W tym artykule omówimy wpływ załamania na częstotliwość, w jaki sposób załamanie wpływa na częstotliwość, ze szczegółowymi faktami.
Gdy fala rozchodzi się z jednego ośrodka do drugiego, zmienia się prędkość fali, a zatem zmienia się również długość fali. Dzięki temu fala zmienia kierunek propagacji tworząc kąt załamania.
Co to jest załamanie?
Długość fali światła, dźwięku lub jakichkolwiek wibracji, które przechodzą wewnątrz ośrodka, nazywana jest załamaniem.
Podczas załamania kierunek fali zmienia się i rozchodzi pod kątem załamania w zależności od gęstości, temperatury i gradientu ciśnienia ośrodka.
Czytaj więcej na Rodzaje załamania: analiza porównawcza.
Czy załamanie wpływa na częstotliwość?
Fala o określonej amplitudzie rozchodząca się z dwóch różnych mediów, amplituda długości fali jest zmienna w zależności od gęstości ośrodka, przez który się przemieszcza.
Jeśli fala przemieszcza się od ośrodka rzadszego do gęstszego, prędkość fali maleje, a amplituda długości fali również maleje. To samo jest odwrócone, gdy fala przemieszcza się z gęstszego do rzadszego ośrodka.
Prędkość fali dana jest równaniem
Prędkość = częstotliwość * długość fali
v=f*λ
Gdzie v jest prędkością fali
f jest częstotliwością fali
λ to długość fali
Wraz ze wzrostem lub spadkiem prędkości fali, długość fali również odpowiednio wzrasta lub maleje, a zatem częstotliwość fali pozostaje bez zmian.
Rozważ falę podróżującą z dwóch różnych mediów. Niech n2>n1, to drugie medium będzie gęstsze niż medium 1.
Gdy fala rozchodzi się z ośrodka 1 o współczynniku załamania n1 do średniej 2 o współczynniku załamania n2, prędkość fali maleje, ponieważ ośrodek 2 jest gęstszy niż ośrodek 1, a amplituda fali również się zmniejsza. Ponownie, gdy fala przechodzi z powrotem do poprzedniego ośrodka, czyli od ośrodka gęstszego do rzadszego, długość fali i prędkość fali wzrastają z powrotem. W tym procesie częstotliwość występowania węzłów fali pozostaje taka sama.
Czytaj więcej na Co to jest częstotliwość oscylacji: ciekawe fakty i często zadawane pytania.
Czy wskaźnik załamania wpływa na częstotliwość?
Współczynnik załamania określa kąt załamania światła podczas przechodzenia z jednego ośrodka do drugiego.
Prędkość fali w ośrodku zależy od współczynnika załamania tego ośrodka, ale częstotliwość fali pozostaje niezależna od współczynnika załamania.
Współczynnik załamania ośrodka określa równanie jako
n=c/v
Gdzie n jest współczynnikiem załamania ośrodka
c to prędkość światła, c=3*108m / s
v to prędkość światła w medium
Jeśli prędkość światła spada podczas rozchodzenia się z ośrodka, oznacza to, że współczynnik załamania światła jest większy niż 1.
W próżni prędkość światła pozostaje taka sama, a zatem współczynnik załamania próżni wynosi jeden, a promień światła przemieszcza się o 180 stopni.0 kąt.
Jeśli współczynnik załamania ośrodka jest większy niż 1, długość fali zmniejsza się; a podczas podróży od gęstszego do rzadszego ośrodka długość fali wzrasta, ale częstotliwość fali pozostaje taka sama.
Czytaj więcej na Współczynnik załamania światła.
Czy częstotliwość ma wpływ na załamanie?
Częstotliwość fali nie zmienia się po załamaniu.
Współczynnik załamania fali jest wprost proporcjonalny do przenikalności medium i określa, jak szybko fala może przejść przez medium. Przenikalność elektryczna zależy od częstotliwości długości fali w medium.
O przenikalności cieplnej ośrodka możemy mówić na podstawie gęstości, która w istotny sposób decyduje o prędkości fali w ośrodku. W rzadszym ośrodku przenikalność elektryczna będzie większa, ponieważ częstotliwość światła będzie się zmniejszać wraz ze wzrostem długości fali. Prędkość fali wzrośnie, stąd kąt załamania będzie większy.
