כוואַליע רעפראַקציע: קאָנצעפּט, פּרינציפּן און אַפּליקאַציעס
כוואַליע רעפראַקציע איז אַ פיזישע דערשיינונג וואָס פּאַסירט ווען אַ כוואַליע גייט אַריבער אַ גרענעץ צווישן צוויי פֿאַרשידענע מעדיע און דערפאַרט אַ ענדערונג אין ריכטונג און גיכקייט. די דערשיינונג איז קריטיש אין פֿאַרשידענע פֿעלדער פֿון וויסנשאַפֿט און טעכנאָלאָגיע, אַרייַנגערעכנט אָפּטיק, אַקוסטיק און קאָמוניקאַציע. דער אַרטיקל וועט דערקלערן דעם גרונט־קאָנצעפּט פֿון כוואַליע רעפראַקציע, די געזעצן וואָס רעגירן רעפראַקציע, און אירע אַפּליקאַציעס אין וואָכעדיק לעבן און מאָדערנער טעכנאָלאָגיע.
דער באַגריף פון כוואַליע רעפראַקציע
רעפראקציע פאסירט ווען א כוואַליע באַוועגט זיך פון איין מיטל צו א צווייטן מיט אן אַנדערער אָפּטישער געדיכטקייט. די אָפּטישע געדיכטקייט פון א מיטל איז פארבונדן מיט ווי שנעל א כוואַליע קען דורכגיין יענעם מיטל. ווען א כוואַליע באַוועגט זיך פון א מיטל מיט נידעריקער אָפּטישער געדיכטקייט צו א מיטל מיט הויכער אָפּטישער געדיכטקייט, פאַרקלענערט זיך די כוואַליע גיכקייט און די כוואַליע בייגט זיך צו דער נאָרמאַל (די ליניע פּערפּענדיקולאַר צו דער גרענעץ ייבערפלאַך). פאַרקערט, ווען א כוואַליע באַוועגט זיך פון א מיטל מיט הויכער אָפּטישער געדיכטקייט צו א מיטל מיט נידעריקער אָפּטישער געדיכטקייט, פאַרגרעסערט זיך די כוואַליע גיכקייט און די כוואַליע בייגט זיך אַוועק פון דער נאָרמאַל.
די דערשיינונג קען מען מסביר זיין מיט סנעל'ס געזעץ, וואס ווערט מאטעמאטיש אויסגעדריקט אזוי:
[n_1 \sin ≤ 1 = n_2 \sin ≤ 2]
וואו:
– \(n_1 \) און \(n_2 \) זענען די רעפראַקטיווע אינדעקסן פון דעם ערשטן און צווייטן מעדיום,
– \( \theta_1 \) איז דער ווינקל פון אינצידענץ פון דער כוואַליע צו דער נאָרמאַלער ליניע,
– \( \theta_2 \) איז דער ווינקל פון רעפראַקציע פון דער כוואַליע צו דער נאָרמאַל ליניע.
דער פּרינציפּ פֿון כוואַליע־ברעכונג
סנעל'ס געזעץ גיט א מאטעמאטישע באזע צו פארשטיין ווי כוואליעס ברעכן זיך ווען זיי גייען אריבער א גרענעץ צווישן צוויי מעדיע. דער רעפראקטיווער אינדעקס (\(n\)) איז א מאס פון וויפיל ליכט בייגט זיך ווען עס גייט אריין אין א באשטימטן מעדיום, און קען אויסגעדריקט ווערן ווי:
\[ n = \frac{c}{v} \]
וואו:
– \(c \) איז די שנעלקייט פון ליכט אין א וואקום (ארום \(3 \מאל 10^8 \) מעטער פער סעקונדע),
– \(v \) איז די שנעלקייט פון ליכט אין דעם מיטל.
וואָס גרעסער דער רעפראַקטיווער אינדעקס פון אַ מעדיום, אַלץ שטייטער די גיכקייט פון ליכט אין יענעם מעדיום און אַלץ גרעסער די רעפראַקציע וואָס פּאַסירט.
