Hvorfor lysstråle bøjer sig normal eller mod, når den passerer fra et medium til et andet?

Det grundlæggende princip:Snells lov

Bøjning af lys, når det rejser fra et medium til et andet, styres af et grundlæggende princip kaldet Snells lov:

* n1 * sin (θ1) =n2 * sin (θ2)

Hvor:

* n1 og n2 er brydningsindekserne for henholdsvis det første og andet medie. Brydningsindekset er et mål for, hvor meget lys der bremser i et medium sammenlignet med et vakuum.

* θ1 er forekomstvinklen (vinklen, som lysstrålen gør med det normale til overfladen).

* θ2 er brydningsvinklen (den vinkel, som lysstrålen gør med det normale, når de kommer ind i det andet medium).

Forklaringen

1. lyshastighed: Lys bevæger sig i forskellige hastigheder i forskellige materialer. Det rejser hurtigst i et vakuum (ca. 300.000 km/s). Når lys kommer ind i et tættere medium (som vand eller glas), bremser det ned.

2. bølgefronter: Lys kan visualiseres som en række bølgefronter. Når en bølgefront rammer grænsen mellem to medier, kommer den ene del af bølgefronten ind i det nye medium før den anden del.

3. Ændring af retning: Fordi lysets hastighed ændres, bremser den del af bølgefronten, der kommer ind i det nye medium, først. Dette får bølgefronten til at bøje.

bøjning mod eller væk fra det normale

* fra en mindre tæt til et tættere medium: Når lys bevæger sig fra et mindre tæt medium (som luft) til et tættere medium (som vand), bremser det ned. Dette får lyset til at bøje mod det normale.

* fra en tættere til et mindre tæt medium: Når lys bevæger sig fra et tættere medium (som vand) til et mindre tæt medium (som luft), fremskynder det. Dette får lyset til at bøje væk fra det normale.

Visuelt eksempel:

Forestil dig en bil, der kører på en glat vej, der pludselig rammer en plet mudder. Hjulene på den ene side af bilen kommer først ind i mudderet og bremser ned, hvilket får bilen til at dreje lidt mod mudderet. Tilsvarende bøjes lysbølgerne af lys, når man går ind i et andet medium.

Key Takeaway

Bøjning af lys, kendt som brydning, er en konsekvens af, at lysets hastighed ændrer sig, når den bevæger sig fra et medium til et andet. Denne ændring i hastighed får bølgefronten til at bøje sig, enten mod eller væk fra det normale, afhængigt af de relative densiteter af medierne.