Tots els escolars saben que la llum en un medi transparent homogeni es mou per un camí recte. Aquest fet ens permet considerar molts fenòmens òptics en el marc del concepte de feix de llum. Aquest article parla de l'angle d'incidència del feix i per què és important conèixer aquest angle.
Un feix de llum és una ona electromagnètica micròmetre
En física, hi ha ones de diversa naturalesa: sonores, marines, electromagnètiques i algunes altres. Tanmateix, el terme "feix" s'aplica només a les ones electromagnètiques, de les quals l'espectre visible forma part. La paraula "raig" en si es pot representar com una línia recta que connecta dos punts de l'espai.
La llum (com una ona) es pot veure com una línia recta, perquè cada ona implica la presència de vibracions. La resposta a aquesta pregunta rau en el valor de la longitud d'ona. Així doncs, per al mar i el so, la longitud oscil·la entre uns quants centímetres a desenes de metres. Per descomptat, aquestes oscil·lacions difícilment es poden anomenar feix. La longitud d'ona de la llum és inferior a un micròmetre. L'ull humà no és capaç de distingir aquestes vibracions, per tant ens sembla queque veiem un feix directe.
Per ser complet, cal tenir en compte que el feix de llum només és visible quan comença a dispersar-se per partícules petites, com ara en una habitació polsegada o gotes de boira.
On és important saber l'angle en què el raig colpeja l'obstacle?
Els fenòmens de reflexió i refracció són els efectes òptics més famosos que una persona troba literalment cada dia quan es mira al mirall o beu un got de te després de mirar-hi la cullera.
La descripció matemàtica de la refracció i la reflexió requereix el coneixement de l'angle d'incidència del feix. Per exemple, el fenomen de la reflexió es caracteritza per la igu altat de l'angle de reflexió i la incidència. Si es descriu des del costat del procés de refracció, l'angle d'incidència i l'angle de refracció es relacionen entre si mitjançant les funcions dels sinus i els índexs de refracció dels mitjans (llei de Snell).
L'angle en què un feix de llum cau a la interfície entre dos mitjans transparents juga un paper important quan es considera l'efecte de la reflexió total interna en un material òpticament més dens. Aquest efecte només s'observa en el cas d'angles d'incidència superiors a algun valor crític.
Definició geomètrica de l'angle considerat
Es pot suposar que hi ha alguna superfície que separa els dos ambients. Aquesta superfície pot ser plana, com en el cas d'un mirall, o pot ser més complexa, com la superfície cresta del mar. Imagineu que en aquesta superfície caufeix de llum. Com determinar l'angle d'incidència de la llum? Fer-ho és bastant senzill. La següent és una seqüència d'accions que s'han de fer per trobar l'angle desitjat.
- Primer, cal determinar el punt d'intersecció del raig amb la superfície.
- A través de O s'ha de dibuixar una perpendicular a la superfície considerada. Sovint s'anomena normal.
- L'angle d'incidència del feix és igual a l'angle entre aquest i la normal. Es pot mesurar amb un transportador simple.
Com podeu veure, no és difícil trobar l'angle considerat. Tanmateix, els estudiants sovint cometen l'error de mesurar-lo entre el pla i la biga. Cal recordar que l'angle d'incidència sempre es mesura a partir de la normal, independentment de la forma de la superfície i del medi en què es propaga.
Miralls esfèrics, lents i raigs que cauen sobre ells
El coneixement de les propietats dels angles d'incidència de determinats raigs s'utilitza en la construcció d'imatges en miralls esfèrics i lents primes. Per crear aquestes imatges, n'hi ha prou de saber com es comporten dos feixos diferents quan interaccionen amb els dispositius òptics esmentats. La intersecció d'aquests raigs determina la posició del punt de la imatge. En el cas general, sempre es poden trobar tres feixs diferents, el curs dels quals es coneix exactament (el tercer feix es pot utilitzar per comprovar la correcció de la imatge construïda). Aquests raigs s'anomenen a continuació.
- Funcionant paral·lel a l'eix òptic principal del dispositiu. Passa pel focus després de la reflexió o la refracció.
- Un feix que passa pel focus del dispositiu. Sempre reflecteixrefractat paral·lel a l'eix principal.
- Passa pel centre òptic (per a un mirall esfèric coincideix amb el centre de l'esfera, per a una lent és dins). Aquest feix no canvia la seva trajectòria.
La figura anterior mostra els esquemes de construcció d'imatges per a diferents opcions per a la ubicació de l'objecte en relació amb les lents primes.
