Nun, da wir Experten sind, wie Licht gebrochen wird, wenn es von Luft zu Wasser geht, können wir das, was wir wissen, auf generalisierte Wellen ausdehnen, die durch jedes Medium gehen. Solange wir den Brechungsindex kennen, sollten wir in der Lage sein, den Weg einer Welle durch einige komplizierte Schichtstrukturen zu beschreiben. (Sehen Sie, wohin wir hier gehen? Die Erde kann als ein großes Stück Material betrachtet werden, das aus Schichten besteht, durch die seismische Wellen verlaufen.,)

Snells Gesetz beschreibt die Brechung einer Welle, die durch zwei Materialien geht, die die Welle mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten übertragen:

Die obige Formel besagt, dass, wenn eine Welle von Material 1 zu Material 2 übergeht, das Verhältnis der Sinus der Einfallswinkel und der Brechungswinkel (θ1 und θ2) eine konstante Zahl ist und diese konstante Zahl gleich dem Verhältnis der Sendegeschwindigkeiten der beiden Materialien ist.materialien (v1 und v2) sowie das umgekehrte Verhältnis der Brechungsindizes der beiden Materialien (n1 und n2).,

Ein Diagramm dessen, was diese Formel grafisch bedeutet, ist unten dargestellt.

In der obigen Abbildung geht ein Lichtstrahl von Luft zu Wasser. Es tritt mit einem Einfallswinkel θ1 in das Wasser ein und ist zur normalen (gepunkteten Linie) hin gebogen, so dass der Brechungswinkel θ2 ist. Das Verhältnis der Sinus der Winkel ist gleich dem Verhältnis der Übertragungsgeschwindigkeiten der beiden Materialien (v1 und v2) und dem umgekehrten Verhältnis ihrer Brechungsindizes.

Hoffentlich klingelt das aus dem Laborexperiment, das wir gerade gemacht haben!, In unserem Versuch, unsere beiden Materialien wurden Luft und Wasser wie in der Abbildung oben. Luft hat einen Brechungsindex von 1 (n1 = 1) und Wasser einen Brechungsindex von 1,33 (n2 = 1,33).

Nitpicker Alert

Okay, eigentlich hat ein Vakuum einen Brechungsindex von 1. Luft bei Raumtemperatur, Druck und Luftfeuchtigkeit hat einen Brechungsindex von etwa 1.0003. Sie müssten ein experimentelles Setup mit etwas mehr Präzision entwerfen als das, was wir getan haben, um diese Diskrepanz zu beheben.,

Dies bedeutet, dass wir das Snell-Gesetz verwenden und berechnen können, dass der Sinus des Einfallswinkels sin(θ1) geteilt durch den Sinus des Brechungswinkels sin(θ2) immer gleich dem Verhältnis der beiden Brechungsindizes ist, 1,33/1. Dies haben wir in unserem Experiment bestätigt. Yay! Wissenschaft funktioniert!

Dies bedeutet auch, dass wir wissen, dass das Verhältnis der Lichtgeschwindigkeit durch Luft zur Lichtgeschwindigkeit durch Wasser gleich 1,33 ist.

Quiz!

Die Lichtgeschwindigkeit durch Luft beträgt 3 x 108 m / s. Was ist die Lichtgeschwindigkeit durch Wasser?,

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ANTWORT:

Die Lichtgeschwindigkeit durch Wasser beträgt etwa 2,26 x 10^8 m / s. Ich habe diese Antwort erhalten, indem ich 3 x 10^8 durch 1,33 geteilt habe.