Valon taittuminen (refraction) Optiikka , osa 1
Taittumislaki Valon nopeus tyhjiössä on n. 300 Mm/s, kun se esim. lasissa on n. 200 Mm/s merk. nopeutta tyhjiössä c:llä ja nopeutta väliaineessa v:llä: Määr. väliaineen taitekerroin n = c / v
Lyhimmän optisen tien sääntö Kun valo menee kahden aineen rajapinnan läpi pisteestä A pisteeseen B, sen reitti on sellainen, että sen kulkuaika on minimissään. (nimitys: lyhin optinen tie) Voidaan osoittaa helposti ääriarvolaskulla, että tällöin on voimassa ns. taittumislaki eli Snellin laki: = tulokulma ( tulevan säteen ja rajapinnan normaalin välillä) = taitekulma (taittuvan säteen ja rajapinnan normaalin välillä) n1 , n2 ovat väliaineiden taitekertoimet v1,v2 ovat valon nopeuden väliaineissa
Esim1 Kun valo tulee ilmasta lasiin tulokulmassa = 45 o, laskettava taitekulma . Nopeudet ovat 300Mm/s ja 200 Mm/s. Ratkaisuksi saadaan = 28.1 astetta. Hitaampaan aineeseen tullessa taittuminen tapahtuu siten pinnan normaaliin päin.
Kokonaisheijastus Kun valo tulee hitaammasta nopeampaan aineeseen, esim. lasista ilmaan tai vedestä ilmaan, niin taittuminen tapahtuu normaalista poispäin. Rajakulmaksi r sanotaan kulmaa, jossa taitekulma on 90 astetta, eli taittuva säde etenee rajapintaa pitkin.
Sovellukset Kokonaisheijastava prisma Optinen kuitu Käytetyn lasin taitekerroin on 1.5 => kokonaisheijastuksen rajakulma = 42 astetta Optinen kuitu Valo liikkuu kokonaisheijastuksen avulla häviöttömästi pitkin kuitua. Kuiduilla on runsaasti käyttöä esim. tiedonsiirrossa.