Kırılma ve tam iç yansıma simülatörü
Bu benzetimdeki denklemler
| n₁ | Işığın başladığı malzeme (n₁) | kırılma indisi: ışığın orada boşluktakinden kaç kat yavaş gittiği | |
|---|---|---|---|
| n₂ | Girdiği malzeme (n₂) | seçilen dalga boyunda, bu yüzden renkle biraz değişir | |
| θ₁ | Gelme açısı θ₁ (°) | yüzeyden değil, normalden, yani yüzeye dik kesikli çizgiden ölçülür | |
| θ₂ | kırılma açısı | daha yoğun bir malzemeye girerken θ₁’den küçük (ışın normale doğru kırılır), çıkarken büyük |
Mevcut değerlerle:
| v | ikinci malzemedeki ışık hızı | c = 299.792 km/s; hareket eden noktalar bu oranda yavaşlar ve ışını büken bu hız değişimidir |
|---|
Mevcut değerlerle:
| θ_c | kritik açı | yalnızca daha yoğun bir malzemeden daha az yoğun birine giderken vardır (n₁, n₂’den büyük); bunu geçince hiç ışık geçmez ve tamamı yansır |
|---|
Mevcut değerlerle:
| θ_B | Brewster açısı | geliş düzleminde polarize ışık burada hiç yansımaz, bu yüzden yansıma tamamen polarizedir; polarize güneş gözlükleri bunu kullanır |
|---|
Mevcut değerlerle:
| R | yansıyan ışık oranı | polarize olmayan ışık için Fresnel denklemleri; kalanı, T = 1 − R, geçer. Grafik bunları açıya göre çizer |
|---|
Mevcut değerlerle:
| λ | Dalga boyu λ (nm) | Cauchy formülü: mor ışık kırmızıdan daha büyük bir indis görür, bu yüzden daha çok kırılır; prizmanın tayf oluşturmasının nedeni budur |
|---|
Mevcut değerlerle:
| A | Prizmanın tepe açısı A (°) | prizmanın tepesindeki açı | |
|---|---|---|---|
| δ | sapma | demetin ilk yönünden ne kadar döndüğü; ışın prizmayı simetrik geçtiğinde en küçüktür, δ_min |
Mevcut değerlerle:
| θ_max | fiberin kabul açısı | fiberin ucuna ekseninden bundan daha büyük açıyla giren ışık yan yüzeye kritik açıdan küçük açıyla çarpar ve dışarı sızar |
|---|
Mevcut değerlerle:
Kırılma simülatörü nasıl kullanılır
- Işığın başladığı maddeyi ve girdiği maddeyi seç ve gelme açısını ayarla. Işın sınırda Snell yasasıyla bükülür, soluk bir yansıyan ışın geri döner ve beyaz noktalar ışığın daha yoğun maddede yavaşladığını gösterir. Kesikli çizgi, tüm açıların ölçüldüğü normaldir.
- Suda, camda ya da elmasta başla ve havaya geç, sonra açıyı artır. Kırılan ışın yüzeye doğru döner ve solar; kritik açının ötesinde kaybolur: ışığın tamamı yansır. Bunun olmasını izlemek için «Açıyı ileri geri tara»yı işaretle ve yansıyan payı grafikte izle; grafik ayrıca, geliş düzleminde polarize ışığın hiç yansımadığı Brewster açısını da işaretler.
- Bir ışını renklerine ayırmak için prizmaya geç ve «Beyaz ışık (aynı anda yedi renk)»i işaretle ya da ışığın tam iç yansımayla hapsolduğunu ve çok dik bir açıyla girince dışarı sızdığını görmek için optik life geç. Mercekler ve aynalar için Mercek ve ayna ışın diyagramı simülatörü ışın diyagramları çizer.
Sık sorulan sorular
Snell yasası nedir?
n₁ sin θ₁ = n₂ sin θ₂: kırılma indisi çarpı normalden açının sinüsü bir sınırın iki yanında aynıdır. Kırılma indisi n, ışığın maddede boşluktakinden kaç kat yavaş gittiğidir; su için 1,33, cam için yaklaşık 1,5. Bu yüzden havadan cama giren ışık normale doğru bükülür.
Kritik açı nedir?
Işığın daha yoğun bir maddeden çıkamadığı gelme açısı sınırı: sin θ_c = n₂ ÷ n₁. Sudan havaya 48,6°, camdan yaklaşık 41°, elmastan 24,4°’dir; elmasın küçük kritik açısı ışığı kesilmiş taşın içinde hapseder ve onu ışıldatır. Ötesinde ışığın tamamı yansır: tam iç yansıma.
Prizma beyaz ışığı neden ayırır?
Camın kırılma indisi mor ışık için kırmızıdan biraz yüksektir (dağılma), bu yüzden mor her yüzde daha çok bükülür. Kron camında indis 400 nm’de yaklaşık 1,531’den 700 nm’de 1,513’e uzanır; bu, 60°’lik bir prizmanın çıkışını yaklaşık 2°’ye yaymaya yeter. Simülasyon her madde için Cauchy formülü n = A + B ÷ λ²’yi kullanır.
Optik lifler ışığı nasıl taşır?
Tam iç yansımayla: ışık, daha düşük indisli bir maddeyle çevrili cam bir çekirdek boyunca ilerler ve kenara her seferinde kritik açıdan büyük bir açıyla çarpar, bu yüzden hiçbiri kaçmaz. Işık, sayısal açıklık NA = √(n_çekirdek² − n_kılıf²) ile belirlenen kabul açısı içinde girmelidir. Gerçek liflerin kılıfının indisi çekirdeğinkinden yalnızca yaklaşık %1 düşüktür; bu da yaklaşık 12°’lik kabul açıları verir.
WebGL’nin kapalı olduğunu söylüyor.
3B görünüm, güncel her tarayıcıda bulunan WebGL’ye ihtiyaç duyar. Tarayıcı ayarlarında donanım hızlandırma kapatılmışsa ya da grafik sürücüsü çok eskiyse kapalı olabilir. Donanım hızlandırmayı aç ya da başka bir tarayıcı dene.
Bir şey yükleniyor mu?
Hayır. Simülasyonu WebGL ile kendi tarayıcın çizer; hiçbir yere hiçbir şey gönderilmez ve sayfa yüklendikten sonra çevrimdışı da çalışmaya devam eder.