ความแตกต่างที่สำคัญ – มุมตกกระทบเทียบกับมุมหักเห
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมุมตกกระทบกับมุมหักเหคือลำดับของมุมทั้งสองที่ต่อเนื่องกัน สร้างที่อินเทอร์เฟซสื่อโดยคลื่น
การหักเหเป็นสมบัติของคลื่น คลื่นสามารถมีความเร็วต่างกันสำหรับตัวกลางที่แตกต่างกัน การเปลี่ยนแปลงความเร็วที่ขอบของตัวกลางทำให้เกิดการหักเหของคลื่น บทความนี้เน้นเฉพาะแสงจ้า เพื่อความง่าย
นิยามมุมตกกระทบและมุมหักเห
มุมตกกระทบคือมุมระหว่างเส้นปกติที่ส่วนต่อประสานกับรังสีตกกระทบ
มุมหักเหถูกกำหนดให้เป็นมุมระหว่างเส้นปกติที่ส่วนต่อประสานกับรังสีหักเห หน่วยใดๆ สามารถวัดมุมได้ แต่ในที่นี้ ใช้องศา มาดูกฎการหักเหของแสงก่อน
- รังสีตกกระทบ รังสีหักเห และเส้นปกติที่ส่วนต่อประสานอยู่ในระนาบเดียวกัน
- ไซน์ของมุมตกกระทบ(i) กับมุมหักเห(r) ที่ส่วนต่อประสานยังคงมีความสัมพันธ์คงที่ ค่าคงที่นี้เรียกว่าดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลางที่สองที่สัมพันธ์กับตัวกลางตัวแรก
อย่าลืมคุณสมบัติการย้อนกลับของแสง หากเราเพียงย้อนทิศทางของรังสีแสงโดยพิจารณาปลายปัจจุบันเป็นจุดเริ่มต้น และปัจจุบันเริ่มต้นเป็นจุดสิ้นสุด รังสีแสงจะติดตามเส้นทางเดียวกัน
การก่อตัวของมุมตกกระทบและมุมหักเห
ความแตกต่างระหว่างเหตุการณ์และรังสีหักเหขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่ารังสีแสงมาถึงส่วนต่อประสานหรือออกจากส่วนต่อประสาน ลองนึกภาพรังสีแสงเป็นกระแสโฟตอน กระแสของอนุภาคกระทบส่วนต่อประสานทำให้เกิดมุมหนึ่งกับมุมปกติ จากนั้นจมลงสู่สื่ออีกตัวทำให้มุมปกติแตกต่างไปจากปกติ
มุมตกกระทบสามารถเปลี่ยนแปลงได้ด้วยตนเองเนื่องจากไม่ขึ้นกับสื่อ แต่มุมการหักเหของแสงถูกกำหนดโดยดัชนีการหักเหของแสงของตัวกลาง ยิ่งความแตกต่างระหว่างดัชนีการหักเหของแสง ความต่างระหว่างมุมก็มากขึ้น
ตำแหน่งของมุมตกกระทบและมุมหักเหที่สัมพันธ์กับอินเทอร์เฟซ
หากรังสีแสงไปจากตัวกลาง1ถึงตัวกลาง2 มุมตกกระทบจะอยู่ที่ตัวกลาง1 และมุมของการหักเหจะอยู่ที่ตัวกลาง2 และในทางกลับกันสำหรับการแลกเปลี่ยนตัวกลาง
มุมทั้งสองถูกทำขึ้นโดยปกติที่ส่วนต่อประสานของสื่อ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับดัชนีการหักเหของแสงสัมพัทธ์ รังสีแสงหักเหอาจทำให้มุมมากกว่าหรือน้อยกว่ามุมของรังสีแสงตกกระทบ
ค่ามุมตกกระทบและมุมหักเห
หักเหจากตัวกลางที่หายากถึงตัวหนา
ค่าใดๆ ระหว่าง 0 ถึง 90 องศาสามารถกำหนดเป็นมุมตกกระทบได้ แต่รังสีหักเหจะไม่ได้รับค่าใดๆ หากรังสีแสงมาจากตัวกลางที่หายากกว่า สำหรับช่วงทั้งหมดของมุมตกกระทบ มุมหักเหถึงค่าสูงสุดซึ่งเท่ากับมุมวิกฤตที่อธิบายไว้ถัดไปทุกประการ
การหักเหของแสงจากสื่อที่หนาแน่นกว่าเป็นสื่อที่หายากกว่า
ด้านบนใช้ไม่ได้กับสถานการณ์ที่รังสีแสงมาจากตัวกลางที่หนาแน่นกว่า เมื่อเราค่อยๆ เพิ่มมุมตกกระทบ เราจะเห็นว่ามุมหักเหเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วด้วยจนกระทั่งถึงค่าของมุมตกกระทบ ที่มุมวิกฤต (c) ของรังสีตกกระทบ รังสีแสงหักเหจะมีค่าสูงสุด 90 องศา (รังสีหักเหไปตามส่วนต่อประสาน) และหายไปครู่หนึ่ง หากเราพยายามเพิ่มมุมตกกระทบให้มากขึ้น เราจะเห็นรังสีสะท้อนกลับปรากฏขึ้นอย่างกะทันหันในตัวกลางที่หนาแน่นกว่า ทำให้เกิดมุมเดียวกันตามกฎการสะท้อนมุมตกกระทบ ณ จุดนี้เรียกว่ามุมวิกฤต และจะไม่มีการหักเหอีกต่อไป
โดยสรุป เราอาจเห็นถึงแม้จะจัดหมวดหมู่ต่างกัน แต่ปรากฏการณ์ทั้งสองนี้เป็นผลมาจากการย้อนกลับของแสงเท่านั้น
ความแตกต่างที่สำคัญ
ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างมุมตกกระทบกับมุมหักเหคือลำดับของมุมทั้งสองที่ต่อเนื่องกัน สร้างที่อินเทอร์เฟซสื่อโดยคลื่น
เอื้อเฟื้อภาพ: “Snells law2” โดย Oleg Alexandrov - ฉันเพิ่งปรับแต่งต้นฉบับ – en:Image:Image:Snells law.svg เวอร์ชันที่หมุนและปรับแต่งแล้ว ใบอนุญาตเดียวกัน (สาธารณสมบัติ) ผ่านคอมมอนส์ “RefractionReflextion” โดย Josell7 – งานของตัวเอง (CC BY-SA 3.0) ผ่านคอมมอนส์