су коймасындағы судың түбіне су бетіне перпендикуляр бағытта қарасақ, онда жарықтың сынуы салдарынан ыдыстағы су бізге нақты тереңдігінен 1/4-ге аз болып көрінеді. Мұны суға секіру кезінде есепке алу керек, яғни, мысалы, су қоймасыньщ 4 метрлік терендігі секірушіге 3 м терендік болып көрінуі мүмкін. Жер атмосферасында жарық сынатындықтан, біз жұлдыздарды және Күнді өзінің аспандағы нақты орнына карағанда биіктен көреміз.

Вирунидің замандасы, Еуропада Алхазен деген атпен белгіпі болған египеттік Абу Апи әл-Хасан ибн ал-Хәйсам (965—1039) көрнекті физик болды. Оның негізгі зерттеупері оптикаға қатысты. Алхәзен жарықтың сынуына әрналган зерттеулермен айналысты. Оп сыну бұрышын өлшеу әдістерін жете зерттеді және сыну бұрышы түсу бұрышына пропорционал емес екенін эсперимент жүзінде көрсетті. Алхазен сыну заңының дәл анықтамасын таппағанымен, түскен және сынған сәулелер, жарықтың түсу нүктесінде екі ортаның шеқарасына тұрғызылған перпендикулярдың бір жазықтықта жататынын айтып, Птолемейдің нәтижелерін біршама толықтырды. Алхазенге жазық дөңес линзаның ұлғайтқыш әрекеті, "көру бұрышы" ұғымы және оның қашықтыққа тәуелдіпігі белгілі болды.