Athari za kawaida za mwanga ambazo kila mtu hukutana nazo mara nyingi katika maisha ya kila siku ni uakisi na mkiano. Katika makala haya, tutazingatia kisa wakati madoido yote mawili yanapojidhihirisha ndani ya mchakato sawa, tutazungumzia kuhusu hali ya kutafakari kwa jumla kwa ndani.
Mwakisi mwanga
Kabla ya kuzingatia hali ya mwako wa ndani wa jumla wa mwanga, unapaswa kufahamiana na madoido ya uakisi wa kawaida na mkiano. Hebu tuanze na ya kwanza. Kwa urahisi, tutazingatia mwanga tu, ingawa matukio haya ni tabia ya wimbi la asili yoyote.
Uakisi unaeleweka kama badiliko la njia moja ya mstatili, ambapo mwale wa mwanga husogea hadi kwenye njia nyingine ya mstatili, unapokumbana na kizuizi kwenye njia yake. Athari hii inaweza kuzingatiwa wakati wa kuashiria pointer ya laser kwenye kioo. Mwonekano wa picha za anga na miti unapotazama uso wa maji pia ni matokeo ya kuakisi mwanga wa jua.
Sheria ifuatayo ni halali kwa kuakisiwa: pembematukio na uakisi ziko kwenye ndege moja pamoja na kipenyo cha uso unaoakisi na ni sawa.
Mnyumbuliko wa mwanga
Athari ya kinzani ni sawa na kuakisi, hutokea tu ikiwa kizuizi katika njia ya mwangaza ni njia nyingine ya uwazi. Katika kesi hiyo, sehemu ya boriti ya awali inaonekana kutoka kwenye uso, na sehemu hupita kwenye kati ya pili. Sehemu hii ya mwisho inaitwa boriti iliyopigwa, na angle inayofanya na perpendicular kwa interface inaitwa angle ya refraction. Boriti iliyoangaziwa iko katika ndege sawa na boriti iliyoakisiwa na tukio.
Mifano thabiti ya kinzani ni kupasuka kwa penseli kwenye glasi ya maji au kina kidanganyifu cha ziwa mtu anapotazama chini chini.
Kihisabati, jambo hili linafafanuliwa kwa kutumia sheria ya Snell. Fomula inayolingana inaonekana kama hii:
1 dhambi (θ1)=n2 dhambi (θ 2).
Hapa pembe za matukio na mkiano zimeashiriwa kama θ1 na θ2 mtawalia. Idadi n1, n2 huakisi kasi ya mwanga katika kila kati. Zinaitwa fahirisi za refractive za media. N kubwa, polepole mwanga husafiri katika nyenzo fulani. Kwa mfano, katika maji kasi ya mwanga ni 25% chini ya hewa, hivyo kwa ajili yake index refractive ni 1.33 (kwa hewa ni 1).
Hali ya kuakisi ndani jumla
Sheria ya kutofautishwa kwa nuru inaongoza kwa mtumatokeo ya kuvutia wakati ray hueneza kutoka kwa kati na n kubwa. Hebu tuchunguze kwa undani zaidi nini kitatokea kwa boriti katika kesi hii. Wacha tuandike fomula ya Snell:
1 dhambi (θ1)=n2 dhambi (θ 2).
Tutachukulia kuwa n1>n2. Katika hali hii, ili usawa ubaki kuwa kweli, θ1 lazima iwe chini ya θ2. Hitimisho hili ni halali kila wakati, kwani ni pembe tu kutoka 0o hadi 90o huzingatiwa, ambamo utendaji wa sine unaongezeka kila mara. Kwa hivyo, unapoacha sehemu ya kati ya macho yenye mnene kwa ile mnene kidogo (n1>n2), boriti hupotoka zaidi kutoka kwa kawaida.
Sasa hebu tuongeze pembe θ1. Kwa hivyo, wakati utafika ambapo θ2 itakuwa sawa na 90o. Jambo la kushangaza hutokea: boriti inayotolewa kutoka katikati mnene itabaki ndani yake, yaani, kwa ajili yake kiolesura kati ya nyenzo mbili za uwazi itakuwa opaque.
Njia muhimu
Njia θ1, ambayo θ2=90o, inaitwa muhimu kwa jozi ya vyombo vya habari vinavyozingatiwa. Mwale wowote unaogonga kiolesura kwa pembe kubwa zaidi ya pembe muhimu huakisiwa kabisa hadi katikati ya kwanza. Kwa pembe muhimu θc mtu anaweza kuandika usemi unaofuata moja kwa moja kutoka kwa fomula ya Snell:
dhambi (θc)=n2 / n1.
Kamanjia ya pili ni hewa, kisha usawa huu hurahisishwa kwa fomu hii:
dhambi (θc)=1 / n1.
Kwa mfano, pembe muhimu ya maji ni:
θc=arcsin (1 / 1, 33)=48, 75o.
Ukipiga mbizi hadi chini ya bwawa na kutazama juu, unaweza kuona anga na mawingu yakipita juu yake tu juu ya kichwa chako mwenyewe, kwenye sehemu nyingine ya uso wa maji kuta za bwawa ndizo pekee ndizo zitakazoonekana..
Kutokana na hoja iliyo hapo juu, ni wazi kwamba, tofauti na kinzani, uakisi kamili si jambo linaloweza kutenduliwa, hutokea tu wakati wa kusonga kutoka kwenye mnene hadi katikati mnene, lakini si kinyume chake.
Tafakari kamili katika asili na teknolojia
Labda athari inayojulikana zaidi katika asili, ambayo haiwezekani bila kuakisiwa kikamilifu, ni upinde wa mvua. Rangi za upinde wa mvua ni matokeo ya mtawanyiko wa mwanga mweupe katika matone ya mvua. Walakini, miale hiyo inapopita ndani ya matone haya, hupata tafakari ya ndani moja au mbili. Ndiyo maana kila mara upinde wa mvua huonekana maradufu.
Hali ya kuakisi jumla ya ndani inatumika katika teknolojia ya fiber optic. Shukrani kwa nyuzi za macho, inawezekana kusambaza mawimbi ya sumakuumeme bila hasara kwa umbali mrefu.
