Жарықтың сыну заңы

Ереже: Снелль заңы n₁sin i = n₂sin r түрінде жазылады. Екі бұрыш та шекара нормалінен өлшенеді. n₂ > n₁ болса, sin r < sin i.

Қолдану: 0°–90° аралығында синус бұрышпен бірге өседі. Сондықтан r < i: шыныдағы сәуле нормальға жақындайды. Бұл қорытынды геометриялық сынуға қатысты және шағылған бөліктің бағытымен шатастырылмайды.

Қате нұсқалар: A) Бұл сыну көрсеткіші үлкен ортадан кішісіне өткенде болуы мүмкін. Мұнда екінші ортадағы n үлкен.

B) Бағыт нормаль бойынша түскенде немесе көрсеткіштер тең болғанда сақталады. Шарт бұл екі жағдайды да алып тастайды.

C) Бетке параллель сыну шектік жағдайға қатысты. Ауадан үлкен n бар ортаға өткенде сыну бұрышы түсу бұрышынан кіші болады.

E) Ауаға кері кеткен бөлік — шағылған сәуле. Сұрақ шыныға өткен сынған сәуленің бағытын сұрайды. Ишара: Сыну заңынан sin r-ті шығарып, n₁/n₂ көбейткішін бірмен салыстыр.

Ереже: Екі орта үшін n₁sin i = n₂sin r. Сыну бұрышын табуда sin r = (n₁/n₂)sin i есептеліп, кейін кері синус алынады.

Қолдану: sin45° = √2/2. Сондықтан sin r = (1/√2)(√2/2) = 1/2, r = 30°. Нәтиже 45°-тан кіші, демек сәуле оптикалық тығыз ортада нормальға жақындаған.

Қате нұсқалар: A) Шектік сыну бұл бағыттағы ауысуда болмайды. n₂ үлкен болғандықтан, sin r мәні бірден едәуір кіші шығады.

B) Бұл нормальға жақындаудың орнына алыстауды білдіреді. Үлкен n бар ортаға өткенде r < 45° болуы тиіс.

D) Көрсеткіштер әртүрлі және түсу көлбеу болғандықтан, бағыт сақталмайды. r бұрышы i-ден кіші болуы керек.

E) Сыну заңы бұрышты екіге бөлмейді. Ол бұрыштардың синустарын көрсеткіштер арқылы байланыстырады. Ишара: 45° бұрышын n-ге бөлмей, алдымен оның синусын қолдан.

Ереже: Снелль заңынан sin r = n₁sin i/n₂. Бұл өрнек бір ортадағы бұрыш пен екі абсолют сыну көрсеткіші арқылы екінші ортадағы синусты табады.

Қолдану: sin r = 1,20 × 0,80/1,60 = 0,60. Синус нөл мен бір арасында жатыр, сондықтан таралатын сынған сәуле бар. Оның бұрышы түсу бұрышынан кіші болуы да n₂ > n₁ шартына сәйкес.

Қате нұсқалар: A) Бұл екі орта көрсеткішінің айырмасын елемейді. Бағыттың сақталуы n₁ = n₂ болса орындалар еді.

B) Бұл көрсеткіштер қатынасын кері қолданып, 0,80 × 1,60/1,20 есептеуден туады. Үлкен n-ге өтуде синус азаюы керек.

C) Бұл екі n айырмасына ұқсас сан, бірақ сыну заңы көрсеткіштердің айырмасын емес, қатынасын қолданады.

D) Бұл тек n₁/n₂ қатынасы. Оны берілген sin i = 0,80 мәніне тағы көбейту керек. Ишара: Алымда кіріс ортасының n₁ көрсеткіші тұрғанын тексер.

Ереже: Берілген жиіліктегі абсолют сыну көрсеткіші n = c/v, мұндағы v — фазалық жылдамдық. Мектептік оптикадағы «оптикалық тығыз» дегені n мәні үлкен орта.

Қолдану: 1,75 > 1,40 болғандықтан, c/1,75 < c/1,40. Демек B-де фазалық жылдамдық аз. Бұл салыстыру жарықтың берілген жиілігіне қатысты; ол заттардың массасы, жұтуы немесе химиялық құрамы туралы қосымша қорытынды бермейді.

Қате нұсқалар: A) Үлкен n толық жұтуды білдірмейді. Мөлдір орта да үлкен сыну көрсеткішіне ие болуы мүмкін.

C) Қарастырылған nB = 1,75 үшін v = c/nB < c. Сондықтан бұл саннан вакуумнан үлкен жылдамдық шықпайды.

D) Қозғалмайтын сызықтық шекарада жиілік сақталады. Сыну көрсеткішінің өсуі жылдамдық пен толқын ұзындығының өзгеруіне қатысты.

E) Оптикалық тығыздық атауы бұл есепте сыну көрсеткішімен анықталады. Массалық тығыздықты тек n арқылы бірмәнді салыстыруға болмайды. Ишара: Оптикалық және массалық тығыздық ұғымдарын бірдей деп қабылдама.

Ереже: Сыну заңы бағытты ауыстырғанда да бірдей теңдік береді: nA sin40° = nB sin25°. Сондықтан бастапқы жолды кері өтуге болады.

Қолдану: Кері сәуле B-де 25° бұрышпен шекараға келеді. A-да оның бұрышы 40° болады, өйткені дәл осы жұп бұрын теңдікті қанағаттандырған. Орта мен жиіліктің өзгермейтіні қайтымдылықты қолдануға мүмкіндік береді.

Қате нұсқалар: B) Бұл бұрыштар айырмасы. Ол сәуленің бір шекарадағы ауытқуына қатысты болуы мүмкін, бірақ нормальдан өлшенетін шығу бұрышы емес.

C) Бұл бұрынғы екі бұрыштың қосындысы. Снелль заңында мұндай қосынды шығу бұрышы ретінде қолданылмайды.

D) 25° — кері сәуленің B ішіндегі түсу бұрышы. A-дағы шығу бұрышы бұрынғы бастапқы жолға сәйкес келеді.

E) Берілген жолдың кері жүруінде шектік бұрыш туындамайды. Алдыңғы таралатын сәуле дәл сол жолмен кері өте алады. Ишара: Алдыңғы теңдіктің екі жағын орын ауыстырғанда физикалық жол өзгермейтінін байқа.