II.2.1. Legile refracției luminii
Indicele de refracție (notat cu n) al unui mediu transparent este dat de raportul dintre viteza luminii în vid (c) și viteza luminii în mediul respectiv (v).
Indicele de refracție nu are unitate de măsură și spunem că este o mărime adimensională, deoarece este raportul a 2 mărimi identice (viteze) și se simplifică unitățile lor de măsură. Indicele de refracție este o constantă de material, care se ia dintr-un tabel, fiind specific fiecărei substanțe transparente(vezi tabelul de mai jos.
Refracția luminii este fenomenul în care lumina își schimbă direcția de propagare atunci când traversează suprafața de separație dintre două medii transparente diferite.
Când raza de lumină cade perpendicular pe suprafața de separare, raza refractată trece în al II-lea mediu pe același drum, adică este singurul caz când nu își schimbă direcția de propagare.
Pentru a desena raza care suferă fenomenul de refracție (raza refractată) trebuie să parcurgem aceleași etape ca la reflexie, numai că prelungim normala și în al II-lea mediu și apoi prelungim tot punctat și raza incidentă în al II-lea mediu, ca în desenele de mai jos.
Pentru a vedea cum trece lumina în cel de-al II-lea mediu, adică cum se refractă, avem două cazuri:
Cazul I: Când n1 < n2
Adică indicele de refracție al primului mediu este mai mic decât indicele de refracție al mediului II (exemplu: aer-apă, apă-sticlă, aer-sticlă, aer-diamant, apă-diamant etc.), raza refractată se apropie de normală și unghiul de refracție (r') este mai mic decât unghiul de incidență (i).
Cazul II: Când n1 > n2
Adică indicele de refracție al primului mediu este mai mare decât indicele de refracție al mediului II (exemplu: apă-aer, sticlă-apă, sticlă-aer, diamant-aer, diamant-apă etc.), raza refractată se depărtează de normală și unghiul de refracție(r') este mai mare decât unghiul de incidență(i).
Legile refracției
Legea I a refracției:
Raza incidentă (SI), normala la suprafața de separare (NI) și raza refractată (IR') sunt coplanare.
Legea a II-a a refracției:
🔥 Atenție! Nu îndrepta lumina laserului spre ochi!
Materiale necesare:
Semicilindru din plexiglas (sticlă), disc Hartl, laser.
Modul de lucru:
- Așază piesa semicilindrică pe discul Hartl astfel încât centrul ei să fie în centrul discului.
- Urmărește mersul razei incidente și a celei de refracție, pentru diferite unghiuri de incidență. Măsoară de fiecare dată unghiul de refracție.
- Schimbă poziția piesei semicilindrice astfel încât raza incidentă să treacă din plexiglas în aer.
- Măsoară unghiurile de incidență și de refracție.
- Ce observi ?
Când indicele de refracție a primului mediu este mai mic decât a celui de-al doilea mediu (aer-plexiglas), unghiul de incidență este mai mic decât unghiul de refracție.
Când indicele de refracție a primului mediu este mai mare decât a celui de-al doilea mediu (plexiglas-aer), unghiul de incidență este mai mare decât unghiul de refracție.