Бүгүн биз электромагниттик толкундун (жарык деп аталган) сынуу бурчу кандай экенин жана анын мыйзамдары кантип пайда болоорун ачып беребиз.
Көз, тери, мээ
Адамда беш негизги сезим бар. Медицина илимпоздору он бирге чейин ар кандай окшош эмес сезимдерди (мисалы, басым же оору сезимин) айырмалайт. Бирок адамдар маалыматтын көбүн алардын көзү менен алышат. Колдо болгон фактылардын токсон пайызына чейин адам мээси электромагниттик термелүүлөр катары билет. Ошондуктан адамдар көбүнчө сулуулук менен эстетиканы визуалдык түрдө түшүнүшөт. Мында жарыктын сынуу бурчу маанилүү роль ойнойт.
Чөл, көл, жамгыр
Айлана-чөйрөнү күн нуру каптап турат. Аба жана суу адамдардын эмнеге жакканынын негизин түзөт. Албетте, кургак чөл пейзаждарынын кооздугу бар, бирок адамдар көбүнчө бир аз нымдуулукту жактырышат.
Адамды тоо агымдары жана жылмакай түз дарыялар, тынч көлдөр жана деңиздин тынымсыз тоголок толкундары, шаркыратманын чачыраганы жана мөңгүлөрдүн муздак кыялы ар дайым кызыктырып келген. Чөптүн үстүндөгү шүүдүрүмдөгү жарыктын ойноосунун сулуулугун, бутактардагы ызгаардын жылтылдаганын, тумандын сүттөй аппактыгын жана жапыз булуттардын күңүрт сулуулугун ар бир адам бир нече жолу байкаган. Жана бул эффекттердин баары жаратылганнурдун суудагы сынуу бурчунун аркасында.
Көз, электромагниттик тараза, асан-үсөн
Жарык – электромагниттик талаанын термелүүсү. Толкун узундугу жана анын жыштыгы фотондун түрүн аныктайт. Термелүү жыштыгы анын радио толкун болобу, инфракызыл нур болобу, адамга көрүнгөн кандайдыр бир түстөгү спектр болобу, ультра кызгылт көк, рентген же гамма нурлануу болобу, аныктайт. Адамдар толкун узундугу 780ден (кызыл) 380 (кызгылт көк) нанометрге чейинки электромагниттик термелүүнү көздөрү менен кабылдай алышат. Бардык мүмкүн болгон толкундардын масштабы боюнча бул бөлүм өтө аз аянтты ээлейт. Башкача айтканда, адамдар электромагниттик спектрдин көпчүлүк бөлүгүн кабылдай алышпайт. Ал эми адам үчүн жеткиликтүү болгон бардык сулуулук медианын чек арасындагы түшүү бурчу менен сынуу бурчунун ортосундагы айырмадан жаралат.
Вакуум, Күн, планета
Күн термоядролук реакциянын натыйжасында фотондорду чыгарат. Суутек атомдорунун биригүүсү жана гелийдин жаралышы ар кандай бөлүкчөлөрдүн, анын ичинде жарык кванттарынын эбегейсиз санынын бөлүнүп чыгышы менен коштолот. Вакуумда электромагниттик толкундар түз сызыкта жана мүмкүн болгон эң жогорку ылдамдыкта таралат. Жердин атмосферасы сыяктуу тунук жана тыгызыраак чөйрөгө киргенде жарык таралуу ылдамдыгын өзгөртөт. Натыйжада, ал таралуу багытын өзгөртөт. Канча сынуу көрсөткүчүн аныктайт. Сынуу бурчу Снелл формуласы менен эсептелет.
Снелл мыйзамы
Голландиялык математик Виллеброд Снелл өмүр бою бурчтар жана аралыктар менен иштеген. Ал шаарлардын ортосундагы аралыкты кантип ченөө керектигин, берилгенди кантип табуу керектигин түшүнгөнасмандагы чекит. Анын жарыктын сынуу бурчтарынан үлгү тапканы таң калыштуу эмес.
Мыйзам формуласы мындай көрүнөт:
- 1sin θ1 =n2sin θ2.
Бул туюнтмада символдор төмөнкү мааниге ээ:
- 1 жана n2 - биринчи ортонун сынуу көрсөткүчтөрү (андан нур түшкөн) жана 2-орто (ал ага кирет));
- θ1 жана θ2 - тиешелүүлүгүнө жараша жарыктын түшүү жана сынуу бурчу.
