הבדל מפתח – זווית נפילה לעומת זווית שבירה
ההבדל העיקרי בין זווית הפגיעה וזווית השבירה הוא הסדר הרציף של שתי הזוויות, שנוצר בממשק מדיה על ידי גל.
שבירה היא תכונה של גלים. לגל יכולות להיות מהירויות שונות עבור מדיומים שונים. שינוי המהירות בגבול של תווך גורם לשבירת גל. מאמר זה מתמקד במיוחד בקרני אור, למען הפשטות.
הגדרה של זווית נפילה וזווית שבירה
זווית נפילה היא הזווית בין הנורמלי בממשק לקרן התקפית.
זווית השבירה מוגדרת כזווית בין הנורמלי בממשק לקרן השבורה. ניתן למדוד זוויות בכל יחידה, אבל כאן משתמשים במעלות. תחילה נסקור את חוקי השבירה.
- קרן תקרית, קרן נשברת והנורמלי בממשק שוכנים באותו מישור.
- סינוס של זווית הפגיעה(i) לזו של זווית השבירה(r) בממשק נשאר ביחס קבוע. קבוע זה נקרא מקדם השבירה של המדיום השני ביחס למדיום הראשון.
זכור את המאפיין של הפיכות האור. אם פשוט נהפוך את הכיוון של קרן האור על ידי התחשבות בקצה הנוכחי כהתחלה ובהתחלה הנוכחית כסוף, קרן האור תעקוב אחר אותו נתיב.
היווצרות זווית נפילה וזווית שבירה
ההבדל בין קרן תקרית לקרן נשברת תלוי בעובדה האם קרן האור מגיעה לממשק או עוזבת את הממשק. דמיין קרן אור כזרם של פוטונים. זרם החלקיקים פוגע בממשק יוצר זווית מסוימת עם הנורמלי, ואז שוקע לתוך המדיום האחר בעצם יוצר זווית שונה עם הנורמלי.
ניתן לשנות את זווית ההתרחשות באופן ידני מכיוון שהיא בלתי תלויה במדיום. אבל זווית השבירה מוגדרת על ידי מדדי השבירה של המדיה. יותר ההבדל בין מדדי השבירה, יותר ההבדל בין זוויות.
מיקום של זווית נפילה וזווית השבירה ביחס לממשק
אם קרן אור עוברת ממדיום1 לבינוני2, זווית הפגיעה נמצאת במדיום1 וזווית השבירה נמצאת במדיום2 ולהיפך להחלפת המדיומים.
שתי הזוויות נעשות עם הנורמלי בממשק של מדיומים. בהתאם לאינדקס השבירה היחסי, קרן האור השבורה עשויה ליצור זווית גדולה או קטנה מזו של קרן האור הנכנסת.
ערכי זווית נפילה וזווית שבירה
שבירה ממדיום נדיר יותר לצפוף יותר
ניתן להקצות כל ערך בין 0 ל-90 מעלות בתור זווית הפגיעה, אך לא ניתן לקחת את הקרן השבורה בשום ערך אם קרן האור מגיעה מהמדיום הנדיר יותר. עבור כל הטווח של זווית הפגיעה, זווית השבירה מגיעה לערך מרבי זהה לחלוטין לזווית הקריטית המתוארת בהמשך.
שבירה ממדיום צפוף לנדיר יותר
האמור לעיל אינו תקף למצב שבו קרן האור מגיעה ממדיום צפוף יותר. כאשר נגדיל את זווית האירוע בהדרגה, נראה שגם זווית השבירה גדלה במהירות עד שמגיעים לערך מסוים של זווית האירוע. בזווית קריטית זו (c) של הקרן הפוגעת, קרן האור השבורה משיגה את הערך המרבי שלה, 90 מעלות (קרן השבירה עוברת לאורך הממשק) ונעלמת לרגע. אם ננסה להגדיל עוד יותר את זווית האירוע, שם נראה הופעה פתאומית של קרן משתקפת במדיום הצפוף יותר, מה שיוצר את אותה זווית לפי חוקי ההשתקפות.זווית האירוע בנקודה זו נקראת הזווית הקריטית, ולא תהיה יותר שבירה.
לסיכום, אפשר היה לראות, אם כי מסווגות אחרת, שתי התופעות הללו הן רק תוצאה של הפיכות האור.
הבדל מפתח
ההבדל העיקרי בין זווית הפגיעה וזווית השבירה הוא הסדר הרציף של שתי הזוויות, שנוצר בממשק מדיה על ידי גל.
תמונה באדיבות: "Snells law2" מאת אולג אלכסנדרוב - זה עתה שיפצתי את המקור - גרסה מסובבת ומשופצת של en:Image:Snells law.svg, אותו רישיון. (Public Domain) דרך Commons "RefractionReflextion" מאת Josell7 - עבודה משלו. (CC BY-SA 3.0) דרך Commons
