Refracción, reflexión, reflexión interna y reflexión total de la luz visible.
Cuando la luz se propaga en diferentes medios, la velocidad de las ondas de luz es diferente, lo que depende principalmente de la composición del material y la microestructura del medio (disposición de iones, unión y empaquetamiento). densidad) ). El medio en el que la onda de luz se propaga lentamente se llama medio ópticamente denso; el medio en el que la onda de luz se propaga rápidamente se llama medio ópticamente hidrófobo. Los medios ópticamente densos y los medios ópticamente hidrófobos son conceptos relativos de dos medios adyacentes.
Cuando las ondas de luz viajan de un medio a otro, se producen refracción y reflexión en la interfaz entre los dos medios. Cuando la luz pasa entre dos medios con diferentes densidades ópticas (excepto cuando la luz incidente está a 90° de la interfaz), el fenómeno en el que cambia su dirección de propagación se llama refracción (ver Figura 3-2-1).
Figura 3-2-1 Refracción de la luz
La línea vertical en la interfaz entre los dos medios se llama línea normal. La ley de refracción es que para dos haces de luz cualesquiera de un medio de contacto y una longitud de onda dada, la relación entre el seno del ángulo de incidencia y el seno del ángulo de refracción es una constante. Esta relación se denomina "índice de refracción". "
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El rayo incidente, el rayo refractado y la línea normal están todos en el mismo plano. Cuando la luz entra en un medio denso desde un medio fotófobo, la luz se refracta en la dirección normal, es decir, el ángulo de refracción es menor que el ángulo de incidencia. Cuando la luz pasa de un medio ópticamente más denso a un medio ópticamente más raro, la luz se refracta alejándose de lo normal, es decir, el ángulo de refracción es mayor que el ángulo de incidencia.
Según la ley de refracción, la relación entre la velocidad de propagación de las ondas de luz en el medio incidente (vi) y la velocidad de propagación de las ondas de luz en el medio refractivo (vs) se denomina índice de refracción relativo. , es decir, VI/VS = NO, si el medio incidente es vacío (o aire), y esta relación se denomina índice de refracción absoluto del medio refractivo, o n para abreviar.
La velocidad de propagación de la luz es máxima en el vacío, y la velocidad de propagación de la luz en el aire es casi igual a ella. El índice de refracción del aire es aproximadamente 1,00029, que generalmente se considera 1. La velocidad de propagación de la luz en otros medios líquidos y sólidos es menor que la velocidad de propagación en el aire, es decir, < 1, por lo que su índice de refracción es siempre mayor que 1. Los materiales con un índice de refracción alto se denominan medios ópticamente densos y los materiales con un índice de refracción pequeño se denominan medios ópticamente hidrófobos.
El índice de refracción es una constante óptica exclusiva de imitaciones como minerales y piedras preciosas. Es uno de los parámetros muy importantes en la identificación e identificación de joyas y jade.
2. El ángulo crítico de reflexión, reflexión interna, reflexión total y reflexión total de la luz.
Cuando una onda de luz entra en un medio ópticamente denso desde un medio ópticamente denso, se produce la refracción. La velocidad de la luz refractada se vuelve menor, su índice de refracción relativo > 1 y el ángulo de incidencia α > el. ángulo de refracción γ. Por el contrario, cuando la onda de luz ingresa al medio ópticamente denso desde el medio ópticamente denso, la velocidad de la luz refractada aumentará y su índice de refracción relativo <1. Si el ángulo de incidencia continúa aumentando, la luz incidente ya no se refractará sino que se reflejará totalmente. Cuando el ángulo de refracción γ = 90°, el ángulo incidente correspondiente se denomina ángulo crítico de reflexión total. Cuando el ángulo de incidencia es mayor que el ángulo temporal de reflexión total, toda la luz se reflejará nuevamente hacia el medio ópticamente denso. Cuando el ángulo de incidencia es menor que el ángulo temporal de reflexión total, la luz se refractará hacia el medio ópticamente hidrófobo. . La Figura 3-2-2 es un diagrama esquemático del ángulo de refracción temporal, el ángulo de reflexión y el ángulo de reflexión total de la luz cuando la luz se emite desde un medio ópticamente denso a un medio ópticamente hidrófobo.
Figura 3-2-2 Reflexión total de la luz y ángulo crítico de reflexión total
o Fuente de luz OAA interfaz normal OA, OB, OC, OD, OE luz incidente. AA', BB', CC', DD' Refracción de la luz. EE 'La luz refleja el rayo ∠AOB∠AOC.
∠AOD∠AOE luz refractada DD' refractada a lo largo de la interfaz ∠AOD es el ángulo crítico para la reflexión total.
3. Dispersión de la luz y dispersión del índice de refracción.
De lo anterior se puede ver que la luz blanca se compone de siete tipos de luz monocromática. Las propiedades ópticas de la luz monocromática de diferentes longitudes de onda. en el mismo medio La diferencia se llama dispersión. El fenómeno de que el índice de refracción de un medio cambia con la longitud de onda de la luz monocromática se llama dispersión del índice de refracción.