Hvorfor bevæger den brydede stråle sig mod det normale, når den bevæger sig fra sjældnere til tættere?

Det fænomen, du beskriver, er et grundlæggende princip inden for optik kaldet Snells lov . Her er grunden til, at en brydet stråle bevæger sig mod det normale, når man går fra en sjældnere til et tættere medium:

1. Lysets hastighed:

* sjældnere medium: Lys rejser hurtigere i et sjældnere medium (som luft).

* tættere medium: Lys rejser langsommere i et tættere medium (som vand eller glas).

2. Bølgefronter:

* Lys rejser i bølger. Bølgefronterne (crests eller trug) er vinkelret på retningen for lysformering.

3. Interaktion ved grænsen:

* Når lys kommer ind i et tættere medium, støder bølgefronterne en ændring i hastighed. Den del af bølgefronten, der kommer ind i det tættere medium, bremser først, mens resten af ​​bølgefronten stadig kører med en højere hastighed i det sjældnere medium.

4. Bøjning:

* Denne forskel i hastighed får bølgefronten til at bøje eller bryde på grænsen. Da bølgefronten bremser ned i det tættere medium, bøjer det sig * mod * den normale linje.

5. Snells lov:

Denne bøjning er matematisk beskrevet af Snells lov:

* n₁sinθ₁ =n₂sinθ₂

Hvor:

* N₁ og N₂ er brydningsindekserne for de to medier.

* θ₁ er forekomstens vinkel (vinkel mellem den hændelsesstråle og den normale).

* θ₂ er brydningsvinklen (vinkel mellem den brydede stråle og det normale).

Da brydningsindekset (N) er højere for tættere medier, vil brydningsvinklen (θ₂) være mindre end forekomsten (θ₁), hvilket betyder, at den brydte strålebøjning bøjer sig mod det normale.

Analogi:

Forestil dig en bil, der kører på en glat vej (sjældnere medium) og pludselig rammer en plet mudder (tættere medium). Hjulene på den mudrede side vil bremse ned, hvilket får bilen til at dreje lidt mod mudderets retning. Dette ligner, hvordan lys bøjer sig mod det normale, når de går ind i et tættere medium.