W ośrodku o mniejszej przenikalności częstotliwość fali rozchodzącej się z ośrodka będzie większa, stąd długość fali będzie mniejsza, prędkość fali zmniejszy się, a fala załamie się pod mniejszym kątem. Tak jest w przypadku gęstszego medium.
Dlaczego załamanie nie wpływa na częstotliwość?
Częstotliwość fali rozchodzącej się z różnych mediów nie zmienia się.
Energia fali jest zachowywana przed i po załamaniu, co oznacza, że częstotliwość fali pozostaje niezmieniona.
Energia związana z falą jest dana równaniem
E=hf=hv/λ
Gdy prędkość fali wzrasta lub maleje w zależności od przenikalności medium, długość fali również odpowiednio wzrasta lub maleje, a zatem częstotliwość pozostaje niezmieniona.
Prędkość jest wprost proporcjonalna do długości fali rozchodzącej się w przestrzeni. Podczas propagacji z ośrodków o różnych gęstościach prędkość, amplituda, a co za tym idzie długość fali są różne, ale liczba fal występujących w jednostce czasu pozostaje taka sama nawet po załamaniu.
Czytaj więcej na Czy światło może zginać się na rogach? Ważne często zadawane pytania.
Czy częstotliwość wpływa na kąt załamania?
Kąt załamania zależy od zmiany prędkości fali zmieniającej się podczas przemieszczania się z jednego ośrodka do drugiego.
W zależności od gęstości ośrodka prędkość fali zmienia się i odchyla pod określonym kątem przy załamaniu.
Rozważmy, że fala świetlna rozchodzi się z powietrza do szkła, wtedy współczynnik załamania ośrodka jest określony przez prawo Snella jako
npowietrze/nszkło= grzechθr/ grzechθi
Współczynnik załamania jest wprost proporcjonalny do prędkości fali w różnych ośrodkach podczas propagacji, a następnie
npowietrze/nszkło=v2/v1
Stąd,
v2/v1= grzechθr/ grzechθi
Kąt załamania zależy od prędkości światła po załamaniu, a kąt padania zależy od prędkości padającego światła.
Ponieważ prędkość jest iloczynem długości fali i częstotliwości, możemy napisać
v2/v1= λ2f/ λ1f
Częstotliwość światła pozostaje taka sama po załamaniu, dlatego
v2/v1= λ2f/ λ1f
To jest,
grzechr/ grzechθi=v2/v1= λ2/ λ1
Dla stałej długości fali prędkość fali wzrośnie poprzez zwiększenie częstotliwości fali, a po załamaniu fala załamie się pod większym kątem. Jeśli częstotliwość jest mniejsza, to prędkość fali zostanie wydedukowana, a kąt załamania będzie mniejszy.
Czytaj więcej na Lustro sferyczne | Wszystkie ważne koncepcje i ponad 10 często zadawanych pytań.
Często Zadawane Pytania
Czy długość fali światła zmienia się w próżni?
Długość fali światła bezpośrednio odpowiada prędkości światła.
Prędkość światła nie zmienia się podczas podróży w próżni, czyli v=c, stąd współczynnik załamania światła n=c/v=1. Ponieważ v pozostaje stałe, długość fali również jest stała.
Czy temperatura wpływa na załamanie światła?
Załamanie światła zależy od współczynnika załamania, gęstości, przenikalności medium, a także temperatury.
Wraz ze wzrostem temperatury spada gęstość medium i wzrasta prędkość fali w medium. W związku z tym załamany promień zostanie odchylony, tworząc większy kąt z normalnym.
Przeczytaj także:
- Wpływ długości fali na refrakcję
- Efekt Dopplera dla światła
- Wpływ załamania światła na długość fali
- Efektor końcowy robota
- Przykłady efektu Dopplera
- Skutki zubożenia warstwy ozonowej
Cześć, jestem Akshita Mapari. Zrobiłem mgr. w fizyce. Pracowałem przy projektach takich jak Modelowanie numeryczne wiatrów i fal podczas cyklonu, Fizyka zabawek i zmechanizowanych maszyn dreszczowych w parkach rozrywki w oparciu o mechanikę klasyczną. Ukończyłem kurs na Arduino i zrealizowałem kilka mini projektów na Arduino UNO. Zawsze lubię odkrywać nowe obszary w dziedzinie nauki. Osobiście uważam, że nauka jest bardziej entuzjastyczna, gdy uczy się ją kreatywnie. Poza tym lubię czytać, podróżować, brzdąkać na gitarze, identyfikować skały i warstwy, fotografować i grać w szachy.