Muhitlar chegarasida to'lqin xodisalari

Snellius qonunlari

- Snellius qonuni, ikki turli material orasidagi chegaralarning belgilangan burchakdan ko'paytirilgan sincha to'plamlari orasidagi chegaralarning burchaklarini aniqlash uchun ishlatiladi.

- Qonun, bir materialdan boshqa materialga chegarayotgan chegaralarning havosini o'tkazishda o'ziga xos belgilangan sinchaga ega bo'lishini ifodalaydi.
- Snellius qonuni, optika, akustika va elektronika kabi tizimlarda ishlatiladi
Muhitlar chegarasida to'lqin xodisalari, Snellius qonunlari yordamida hisoblanadi. Bu qonunlar, yorug'likning nur yo'nalishi o'zgartirilganda, nur zarrachasi tomonidan ko'rsatilgan yo'nalishda o'tish sinflarining burchaklarining o'zgarishini ta'minlaydi.

Snelliusning sindirish qonuni.

Snellius qonuni nurning (yoki, boshqa to‘lqinlarning) bir muhitdan ikkinchisiga o‘tishidagi sinishi, yoki, boshqacha aytganda, yo‘nalishini o‘zgartirishini bayon qiladi. Masalan, yorug‘lik nuri havo orqali o‘tib kelib, shishaga tushganda, u sinadi va yo‘nalishini o‘zgartiradi. Nur yo‘nalishining o‘zgarishi, ushbu muhitdagi to‘lqin tezligining farq qilishi bilan bog‘liqdir. Siz Snellius qonunini juda oddiy tajriba orqali tekshirib ko‘rishingiz mumkin. Buning uchun, shaffof shisha stakandagi suvga qalamni solib qo‘yib, yon tomondan qarasangiz, qalam sizga sinib qolgandek ko‘rinadi.

Snellius qonuni n1sinθ1= n2sinθ2 formula orqali ifodalanadi. Bu yerda, n1 va n2 mos ravishda, birinchi va ikkinchi muhitning nur sindirish ko‘rsatkichini ifodalaydi. Muhitlarni ajratib turgan chegaraga perpendikulyar va ushbu chegaraga nurning kelib tushish yo‘nalishi orasidagi burchak, tushish burchagi deyiladi va u yuqoridagi formulada θ1 bilan belgilangan. Yorug‘lik nuri birinchi muhitdan ikkinchi muhitga o‘tgach, endilikda muhitlar chegarasiga perpendikulyar chiziqqa nisbatan θ2 burchak ostida tarqaladi. Aynan ushbu burchak sinish burchagi deyiladi. Yorug‘likning sinishi qavariq linzalarda keng qo‘llanadi: unda, o‘zaro parallel yo‘nalgan nurlar linza vositasida bir yo‘nalishga sindiriladi va bir nuqtaga jamlanadi. Bizning ko‘zlarimizda ham shunga o‘xshash tabiiy linza mavjud bo‘lib, unda ham nur sinishi tufayli biz yaqin va olisdagi buyumlarni yaxshi ko‘ra olamiz. Shuningdek, yer qa’rida hosil bo‘lgan seysmik to‘lqinlar ham tarqalish chog‘ida Yer qobig‘idagi turli muhitlar chegarasida sinishga uchraydi va Snellius qonuniga muvofiq, yo‘nalishini o‘zgartiradi. Agar, nur, yoki istalgan to‘lqin, sindirish ko‘rsatkichi kattaroq bo‘lgan muhitda, bu ko‘rsatkich kichikroq bo‘lgan muhitga o‘tayotgan bo‘lsa, ayrim sharoitlarda u sinmasdan, shunchaki akslanib to‘liq orqaga qaytadi. Optik jihatdan ushbu hodisani to‘liq ichki akslanish deyiladi. Bu, ikki muhit chegarasida nurning shu darajada sinishi bo‘ladiki, u to‘liq va butunlay orqaga qaytadi. To‘la ichki akslanish ayrim turdagi optik tolalarda kuzatiladi. Unda, tolaning bir tarafidan kirgan yorug‘lik nuri ushbu tolaga tushgach, to‘liq tutib olinadi va tolaning narigi tarafidan chiqib ketmagunicha, ushlab turiladi. To‘liq ichki akslanish shuningdek, olmos va brilliantlarda ham kuzatiladi. Ular o‘ziga kelib tushgan yorug‘lik nurini kuzatuvchining ko‘zga to‘la akslantiradi va shu sababli, serjilo tovlanib, chiroyli manzara hosil qiladi. Yorug‘likning sinishi qonuni turli davrlarda va turli fiziklar tomonidan bir-biridan bexabar tarzda bir necha marta kashf etilgan bo‘lsa-da, lekin, fanda ushbu qonun Gollandiyalik astronom va matematik Villebrord Snellius (1580-1626) nomi bilan ataladi.

Yorug'likning to'la ichki qaytish hodisasi.

Ma'lumki, yorug'lik nuri ikki muhit chegarasiga tushganda uning bir qismi chegaradan qaytadi. Yana bir qismi esa ikkinchi muhitga sinish bilan o'tadi. Bu holatda nur yorug'likning sinish qonuniga bo'ysunadi:

Bunda: n1 va n2-muhitlarning mos ravishdagi absolut nur sindirish ko'rsatkichlari (optik zichlik); alfa-tushish burchagi; beta-sinish burchagi. Burchaklar chegaraga o'tkazilgan normalga nisbatan olinadi.
Sinish holatlari ham ikki xil bo'ladi:

1. 
   n1>n2, alfabeta.
   

Ko'rinib turibdiki, nur optik zichligi katta bo'lgan muhitdan optik zichligi kichik bo'lgan muhitga o'tganda sinish burchagi katta bo'ladi. Bundan kelib chiqadiki, tushish burchagi oshirilsa, sinish burchagi yanada kattalashaveradi:

Tushish burchagining ma'lum bir qiymatiga kelib esa singan nur ikki muhit chegarasi bo'ylab tarqaladi:

Tushish burchagi chegaraviy burchakdan katta bo'lganda nur ikki muhit chegarasidan to'la ichki qaytadi, ya'ni ikkinchi muhitga umuman o'tmaydi:

To'la ichki qaytish hodisasidan nurtolada (svetovod) yorug'lik signalini uzatishda foydalaniladi. Nurtolaning bir uchidan uzatilgan nur ikkinchi uchidan albatta chiqadi:

Kvars shishali nurtolalar eng sifatlisi hisoblanadi. Kvars shishali nurtolada nur tarqalishi uchun shisha atrofiga ma'lum bir qalinlikda ftor kiritiladi. Natijada bu To'la ichki qaytish tufayli nur suv oqimidan chiqib keta olmaydi. Optik nurtola. qalinlikda optik zichlik kamayadi. O'zakda esa optik zichlik katta bo'lib qoladi:

Kvars shishali nurtolalar qimmatlik qilgani uchun ko'proq polimer asosidagi nurtolalar ishlatiladi. Nurtola asosida optik kabellar yasaladi. Nurtolalar aloqa kabellarida, meditsinada va texnikada keng miqyosda foydalaniladi. Shu jumladan kundalik turmushda ham foydalaniladi

Snellius qonunlariga asoslangan optik texnologiyalar, shu jumladan fibro-optiklar (fiber optics), laserlar va optik mikroskoplar kabi vositalar yaratishda amalga oshiriladi.