רעפראַקציע אין אָפּטיק
אין אָפּטיק, איז די רעפראַקציע פון ליכט כוואַליעס קריטיש וויכטיק צו פֿאַרשטיין פֿענאָמענע ווי בילד פֿאָרמאַציע דורך לענסעס און פּריזמעס. ווען ליכט גייט דורך אַ לענס, פֿאַראורזאַכט די רעפראַקציע אַז זי זאָל זיך בייגן און קאָנווערדזשירן אין איין פֿאָקוס פּונקט, און דאָס דערמעגלעכט די פֿאָרמאַציע פֿון אַ קלאָר בילד אויף דער רעטינע פֿונעם אויג אָדער אַ קאַמעראַ סענסאָר.
רעפראַקציע אין אַקוסטיק
אין אַקוסטיק, קען די רעפראַקציע פון קלאַנג כוואַליעס אַפעקטירן ווי קלאַנג גייט דורך פֿאַרשידענע מעדיומס, ווי לופֿט, וואַסער, אָדער האַרטע מאַטעריאַלן. למשל, ווען קלאַנג גייט פֿון לופֿט צו וואַסער, פֿאַרגרעסערט זיך זײַן גיכקייט און זײַן ריכטונג פֿון פֿאַרשפּרייטונג ענדערט זיך, וואָס קען אַפעקטירן ווי מיר הערן קלאַנגען אונטער וואַסער.
ביישפילן פון רעפראַקציע אין וואָכעדיק לעבן
1. רעפראַקציע אין אַ גלאָז אָנגעפילט מיט וואַסער
איינע פון די פשוטסטע ביישפילן פון רעפרעקציע איז ווען מיר קוקן אויף א בלייַער וואָס איז געלייגט אין א גלאָז וואַסער. דער בלייַער דערשיינט געבויגן אויף דער ייבערפלאַך פון וואַסער. דאָס פּאַסירט ווייל די ליכט וואָס רעפלעקטירט זיך פון דעם בלייַער רעפרעקטירט ווען ער באַוועגט זיך פון וואַסער צו לופט, וואָס פאַראורזאַכט אַ ענדערונג אין ריכטונג וואָס מאַכט דעם בלייַער דערשיינען געבויגן.
2. רעגנבויגן
א רעגנבויגן איז א נאטירלעכער ביישפיל פון ליכט-ברעכונג. ווען זונשייַן גייט אדורך וואסער-טראָפּנס אין דער אַטמאָספער, ווערט עס געבראָכן און צעטיילט אין א ספּעקטרום פון פארשידענע פארבן, און פארמירט א רעגנבויגן. יעדער קאליר פון ליכט האט אן אנדערע כוואַליע-לענג, אַזוי ווערט עס געבראָכן אין אן אנדערן ווינקל.
3. ברילן לענסעס
ברילן לענסעס ניצן דעם פּרינציפּ פון רעפראַקציע צו העלפן פאררעכטן זעאונג. קאָנקאַווע און קאָנוועקס לענסעס רעפראַקטירן ליכט אַנדערש צו העלפן פאָקוסירן עס אויף דער רעטינע, קאָריגירנדיק נאָענטזיכטיקייט אָדער ווייטזיכטיקייט.
אַפּליקאַציעס פון רעפראַקציע אין טעכנאָלאָגיע
1. אָפּטישער פֿיבער
אפּטישע פֿאַזער איז אַ טעכנאָלאָגיע וואָס ניצט די רעפֿראַקציע פֿון ליכט כוואַליעס צו טראַנסמיטירן דאַטן מיט הויכע גיכקייטן. אפּטישע פֿאַזער באַשטייט פֿון אַ קערן און אַ קלאַדינג מיט פֿאַרשידענע רעפֿראַקטיווע אינדעקסן. ליכט וואָס ווערט טראַנסמיטירט אין אַן אפּטישן פֿאַזער ווערט גאָר רעפֿראַקטירט און רעפֿלעקטירט אינעווייניק, וואָס דערמעגלעכט עס צו פֿאָרן צוזאמען דעם פֿאַזער מיט מינימאַלן סיגנאַל פֿאַרלוסט.
2. מיקראָסקאָפּ און טעלעסקאָפּ
מיקראָסקאָפּן און טעלעסקאָפּן ניצן לענסעס צו רעפרעקטירן ליכט און פֿאַרגרעסערן בילדער פֿון זייער קליינע אָדער זייער ווײַטע אָביעקטן. מיקראָסקאָפּן לאָזן אונדז זען מיקראָסקאָפּישע דעטאַלן וואָס זענען נישט קענטיק מיטן נאַקעטן אויג, בשעת טעלעסקאָפּן לאָזן אונדז קלאָר באַאָבאַכטן הימלישע אָביעקטן.
3. לאַזער טעכנאָלאָגיע
לאַזערס זענען נאָך אַ טעכנאָלאָגיע וואָס ניצט די רעפראַקציע פון ליכט. אין פילע לאַזער אַפּליקאַציעס, אַזאַ ווי מאַטעריאַל שניידן, ווערט רעפראַקציע געניצט צו ריכטן און פאָקוסירן דעם לאַזער שטראַל אויף אַ ספּעציפֿישן פּונקט, וואָס ערמעגליכט העכסט פּינקטלעך שניידן אָדער גראַווירן.
אַוואַנסירטע פּרינציפּן פון רעפראַקציע
רעפראַקציע און דיספּערסיע
דיספּערסיע איז אַ פֿאַרבונדענע דערשיינונג אין וועלכער ליכט כוואַליעס פֿון פֿאַרשידענע כוואַליע לענג ווערן געבראָכן מיט פֿאַרשידענע מאָסן ווען זיי גייען דורך אַ מעדיום. דיספּערסיע איז די סיבה פֿאַרוואָס אַ פּריזמע קען צעשפּאַלטן ווײַס ליכט אין די רעגנבויגן'ס ספּעקטרום פֿון פֿאַרבן. יעדער קאָליר פֿון ליכט האט אַ ביסל אַנדערשן רעפֿראַקטיוון אינדעקס אין אַ געגעבענעם מעדיום, וואָס פֿאַראורזאַכט אַז דאָס ליכט זאָל זיך בייגן אין פֿאַרשידענע ווינקלען.
רעפראַקציע און פּאָלאַריזאַציע
פּאָלאַריזאַציע איז אַ דערשיינונג אין וועלכער די ריכטונג פון וויבראַציע פון ליכט כוואַליעס ווערט אַדזשאַסטיד אין אַ באַזונדער ריכטונג. רעפראַקציע קען ווירקן די פּאָלאַריזאַציע פון ליכט, און דעם פּרינציפּ ווערט גענוצט אין אַ פאַרשיידנקייט פון אַפּליקאַציעס, אַרייַנגערעכנט פּאָלאַרויד זונברילן, וואָס רעדוצירן בליץ דורך פילטערינג אויס פּאָלאַריזירט ליכט.
גאַנץ אינערלעכע רעפראַקציע
גאַנץ אינערלעכע רעפראַקציע פּאַסירט ווען ליכט גייט פֿון אַ מיטל מיט אַ העכערן רעפראַקטיוון אינדעקס צו אַ מיטל מיט אַ נידעריקערן רעפראַקטיוון אינדעקס ביי אַ ווינקל פֿון אינצידענץ גרעסער ווי דער קריטישער ווינקל. אונטער די באַדינגונגען קען דאָס ליכט נישט דורכגיין די גרענעץ פֿון דעם מיטל און ווערט גאָר רעפֿלעקטירט צוריק אין דעם ערשטן מיטל. דער פּרינציפּ איז קריטיש אין פֿיבער אָפּטישער טעכנאָלאָגיע, וואָס דערמעגלעכט ליכט צו ווערן געפֿירט צוזאמען דעם פֿיבער מיט הויכער עפֿעקטיווקייט.
קעסימפּולאַן
רעפרעקציע פון כוואליעס איז א פונדאַמענטאַלע אָבער קריטישע פיזישע דערשיינונג אין פארשידענע פעלדער פון וויסנשאַפט און טעכנאָלאָגיע. דורך פֿאַרשטיין די גרונטלעכע קאָנצעפּטן פון רעפרעקציע, סנעל'ס געזעץ, און אירע פּראַקטישע אַפּליקאַציעס, קענען מיר אָפּשאַצן ווי דאָס דערשיינונג ווירקט אויף פילע אַספּעקטן פון אונדזער לעבן, פון טעגלעכער זעאונג ביז אַוואַנסירטע קאָמוניקאַציע טעכנאָלאָגיעס. פון ברילן לענסעס ביז אָפּטישע פיבערס, רעפרעקציע פון כוואליעס שפּילט ווייטער אַ קריטישע ראָלע אין טעקנאַלאָגישער כידעש און פֿאָרשריט.
