A fénytörés hatása a frekvenciára: hogyan, miért nem, részletes tények

Ebben a cikkben részletes tényekkel tárgyaljuk a fénytörés hatását a frekvenciára, hogyan befolyásolja a fénytörés a frekvenciát.

Ahogy a hullám az egyik közegből a másikba terjed, a hullám sebessége megváltozik, így a hullámhossz is változik. Emiatt a hullám megváltoztatja terjedési irányát, törésszöget hozva létre.

Mi az a fénytörés?

A fény, a hang vagy bármilyen rezgés hullámhosszát, amely áthalad a közegben, fénytörésnek nevezzük.

Töréskor a hullám iránya megváltozik és törésszögben terjed a közeg sűrűségétől, hőmérsékletétől és nyomásgradiensétől függően.

Read more on A fénytörés típusai: Összehasonlító elemzés.

Befolyásolja-e a fénytörés a frekvenciát?

Két különböző közegből terjedő bizonyos amplitúdójú hullám, a a hullámhossz amplitúdója változó annak a közegnek a sűrűségétől függően, amelyen keresztül halad.

Ha a hullám ritkább közegből sűrűbb közegbe kerül, a hullám sebessége csökken, és a hullámhossz amplitúdója is csökken. Ugyanez megfordul, ha egy hullám sűrűbbből a ritkább közeg felé halad.

A hullám sebességét az egyenlet adja meg

Sebesség=Frekvencia*Hullámhossz

v=f*λ

Ahol v egy hullám sebessége

f a hullám frekvenciája

λ egy hullámhossz

Ahogy a hullám sebessége nő vagy csökken, a hullámhossz is növekszik vagy csökken, és így a a hullám frekvenciája változatlanul marad.

Vegyünk egy hullámot, amely két különböző közegből terjed. Legyen n2>n1, hogy a második közeg sűrűbb legyen, mint az 1. közeg.

A fénytörés hatása a frekvenciára
A hullámhossz változása két különböző közegből történő terjedés során

Ahogy a hullám az n törésmutatójú 1 közegből terjed1 2-es közeghez n törésmutatóval2, a hullám sebessége csökken, mert a 2. közeg sűrűbb, mint az 1. közeg, és a hullám amplitúdója is csökken. Ismét, ahogy a hullám visszamegy az előző közegbe, vagyis a sűrűbbről a ritkábbra, a hullám hullámhossza és sebessége visszanő. A folyamat során a hullám csomópontjainak előfordulási gyakorisága változatlan marad.

Read more on Mi az oszcillációs frekvencia: Érdekes tények és GYIK.

Befolyásolja-e a törésmutató a frekvenciát?

A törésmutató határozza meg a törésszöget az egyik közegből a másikba való áthaladás közben.

A hullám sebessége a közegben a közeg törésmutatójától függ, de a hullám frekvenciáját a törésmutató nem befolyásolja.

A közeg törésmutatóját az as egyenlet adja meg

n=c/v

Ahol n a közeg törésmutatója

c egy fénysebesség, c=3* 108m / s

v a fénysebesség közegben

Ha a fény sebessége csökken a közegből való terjedés közben, akkor ez azt jelenti, hogy a törésmutató nagyobb, mint 1.

Vákuumban a fény sebessége változatlan marad, ezért a vákuum törésmutatója egy, és egy fénysugár 180-at tesz ki.0 szög.

Ha a közeg törésmutatója nagyobb, mint 1, akkor a hullám hullámhossza csökken; és a sűrűbbről a ritkább közeg felé haladva a hullámhossz nő, de a hullám frekvenciája változatlan marad.

Read more on Refraktív index.

Befolyásolja-e a fénytörést a frekvencia?

A hullám frekvenciája a törés után nem változik.

A hullám törésmutatója egyenesen arányos a közeg permittivitásával, és meghatározza, hogy a hullám milyen gyorsan haladhat át a közegen. A permittivitás a közeg hullámhosszának frekvenciájától függ.

A közeg áteresztőképességéről a közegben lévő hullám sebességét jelentősen meghatározó sűrűség alapján beszélhetünk. Ritkább közegben a permittivitás nagyobb lesz, mert a fény frekvenciája csökken a hullámhossz növekedésével. A hullám sebessége megnő, így a törésszög is nagyobb lesz.

Kisebb áteresztőképességű közegben a közegből terjedő hullám frekvenciája nagyobb, így a hullámhossz kisebb lesz, a hullám sebessége csökken, és a hullám kisebb szögben tör meg. Ez sűrűbb közeg esetén van így.

Miért nem befolyásolja a fénytörés a frekvenciát?

A különböző közegekből terjedő hullám frekvenciája nem változik.

A hullám energiája megmarad a fénytörés előtt és után, ami azt jelenti, hogy a hullám frekvenciája változatlan marad.

A hullámhoz tartozó energiát az egyenlet adja meg

E=hf=hv/λ

Ahogy a hullám sebessége a közeg permittivitása alapján növekszik vagy csökken, a hullám hullámhossza is növekszik vagy csökken, így a frekvencia nem változik.

A sebesség egyenesen arányos a térben terjedő hullámhosszal. Különböző sűrűségű közegekből terjedve a hullám sebessége, amplitúdója, így a hullámhossza is eltérő, de az egységnyi idő alatt fellépő hullámok száma a törés után is változatlan marad.

Read more on Meghajolhat a fény a sarkok körül? Fontos GYIK.

Befolyásolja-e a frekvencia a törésszöget?

A törésszög a hullám sebességének változásától függ, miközben az egyik közegről a másikra halad.

A közeg sűrűségétől függően a hullám sebessége változik, és a törés során meghatározott szögben eltér.

Ha egy fényhullám a levegőből az üvegbe terjed, akkor a közeg törésmutatóját a Snell-törvény adja meg:

nlevegő/nüveg=sinθr/sinθi

A törésmutató tehát egyenesen arányos a hullám sebességével a különböző közegekben terjedés közben

nlevegő/nüveg=v2/v1

Ennélfogva,

v2/v1=sinθr/sinθi

A törésszög a fénytörés utáni sebességtől, a beesési szög pedig a beeső fény sebességétől függ.

Mivel a sebesség a hullámhossz és a frekvencia szorzata, írhatunk

v2/v12f/ λ1f

A fény frekvenciája a fénytörés után is változatlan marad, ezért

v2/v12f/ λ1f

Ez az,

sinθr/sinθi=v2/v12/ λ1

Állandó hullámhossz esetén a hullám sebessége a hullám frekvenciájának növelésével nő, és a hullám a törés után nagyobb szögben tör meg. Ha a frekvencia kisebb, akkor a hullám sebességére következtet, és a törésszög kisebb lesz.

Read more on Gömb alakú tükör | Minden fontos fogalom és 10+ GYIK.

Gyakran ismételt kérdések

Változik-e a fény hullámhossza a vákuumban?

A fény hullámhossza közvetlenül megfelel a fény sebességének.

A fény sebessége a vákuumban nem változik, azaz v=c, ezért a törésmutató n= c/v = 1. Mivel v állandó, a hullámhossz is állandó.

Befolyásolja-e a hőmérséklet a fénytörést?

A fény törése függ a törésmutatótól, a sűrűségtől, a közeg permittivitásától és a hőmérséklettől is.

Ha a hőmérséklet emelkedik, akkor a közeg sűrűsége csökken, és a közegben a hullám sebessége nő. Ezért a megtört sugár eltérül, és nagyobb szöget zár be a normálhoz képest.

Is Read:

Írj hozzászólást