Tärkein ero - Tulokulma vs. taittokulma
Tärkein ero tulokulman ja taittokulman välillä on kahden kulman peräkkäinen järjestys, jonka media-rajapinnassa tekee aalto.
Taittuminen on aaltojen ominaisuus. Aallolla voi olla eri nopeudet eri väliaineille. Nopeuden muutos väliaineen rajalla aiheuttaa aallon taittumisen. Tämä artikkeli on keskittynyt erityisesti valonsäteisiin yksinkertaisuuden vuoksi.
Mittauskulma ja taittokulma
Tulokulma on rajapinnan normaalin ja tulevan säteen välinen kulma.
Taitekulma määritellään rajapinnan normaalin ja taitetun säteen välisenä kulmana. Kulmat voidaan mitata millä tahansa yksiköllä, mutta tässä käytetään astetta. Katsotaanpa ensin vilkaisu taittumisen lakeihin.
- Tuleva säde, taittunut säde ja rajapinnan normaali ovat samassa tasossa.
- Rajapinnan tulokulman (i) ja taittokulman (r) sini pysyy vakiona. Tätä vakiota kutsutaan toisen väliaineen taitekertoimeksi suhteessa ensimmäiseen väliaineeseen.
Pidä mielessä valon palautuvuuden ominaisuus. Jos käännämme yksinkertaisesti valonsäteen suunnan katsomalla nykyisen pään aloitukseksi ja nykyisen alun lopuksi, valonsäde seuraa samaa polkua.
Tulokulman ja taittokulman muodostuminen
Ero tapahtuneen ja taittuneen säteen välillä riippuu siitä, tuleeko valonsäde rajapinnalle vai poistuuko rajapinnalta. Kuvaa valonsäde fotonivirrana. Hiukkasvirta osuu rajapintaan muodostaen tietyn kulman normaalin kanssa, ja uppoaa sitten toiseen väliaineeseen, jolloin olennaisesti eri kulma normaalin kanssa.
Tulokulmaa voidaan muuttaa manuaalisesti, koska se on riippumaton väliaineesta. Mutta taitekulma määritetään väliaineen taitekertoimilla. Enemmän taitekerrointen välistä eroa, enemmän eroa kulmien välillä.
Tulokulman ja taittokulman sijainti suhteessa rajapintaan
Jos valonsäde siirtyy väliaineesta1 väliaineeseen2, tulokulma on väliaineessa1 ja taitekulma on väliaineessa2 ja päinvastoin väliaineiden vaihtamiseksi.
Molemmat kulmat tehdään normaalin kanssa väliaineiden rajapinnalla. Suhteellisen taitekertoimen mukaan taittunut valonsäde voi tehdä kulman, joka on suurempi tai pienempi kuin tulevan valonsäteen kulma.
Tulokulman ja taittokulman arvot
Taittuu harvinaisemmasta tiheämpään väliaineeseen
Mikä tahansa arvo välillä 0-90 astetta voidaan määrittää tulokulmaksi, mutta taitettua sädettä ei voida ottaa arvoksi, jos valonsäde tulee harvinaisemmasta väliaineesta. Taittokulma saavuttaa koko tulokulman alueen maksimiarvon, joka on täsmälleen sama kuin seuraavassa kuvattu kriittinen kulma.
Taittuu tiheämmästä harvinaisempaan väliaineeseen
Edellä mainittu ei päde tilanteeseen, jossa valonsäde tulee tiheämmästä väliaineesta. Kun kasvatamme tulokulmaa asteittain, näemme, että taittokulma kasvaa myös nopeasti, kunnes tulokulman tietty arvo saavutetaan. Tässä tulevan säteen kriittisessä kulmassa (c) taittunut valonsäde saavuttaa maksimiarvonsa, 90 astetta (taittunut säde kulkee rajapintaa pitkin) ja katoaa hetkeksi. Jos yritämme lisätä tulokulmaa edelleen, näemme siellä äkillisen heijastuneen säteen ilmestymisen tiheämmässä väliaineessa, mikä tekee saman kulman heijastuslakien mukaisesti. Tässä kohdassa olevaa kulmaa kutsutaan kriittiseksi kulmaksi, eikä taittoa enää tule.
Yhteenvetona voidaan todeta, että vaikka ne on luokiteltu eri tavoin, molemmat ilmiöt ovat vain seurausta valon palautuvuudesta.
Keskeinen ero
Tärkein ero tulokulman ja taittokulman välillä on kahden kulman peräkkäinen järjestys, jonka media-rajapinnassa tekee aalto.
Kuva Kohteliaisuus: Oleg Alexandrovin”Snells law2” - muutin juuri alkuperäistä - käännetty ja muutettu versio en: Kuva: Snells law.svg, sama lisenssi. (Public Domain) Commonsin kautta Josell7: n RefractionReflextion - Oma työ. (CC BY-SA 3.0) Commonsin kautta
