วันพฤหัสบดีที่ 30 ธันวาคม พ.ศ. 2553

ค่าดรรนีหักเหของตัวกลาง (Refractive index-n) กับการหักเหของคลื่นแสง

         ดรรชนีหักเหของวัสดุ คืออัตราส่วนที่ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าลดลงภายในวัสดุชนิดนั้น (เทียบกับความเร็วในสุญญากาศ) ความเร็วของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในสุญญากาศ c นั้นคงที่เสมอและมีค่าประมาณ 3×108 เมตรต่อวินาที ถ้าคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่หนึ่งมีความเร็วเท่ากับ v ในตัวกลาง
ให้ดรรชนีหักเหของตัวกลางที่ความถี่นั้นมีค่าเท่ากับ
n =\frac{c}{v}
ตัวเลขดรรชนีหักเหนั้นโดยทั่วไปมีค่ามากกว่าหนึ่ง โดยยิ่งวัสดุมีความหนาแน่นมากเท่าไหร่แสงก็จะเดินทางได้ช้าลงเท่านั้น
ถ้ารู้ดรรชนีหักเหของวัสดุสองชนิดที่ความถี่หนึ่งๆ เราสามารถคำนวณมุมที่หักเหที่ผิวระหว่างตัวกลางสองชนิดนั้นได้ด้วยกฎของสเนล (Snell's law)
หรือ            หรือ    

Ex.1 ฉายแสงสีหนึ่งผ่านเข้าไปในผลึกควอร์ตซ์ ดังรูป ปรากฏวัดอัตราเร็วของแสงในผลึกควอร์ตซ์ได้ 1.93 x 108 m/s ถ้าแสงนี้เดินทางในสุญญากาศด้วยอัตราเร็ว 3 x 108 m/s ดรรชนีหักเหของผลึกควอร์ตซ์สำหรับแสงนี้เป็นเท่าไร


วิธีทำ จาก  n = c/v
                                          n = 3 x 108  = 1.554
                                             1.93 x 108     
                               ดรรชนีหักเหของผลึกควอร์ตซ มี ค่า 1.554    

 Ex. 2 แสงเดินทางจากอากาศเข้าสู่ของเหลวทำมุมตกกระทบ 53 องศา เมื่อผ่านเข้าไปในของเหลวแล้วแสงเบี่ยงเบนเกิดมุหักเห 37 องศา จงคำนวณดรรชนีหักเหของของเหลว
วิธีทำ กำหนด มุมตกกระทบ =53 องศา : มุมหักเห = 37 องศา

         จาก      sinq1  = n2       :      โดย   q1  เป็นมุมตกกระทบในอากาศ                    
                          sin q2    n1                       q2   เป็นมุมหักเหในของเหลว            
                                                                    n1  เป็นดรรชนีหักเหของอากาศ
                                                                    n2  เป็นดรรชนีหักเหของของเหลว
                                                                   

                                                 sin53 =  n2       ;     4/5   = n2
                                                 sin37     n1             3/5       1
                                                    
                                                                                  n2 = 4/3
                                   
                                                  ดรรชนีหักเหของของเหลวมีค่า 1.33

   แหล่งข้อมุล : http://th.wikipedia.org/
  
                                                             
                            

1 ความคิดเห็น: