Avainero – tulokulma vs taitekulma
Avainero tulokulman ja taitekulman välillä on näiden kahden kulman peräkkäinen järjestys, jotka a alto muodostaa mediarajapinnassa.
Taittuminen on a altojen ominaisuus. Aallolla voi olla eri nopeus eri väliaineille. Nopeuden muutos väliaineen rajalla saa aallon taittumaan. Tämä artikkeli keskittyy erityisesti valonsäteisiin yksinkertaisuuden vuoksi.
Tulemiskulman ja taitekulman määritelmä
Tuottokulma on rajapinnan normaalin ja tulevan säteen välinen kulma.
Taitekulma määritellään rajapinnan normaalin ja taittuneen säteen väliseksi kulmaksi. Kulmat voidaan mitata millä tahansa yksiköllä, mutta tässä käytetään asteita. Katsotaanpa ensin taittumislakeja.
- Tuleva säde, taittuva säde ja rajapinnan normaali ovat samassa tasossa.
- Tuottokulman(i) sini taitekulman(r) kanssa rajapinnassa pysyy vakiossa suhteessa. Tätä vakiota kutsutaan toisen väliaineen taitekertoimeksi suhteessa ensimmäiseen väliaineeseen.
Pidä mielessä valon palautuvuuden ominaisuus. Jos yksinkertaisesti käännämme valonsäteen suunnan päinvastaiseksi pitämällä nykyistä loppua alkuna ja nykyistä alkua loppuna, valonsäde seuraa samaa polkua.
Tulemis- ja taitekulman muodostuminen
Ero tulevan ja taittuneen säteen välillä riippuu siitä, tuleeko valonsäde rajapintaan vai lähteekö se rajapinn alta. Kuvittele valonsäde fotonivirtana. Hiukkasvirta osui rajapintaan muodostaen tietyn kulman normaalin kanssa ja uppoaa sitten toiseen väliaineeseen muodostaen olennaisesti erilaisen kulman normaalin kanssa.
Tulemiskulmaa voidaan muuttaa manuaalisesti, koska se on väliaineesta riippumaton. Mutta taitekulman määrittelevät väliaineen taitekertoimet. Mitä enemmän eroa taitekertoimien välillä, sitä enemmän eroa kulmien välillä.
Tulemiskulman ja taitekulman sijainti suhteessa rajapintaan
Jos valonsäde siirtyy väliaineesta1 keskiaineeseen2, tulokulma on väliaineessa1 ja taitekulma väliaineessa2 ja päinvastoin väliaineiden vaihdon os alta.
Molemmat kulmat on tehty normaalilla välineiden rajapinnassa. Suhteellisesta taitekertoimesta riippuen taittunut valonsäde voi muodostaa kulman, joka on suurempi tai pienempi kuin tuleva valonsäde.
Tulemiskulman ja taitekulman arvot
Taittuu harvinaisemmasta tiheämpään väliaineeseen
Mikä tahansa arvo välillä 0 - 90 astetta voidaan määrittää tulokulmaksi, mutta taittuneelle säteelle ei voida ottaa arvoa, jos valonsäde tulee harvinaisemmasta väliaineesta. Koko tulokulman alueella taitekulma saavuttaa maksimiarvon, joka on täsmälleen sama kuin seuraavaksi kuvattu kriittinen kulma.
Taittuu tiheämästä harvinaisempaan väliaineeseen
Yllä oleva ei päde tilanteessa, jossa valonsäde tulee tiheämästä väliaineesta. Kun lisäämme tulokulmaa asteittain, näemme myös taitekulman kasvavan nopeasti, kunnes saavutetaan tietty tulokulman arvo. Tässä tulevan säteen kriittisessä kulmassa(c) taittunut valonsäde saavuttaa maksimiarvonsa, 90 astetta (taittunut säde kulkee rajapintaa pitkin) ja katoaa hetkeksi. Jos yritämme kasvattaa tulokulmaa entisestään, näemme siellä äkillisen heijastuneen säteen ilmestymisen tiheämmässä väliaineessa, mikä tekee saman kulman heijastuslakien mukaan. Tulokulmaa tässä pisteessä kutsutaan kriittiseksi kulmaksi, eikä taittumista enää tapahdu.
Tiivistelmänä voidaan todeta, että vaikka nämä molemmat ilmiöt on luokiteltu eri tavalla, ne ovat vain seurausta valon palautuvuudesta.
Avainero
Avainero tulokulman ja taitekulman välillä on näiden kahden kulman peräkkäinen järjestys, jotka a alto muodostaa mediarajapinnassa.
Kuva: "Snells law2", Oleg Aleksandrov - Säädin juuri alkuperäistä - Kierretty ja muokattu versio tiedostosta en:Image:Snells law.svg, sama lisenssi. (Public Domain) Commonsin kautta Josell7:n "RefractionReflextion" - Oma työ. (CC BY-SA 3.0) Commonsin kautta
