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Was sind die Ursachen für die Brechung?


Beste Antwort

Die Erklärung des Lehrbuchs lautet, dass sich Lichtstrahlen beim Eintritt in transparente Medien mit größerer optischer Dichte „verbiegen“ und Brechung induzieren (außer Strahlen) die um 90 Grad auf die Eingangs- und Ausgangsfläche fallen). Das Problem bei dieser Sprache ist, dass Lichtstrahlen aus Photonen bestehen und Photonen keine Objekte sind, sondern Quanten von EM sind und sich wie Wellen verhalten, wenn sie mit Feldern wie den Molekülen interagieren, aus denen das transparente Material mit größerer optischer Dichte besteht. Sie können Photonen nicht „biegen“, aber Sie können sie umleiten.

In den Lehrbüchern wird nicht erwähnt, warum sie umgeleitet werden. Einige Lehrbücher erwähnen, dass die Photonen beim Übergang durch transparente Materialien mit größerer optischer Dichte langsamer zu werden scheinen. Photonen bewegen sich bei C und das ändert sich nicht. Was passiert also, wenn es so aussieht, als würden sie langsamer? Die Photonen sind in einen tiefer gekrümmten Raum eingetreten, der ihre Flugbahn verlängert. Der Raum ist selbst auf kurzen Strecken und in winzigen Räumen gekrümmt. Masse (Moleküle) ist ein noch tiefer gekrümmter Raum. Das sind sie. Photonen selbst bestehen aus einem vollständig gekrümmten Raum. Deshalb können sie wie eine Welle und ein „Teilchen“ aussehen. Wenn Sie eine Darstellung des vollständig gekrümmten Bewegungsraums (interne Architektur von Photonen) sehen möchten, sehen Sie sich bitte diese kurze Videoanimation an, die die kinetische Riemannsche Geomentrie darstellt:

Antwort

Auf welche Weise spaltet Wasser Licht? Wie wirkt sich die Brechung auf jede einzelne Farbe aus?

Wasser ist ein dispersives Medium für Licht. Das bedeutet, dass sich Licht mit unterschiedlichen Farben im Wasser mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten bewegt. Wenn Sie einen weißen Lichtimpuls ins Wasser geschickt haben, breiten sich die verschiedenen Farben aus (oder zerstreuen sich), während sie sich durch das Wasser bewegen.

Hier ist ein Foto von Wellen auf einem Teich, um die Idee zu veranschaulichen Wellen mit unterschiedlicher Ausbreitung bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Sie können sehen, dass an den Rändern die Wellenlänge länger ist, was darauf hinweist, dass längere Wellenlängen schneller als kürzere Wellenlängen verlaufen.

Kopiert von: Bumerang .

Bei Licht, das durch Wasser wandert, ist die Physik völlig anders. Diesmal gilt jedoch das Gleiche: Die längeren Wellenlängen bewegen sich schneller als die kürzeren Wellenlängen. Unter diesem Link finden Sie eine Tabelle mit den optischen Eigenschaften von Wasser. Optische Eigenschaften von Wasser und Eis – Wikipedia . Hier ist ein Screenshot des ersten Teils der Tabelle. Achten Sie auf die beiden Spalten, die ich mit den roten Kästchen angegeben habe. Die erste Spalte in der Wellenlänge des Lichts. Die vierte Spalte gibt den Brechungsindex n an. Wie Sie wahrscheinlich wissen, ist der Brechungsindex gleich der Lichtgeschwindigkeit in einem Vakuum geteilt durch die Lichtgeschwindigkeit der Substanz. Wenn diese Zahl kleiner und näher an 1 kommt, bewegt sich das Licht schneller. Sie können sehen, dass sich die Wellen schneller nach unten bewegen (Wellenlänge wird länger), wenn Sie sich in der Tabelle nach unten bewegen (der Brechungsindex wird kleiner).

Dieser erste Teil der Tabelle ist das ultraviolette Ende. Hier ist etwas weiter unten in der Tabelle:

Dies nähert sich dem roten Ende des Spektrums. Sie können sehen, dass n mit zunehmender Wellenlänge immer kleiner wird.

Wenn ein Lichtstrahl in einem Winkel auf eine glatte Wasseroberfläche trifft, biegen sich die Lichtstrahlen infolge dieses Brechungsindex. Dies wird als Brechungsindex bezeichnet, da es ein Maß dafür ist, wie stark das Licht gebrochen (gebogen) wird. Je größer der Brechungsindex ist, desto stärker wird das Licht gebogen. Die längeren Wellenlängen werden also stärker gebogen als die kürzeren Wellenlängen. Man könnte es sich fast so vorstellen, als würden die längeren beim Betreten des Wassers ihre Zehen stoßen, weil es sie so stark verlangsamt, dass sie mehr auf ihre Gesichter fallen und in einem steileren Winkel zur Oberfläche hinuntergehen.

Wenn Sie sich tiefer ins Wasser bewegen, fächern sich die verschiedenen Wellenlängen auf ihren getrennten Pfaden weiter auf. Wenn Sie das Licht auf etwas Weißes scheinen lassen, sehen Sie das typische Spektrum mit dem roten Licht an einem Ende und dem blauen Licht am anderen Ende. OK, violett. Es ist lustig, wie wir sie normalerweise als rotes und blaues Ende des Spektrums bezeichnen, obwohl die kürzeste sichtbare Wellenlänge über blau nach violett hinausgeht.

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