שבירת אור

מתוך אסטרופדיה
גרסה מ־01:55, 7 בינואר 2009 מאת Eran (שיחה | תרומות) (דף חדש: שבירת אור(Light Refraction) שבירת אור (light refraction) מתרחשת כאשר אור עובר מתווך אחד לתווך אחר, למשל כאשר אור עובר מ...)
(הבדל) → הגרסה הקודמת | הגרסה האחרונה (הבדל) | הגרסה הבאה ← (הבדל)
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

שבירת אור(Light Refraction)

שבירת אור (light refraction) מתרחשת כאשר אור עובר מתווך אחד לתווך אחר, למשל כאשר אור עובר מאוויר לזכוכית או כאשר אור חודר מהחלל לאטמוספרה של כדור הארץ (ראה גם: עדשה, שבירת אור באטמוספרה של כדור הארץ).

תופעת השבירה מתרחשת בהתאם לעיקרון פיזיקלי יסודי הנקרא עיקרון הפעולה המינימלית או עיקרון פרמה (Fermat's principle). בין היתר קובע העיקרון, שקרינה אלקטרומגנטית תעבור מנקודה אחת לנקודה שניה במסלול שבו זמן המעבר בין שתי הנקודות הינו הקצר ביותר. היות שבתווכים שונים מהירות האור שונה ונמוכה ממהירות האור בריק (299,792.458 ק"מ לשנייה) אזי האור משנה את כיוון תנועתו על מנת שישלים את הדרך בזמן הקצר ביותר.

באיור הבא, אור נע מנקודה A לנקודה B. באזור הירקרק מהירות האור גדולה ממהירות האור באזור הצהוב. המסלול שבו האור יגמא את הדרך מהנקודה A לנקודה B בזמן הקצר ביותר מתואר ע"י הקו השחור השלם. היחס בין מהירות האור בריק למהירות האור בתווך נקרא מקדם השבירה של החומר או מקדם שבירה (Refraction index) ומסומן באות n. בשל עיקרון הפעולה המינמלי, ניתן להראות כי זווית הכניסה של האור לאזור המחבר בין שני התווכים (a) וזווית היציאה (b), ביחס לאנך למשטח השובר, מקיימות את הנוסחה הבאה הקרויה חוק סנל (Snell law):

n_{1}\sin{\alpha}=n_{2}\sin{\beta}




חוק סנל התגלה ע"י סניליוס ווילברורד ( Willwbrord Snel van Royen) בשנת 1621.

מאחר ומהירות האור בחומר תלויה באורך הגל (היחס המתאר את התלות של מהירות האור בחומר באורך הגל נקרא יחס נפיצה ), אזי מקדם השבירה של החומר גם הוא תלוי באורך הגל. לדוגמא, מקדם השבירה של אור כחול גדול מזה של אור אדום ועל כן זווית השבירה שלו גדולה יותר (תופעה זו גורמת לאברציה כרומטית בטלסקופים, ראה גם: עדשה א-כרומטית).


בטבלה הבאה מובא מקדם השבירה בחומרים שונים ובזכוכיות אופטיות המשמשות לייצור עדשות (לאור צהוב):




גזירה של חוק סנל מעיקרון פרמה

http://scienceworld.wolfram.com/physics/SnellsLaw.html


כלי לחישוב (והצגת גרפים) של מקדם השבירה של תרכובות שונות כתלות באורך גל 

http://henke.lbl.gov/optical_constants/