Мыйзамга түшүндүрмөлөр
Бул формулага кээ бир түшүндүрмөлөрдү берүү керек. θ бурчтары нурдун таралуу багыты менен жарык шооласынын тийүү чекитинде бетке нормалдын ортосунда жаткан градустардын санын билдирет. Эмне үчүн бул учурда нормалдуу колдонулат? Анткени чындыгында катуу жалпак беттер жок. Ал эми ар кандай ийри сызыктын нормалдуу табуу абдан жөнөкөй. Кошумчалай кетсек, эгерде медиа чек арасы менен түшкөн нурдун x ортосундагы бурч маселеде белгилүү болсо, анда талап кылынган бурч θ жөн гана (90º-x) болот.
Көбүнчө жарык сейрек кездешүүчү (аба) менен тыгызыраак (суу) чөйрөгө кирет. Ортонун атомдору бири-бирине канчалык жакын болсо, нур ошончолук күчтүү сынат. Демек, чөйрө канчалык тыгыз болсо, сынуу бурчу ошончолук чоң болот. Бирок бул тескерисинче болот: жарык суудан абага же абадан вакуумга түшөт. Мындай шарттарда n1sin θ1>n2 деген шарт келип чыгышы мүмкүн. Башкача айтканда, бүт нур биринчи чөйрөгө кайра чагылдырылат. Бул көрүнүш жалпы ички деп аталатчагылдыруу. Жогоруда сүрөттөлгөн жагдайлар пайда болгон бурч чектөө сынуу бурчу деп аталат.
Сынуу көрсөткүчүн эмне аныктайт?
Бул маани заттын касиеттеринен гана көз каранды. Мисалы, нур кайсы бурчта киргени маанилүү болгон кристаллдар бар. касиеттердин анизотропиясы кош сынуучулукта көрүнөт. Кирүүчү радиациянын поляризациясы маанилүү болгон маалымат каражаттары бар. Ошондой эле сынуу бурчу түшкөн нурлануунун толкун узундугуна көз каранды экенин эстен чыгарбоо керек. Ак жарыкты призма аркылуу асан-үсөнгө бөлүү эксперименти дал ушул айырмачылыкка негизделген. Нурлануунун сынуу көрсөткүчүнө чөйрөнүн температурасы да таасирин тийгизерин белгилей кетүү керек. Кристаллдын атомдору канчалык тез термелсе, анын структурасы жана жарыктын таралуу багытын өзгөртүү жөндөмдүүлүгү ошончолук деформацияланат.
Сынуу көрсөткүчүнүн маанисинин мисалдары
Тааныш чөйрөлөр үчүн ар кандай маанилерди беребиз:
- Туз (химиялык формуласы NaCl) минерал катары "галит" деп аталат. Анын сынуу көрсөткүчү 1,544.
- Айнектин сынуу бурчу анын сынуу көрсөткүчүнөн эсептелет. Материалдын түрүнө жараша бул маани 1,487 жана 2,186 ортосунда өзгөрөт.
- Бриллиант так андагы жарык оюну менен белгилүү. Зергерлер кесүүдө анын бардык учактарын эске алышат. Алмаздын сынуу көрсөткүчү 2,417.
- Тазаланган суунун сынуу көрсөткүчү 1,333. H2O абдан жакшы эриткич. Демек, жаратылышта химиялык таза суу жок. Ар бир кудук, ар бир дарыя өзгөчөлөнгөнанын курамы менен. Демек, сынуу көрсөткүчү да өзгөрөт. Бирок жөнөкөй мектеп көйгөйлөрүн чечүү үчүн бул маанини колдонсоңуз болот.
Юпитер, Сатурн, Каллисто
Ушул убакка чейин биз жердеги дүйнөнүн кооздугу жөнүндө сөз кылып келгенбиз. Кадимки деп аталган шарттар абдан белгилүү бир температураны жана басымды билдирет. Бирок Күн системасында башка планеталар бар. Такыр башка пейзаждар бар.
Мисалы, Юпитерде метан булуттарындагы аргон туманын жана гелийдин көтөрүлүшүн байкоого болот. Ал жерде рентген нурлары да көп кездешет.
Сатурнда этан тумандары суутек атмосферасын каптайт. Планетанын төмөнкү катмарларында өтө ысык метан булуттарынан алмаз жамгыр жаайт.
Бирок, Юпитердин аскалуу тоңгон ай Каллисто көмүртектерге бай ички океаны бар. Балким, анын тереңинде күкүрт керектөөчү бактериялар жашайт.
Жана бул пейзаждардын ар биринде жарыктын ар кандай беттерде, четтерде, кырларда жана булуттарда ойноосу сулуулукту жаратат.
