Յուրաքանչյուր դպրոցական գիտի, որ լույսը միատարր թափանցիկ միջավայրում շարժվում է ուղիղ ճանապարհով: Այս փաստը թույլ է տալիս դիտարկել բազմաթիվ օպտիկական երևույթներ լույսի ճառագայթ հասկացության շրջանակներում։ Այս հոդվածում խոսվում է ճառագայթի անկման անկյան մասին և ինչու է կարևոր իմանալ այս անկյունը։
Լույսի ճառագայթը միկրոմետր էլեկտրամագնիսական ալիք է
Ֆիզիկայի մեջ կան տարբեր բնույթի ալիքներ՝ ձայնային, ծովային, էլեկտրամագնիսական և մի քանի այլ: Սակայն «ճառագայթ» տերմինը վերաբերում է միայն էլեկտրամագնիսական ալիքներին, որոնց մի մասն է կազմում տեսանելի սպեկտրը։ «Ճառագայթ» բառն ինքնին կարող է ներկայացվել որպես ուղիղ գիծ, որը կապում է տարածության երկու կետերը:
Լույսը (որպես ալիք) կարելի է դիտել որպես ուղիղ գիծ, քանի որ յուրաքանչյուր ալիք ենթադրում է թրթռումների առկայություն։ Այս հարցի պատասխանը ալիքի երկարության արժեքի մեջ է: Այսպիսով, ծովային և ձայնի համար երկարությունը տատանվում է մի քանի սանտիմետրից մինչև տասնյակ մետր: Իհարկե, նման տատանումները հազիվ թե կարելի է ճառագայթ անվանել։ Լույսի ալիքի երկարությունը մեկ միկրոմետրից պակաս է։ Մարդու աչքն ի վիճակի չէ տարբերակել նման թրթիռները, ուստի մեզ թվում է, որոր մենք տեսնում ենք ուղիղ ճառագայթ։
Լրիվության համար պետք է նշել, որ լույսի ճառագայթը տեսանելի է միայն այն ժամանակ, երբ այն սկսում է ցրվել փոքր մասնիկների վրա, օրինակ՝ փոշոտ սենյակում կամ մառախուղի կաթիլներում:
Որտե՞ղ է կարևոր իմանալ այն անկյունը, որով ճառագայթը հարվածում է խոչընդոտին:
Արտածման և բեկման երևույթները ամենահայտնի օպտիկական էֆեկտներն են, որոնց բախվում է մարդը բառացիորեն ամեն օր, երբ նա նայում է իրեն հայելու մեջ կամ մի բաժակ թեյ է խմում դրա մեջ գտնվող գդալին նայելուց հետո:
Բրակցման և անդրադարձման մաթեմատիկական նկարագրությունը պահանջում է ճառագայթի անկման անկյան իմացություն: Օրինակ՝ անդրադարձման երեւույթին բնորոշ է անդրադարձման եւ անկման անկյան հավասարությունը։ Եթե նկարագրված է բեկման գործընթացի կողմից, ապա անկման անկյունը և բեկման անկյունը կապված են միմյանց հետ՝ սինուսների ֆունկցիաների և միջավայրի բեկման ինդեքսների միջոցով (Սնելի օրենք)::
Անկյունը, որով լույսի ճառագայթը ընկնում է երկու թափանցիկ միջավայրերի միջերեսի վրա, կարևոր դեր է խաղում օպտիկապես ավելի խիտ նյութում ներքին ընդհանուր արտացոլման ազդեցությունը դիտարկելիս: Այս էֆեկտը նկատվում է միայն անկման անկյունների դեպքում, որոնք մեծ են որոշ կրիտիկական արժեքից:
Դիտարկվող անկյան երկրաչափական սահմանում
Կարելի է ենթադրել, որ կա ինչ-որ մակերես, որը բաժանում է երկու միջավայրերը: Այս մակերեսը կարող է հարթ լինել, ինչպես հայելու դեպքում, կամ կարող է լինել ավելի բարդ, օրինակ՝ ծովի սրածայր մակերեսը։ Պատկերացրեք, որ այս մակերեսի վրա ընկնում էլույսի ճառագայթ. Ինչպե՞ս որոշել լույսի անկման անկյունը: Դա անելը բավականին պարզ է. Ստորև ներկայացված է գործողությունների հաջորդականությունը, որոնք պետք է արվեն ցանկալի անկյունը գտնելու համար:
- Նախ, դուք պետք է որոշեք ճառագայթի հատման կետը մակերեսի հետ:
- Օ-ի միջով պետք է ուղղահայաց գծել դիտարկված մակերեսին: Այն հաճախ կոչվում է նորմալ:
- Ճառագայթի անկման անկյունը հավասար է նրա և նորմալի միջև եղած անկյունին: Այն կարելի է չափել պարզ անկյունաչափով։
Ինչպես տեսնում եք, դիտարկվող անկյունը գտնելը դժվար չէ։ Այնուամենայնիվ, ուսանողները հաճախ սխալվում են՝ չափելով այն հարթության և ճառագայթի միջև: Պետք է հիշել, որ անկման անկյունը միշտ չափվում է նորմայից՝ անկախ մակերեսի ձևից և այն միջավայրից, որտեղ այն տարածվում է։
Գնդաձև հայելիներ, ոսպնյակներ և դրանց վրա ընկած ճառագայթներ
Որոշ ճառագայթների անկման անկյունների հատկությունների իմացությունն օգտագործվում է գնդաձեւ հայելիների և բարակ ոսպնյակների պատկերների կառուցման ժամանակ։ Նման պատկերներ ստեղծելու համար բավական է իմանալ, թե ինչպես են իրենց պահում երկու տարբեր ճառագայթներ նշված օպտիկական սարքերի հետ շփվելիս։ Այս ճառագայթների հատումը որոշում է պատկերի կետի դիրքը: Ընդհանուր դեպքում միշտ կարելի է գտնել երեք տարբեր ճառագայթներ, որոնց ընթացքը հստակ հայտնի է (երրորդ ճառագայթը կարող է օգտագործվել կառուցված պատկերի ճիշտությունը ստուգելու համար): Այս ճառագայթները կոչվում են ստորև։
- Սարքի հիմնական օպտիկական առանցքին զուգահեռ: Անդրադարձից կամ բեկումից հետո այն անցնում է կիզակետով։
- Սարքի կիզակետով անցնող ճառագայթ։ Այն միշտ արտացոլում էբեկված է հիմնական առանցքին զուգահեռ։
- Անցնել օպտիկական կենտրոնով (գնդաձեւ հայելու դեպքում այն համընկնում է ոլորտի կենտրոնի հետ, ոսպնյակի համար՝ դրա ներսում): Նման ճառագայթը չի փոխում իր հետագիծը։
Վերևի նկարը ցույց է տալիս պատկերներ կառուցելու սխեմաներ՝ առարկայի գտնվելու վայրի տարբեր տարբերակների համար՝ բարակ ոսպնյակների համեմատ:
