3. Valguse murdumine kahe läbipaistva keskkonna piiril. Murdumisseadus
Joonis 3.1.Valguse üleminekul ühest läbipaistvast keskkonnast teise valgus murdub pinnanormaali suhtes.
Joonisel a) läheb valgus optiliselt hõredamast keskkonnast (õhk) optiliselt tihedamasse keskkonda (klaas) ning murdub pinnanormaalile (ristsirge keskkondade piirpinnale) lähemale.
Joonisel b) läheb valgus optiliselt tihedamast keskkonnast (vesi) optiliselt hõredamasse keskkonda (õhk) ning murdub pinnanormaalist eemale.
Joonisel c) on kujutatud valguskiire pööratavuse printsiip, mille kohaselt valgus läheb alati täpselt sama teed tagasi (ükskõik kui keerulistes optilistes süsteemides), kui ta tagasi peegeldatakse. NB! Nurki loetakse optikas alati pinnanormaali, mitte pinna suhtes. α - langemisnurk, ²γ - murdumisnurk.
Valguskiire pööratavuse tõttu võib ka vastupidi tähistada, aga tavaliselt on nii.
Valguse murdumise kohta kehtib murdumisseadus:
langev kiir, murdunud kiir ja langemispunktist tõmmatud pinnanormaal asuvad ühes tasandis; langemisnurga siinuse (sin α) ja murdumisnurga siinuse (sin γ) suhe (sin α/sin γ) on kõikide langemisnurkade α puhul jääv suurus ja nimetatakse teise keskkonna murdumisnäitajaks n esimese suhtes, s.t.:
Joonisel a) läheb valgus optiliselt hõredamast keskkonnast (õhk) optiliselt tihedamasse keskkonda (klaas) ning murdub pinnanormaalile (ristsirge keskkondade piirpinnale) lähemale.
Joonisel b) läheb valgus optiliselt tihedamast keskkonnast (vesi) optiliselt hõredamasse keskkonda (õhk) ning murdub pinnanormaalist eemale.
Joonisel c) on kujutatud valguskiire pööratavuse printsiip, mille kohaselt valgus läheb alati täpselt sama teed tagasi (ükskõik kui keerulistes optilistes süsteemides), kui ta tagasi peegeldatakse. NB! Nurki loetakse optikas alati pinnanormaali, mitte pinna suhtes. α - langemisnurk, ²γ - murdumisnurk.
Valguskiire pööratavuse tõttu võib ka vastupidi tähistada, aga tavaliselt on nii.
Valguse murdumise kohta kehtib murdumisseadus:
langev kiir, murdunud kiir ja langemispunktist tõmmatud pinnanormaal asuvad ühes tasandis; langemisnurga siinuse (sin α) ja murdumisnurga siinuse (sin γ) suhe (sin α/sin γ) on kõikide langemisnurkade α puhul jääv suurus ja nimetatakse teise keskkonna murdumisnäitajaks n esimese suhtes, s.t.:
Kui süveneda tähistustesse, siis valguse üleminekul vaakumist (tühjusest) ainesse tähistatakse ja nimetatakse absoluutseks murdumisnäitajaks. Aga valguse üleminekul ühest ainest teise tähistatakse n21 ja nimetatakse suhteliseks murdumisnäitajaks.
Pean meeles
1. Kahe läbipaistva keskkonna piiril valguskiir murdub ehk muudab suunda.
2. Optikas mõõdetakse ja märgitakse nurki pinnanormaali suhtes, mitte pinna suhtes.
3. Murdumisseaduse pikk sõnastus ja valem koos joonisega.
4. Kehtib valguskiire pööratavuse printsiip, s.t. valgus levib "sinna ja tagasi" täpselt sama teed mööda.
Kordamisküsimusi
1. Kuhupoole pinnanormaali suhtes vaguskiir murdub üleminekul ühest keskkonnast teise?
2. Kas murdumisseaduses on jääv nurkade suhe (α/γ) või nende nurkade siinuste suhe (sin α/sin γ)?
3. Mida tähendab murdumisseaduses "kõikide langemisnurkade puhul"?
Harjutusi ja ülesandeid
1. Arvuta konkreetseid murdumisnurki, kui antakse ette konkreetsed langemisnurgad (valguse üleminekul õhust vette ja õhust klaasi).
2. Harjuta jooniste tegemist valguskiire murdumisel keskkondade piiril (nii üldiselt kui ka eelmises punktis arvutatud juhtudel). Ära unusta tähistusi ja valguskiire suunda.
Edasimõtlemiseks ja uurimiseks
1. Kus paistab kala vees, kui vaadelda kala õhust vette?
2. Kus paistab Päike taevas veealusele vaatlejale?
Tee mõlema küsimuse kohta joonis valguskiire murdumise kohta, siis selgub ka vastus.
1. Kahe läbipaistva keskkonna piiril valguskiir murdub ehk muudab suunda.
2. Optikas mõõdetakse ja märgitakse nurki pinnanormaali suhtes, mitte pinna suhtes.
3. Murdumisseaduse pikk sõnastus ja valem koos joonisega.
4. Kehtib valguskiire pööratavuse printsiip, s.t. valgus levib "sinna ja tagasi" täpselt sama teed mööda.
Kordamisküsimusi
1. Kuhupoole pinnanormaali suhtes vaguskiir murdub üleminekul ühest keskkonnast teise?
2. Kas murdumisseaduses on jääv nurkade suhe (α/γ) või nende nurkade siinuste suhe (sin α/sin γ)?
3. Mida tähendab murdumisseaduses "kõikide langemisnurkade puhul"?
Harjutusi ja ülesandeid
1. Arvuta konkreetseid murdumisnurki, kui antakse ette konkreetsed langemisnurgad (valguse üleminekul õhust vette ja õhust klaasi).
2. Harjuta jooniste tegemist valguskiire murdumisel keskkondade piiril (nii üldiselt kui ka eelmises punktis arvutatud juhtudel). Ära unusta tähistusi ja valguskiire suunda.
Edasimõtlemiseks ja uurimiseks
1. Kus paistab kala vees, kui vaadelda kala õhust vette?
2. Kus paistab Päike taevas veealusele vaatlejale?
Tee mõlema küsimuse kohta joonis valguskiire murdumise kohta, siis selgub ka vastus.