Verschil tussen invalshoek en hoek van breking

Belangrijkste verschil - Invalshoek versus hoek van breking
 

De belangrijk verschil tussen de invalshoek en de brekingshoek is de volgorde van de twee hoeken, gemaakt op een media-interface door een golf.

Breking is een eigenschap van golven. Een golf kan verschillende snelheden hebben voor verschillende media. De verandering van snelheid op een grens van een medium veroorzaakt dat een golf breekt. Dit artikel is speciaal gericht op lichtstralen omwille van de eenvoud.

Definitie van Angle of Incidence and Angle of Refraction

Invalshoek is de hoek tussen de normaal op de interface en de invallende straal.

Hoek van breking wordt gedefinieerd als de hoek tussen de normaal op de interface en de gebroken straal. Hoeken kunnen met elke eenheid worden gemeten, maar hier worden graden gebruikt. Laten we eerst even kijken wetten van breking.

1. Incident ray, refracted ray en de normaal op het interface liggen in hetzelfde vlak.
2. Sinus van de invalshoek (i) tot die van de brekingshoek (r) aan de interface blijft in constante relatie. Deze constante wordt de brekingsindex van het tweede medium ten opzichte van het eerste medium genoemd.

Houd de eigenschappen van de reversibiliteit van licht in gedachten. Als we de richting van de lichtstraal eenvoudigweg omkeren door het huidige uiteinde te beschouwen als het begin en het huidige begin als het einde, zal de lichtstraal hetzelfde pad volgen.

Vorming van invalshoek en hoek van breking

Het verschil tussen invallende en gebroken straal hangt af van het feit of de lichtstraal naar de interface komt of de interface verlaat. Stel je een lichtstraal voor als een stroom fotonen. De deeltjesstroom raakt de interface en maakt een bepaalde hoek met de normaal, en zinkt vervolgens in het andere medium en maakt in wezen een andere hoek met de normaal.

De invalshoek kan handmatig worden aangepast, omdat het onafhankelijk is van het medium. Maar de hoek van breking wordt bepaald door de brekingsindices van de media. Meer het verschil tussen brekingsindices, meer het verschil tussen hoeken.

Locatie van invalshoek en hoek van breking ten opzichte van de interface

Als een lichtstraal van medium1 naar medium2 gaat, ligt de invalshoek in het medium1 en de brekingshoek ligt in het medium2 en omgekeerd voor het verwisselen van de media.

Beide hoeken zijn gemaakt met de normaal op het grensvlak van mediums. Afhankelijk van de relatieve brekingsindex kan de gebroken lichtstraal een hoek groter of kleiner maken dan die van invallende lichtstraal.

Waarden van invalshoek en hoek van breking

Refracterend van een zeldzaam tot dichter medium

Elke waarde tussen 0 en 90 graden kan worden toegewezen als de invalshoek, maar de gebroken straal kan geen enkele waarde aannemen als de lichtstraal afkomstig is van het zeldzamere medium. Voor het hele bereik van de invalshoek, bereikt de brekingshoek een maximale waarde die exact gelijk is aan de kritieke hoek die hierna wordt beschreven.

Refracterend van een dichter tot zeldzamer medium

Het bovenstaande is niet geldig voor een situatie waarbij de lichtstraal afkomstig is van een dichter medium. Wanneer we de invalshoek geleidelijk vergroten, zullen we zien dat de brekingshoek ook snel toeneemt totdat een bepaalde waarde van de invalshoek is bereikt. Bij deze kritieke hoek (c) van de invallende straal bereikt gebroken lichtstraal zijn maximale waarde, 90 graden (gebroken straal gaat langs de interface) en verdwijnt voor een moment. Als we proberen de invalshoek verder te vergroten, zien we een plotselinge verschijning van een gereflecteerde straal in het dichtere medium, waarbij dezelfde hoek wordt gemaakt volgens de wetten van reflectie. De invalshoek op dit punt wordt de kritische hoek genoemd en er zal geen breking meer zijn.

Als een samenvatting zou men kunnen zien, hoewel verschillend gecategoriseerd, beide fenomenen zijn slechts een gevolg van de reversibiliteit van licht.

Belangrijk verschil

Het belangrijkste verschil tussen de invalshoek en de brekingshoek is de volgorde van de twee hoeken, gemaakt op een media-interface door een golf.

Afbeelding met dank aan: "Snells law2" van Oleg Alexandrov - ik heb de originele versie geknepen - Geroteerde en geknikte versie van nl: Image: Snells law.svg, dezelfde licentie. (Publiek domein) via burgerij "RefractionReflextion" door Josell7 - Eigen werk. (CC BY-SA 3.0) via burgerij