균열은 불규칙한 반사, 전체 내부 반사 및 유리 내부의 빛의 조합으로 인해 불투명 한 반투명으로 보입니다.
안경을 부러 뜨린 적이 있다면 유리의 금이 간 가장자리가 짙은 회색과 불투명하게 보인다는 것을 알았습니다. 사실, 오픈 프레임 안경을 착용하면 유리의 바닥 가장자리가 균열이 없어도 녹색 기본이라는 것을 알았습니다.
이것은 유리 통치자, 창 및 스마트 폰 화면에서도 발생합니다. 유리뿐만 아니라 단단한 투명 플라스틱 (스마트 폰의 스크린 가드와 같은)도 동일한 현상을 나타냅니다.
그러나 왜 이런 일이 발생합니까? 유리가 모든 방향으로부터 투명하지 않아야합니까?
답은 질문 자체, 즉“방향”에 있습니다. 그러나 바로 뛰어 들기 전에 먼저 빛의 행동에 대한 기본 사항을 먼저 이해해야합니다.
기하학적 광학의 기본
1) 빛의 반사
빛이 반짝이는 표면에 부딪 치면 같은 방향으로 튀어 오릅니다. 이것은 반사라고합니다. 간단한 지오메트리를 사용하여보다 정확하게 정의 할 수 있습니다.
거울에서 반사의 기하학적 표현
빛의 광선이 평면 표면에 부딪친다고 상상해보십시오. 표면과 광선 사이의 접촉 지점에서 평면에 수직 인 선을 그립니다. 이 라인은 정상이라고합니다. 빛의 광선이 평면 표면에 부딪 치면 정상과 약간의 각도를 만듭니다. 이것을 발병 각도라고합니다 . 빛이 표면에서 튀어 나오면 반사 된 광선은 또한 정상과 약간의 각도를 만듭니다. 그 각도를 반사각 이라고합니다 .
반사의 경우, 발생의 각도와 반사 각도는 항상 동일합니다.
2) 빛의 굴절
빛이 유리와 같은 투명한 물체에 부딪 치면 해당 물체를 통해 움직이고 다른 쪽에서 나옵니다. 그러나 이미지는 깨진 것 같습니다 유리 경계와 주변 매체에서.
이것을 굴절이라고하며 간단한 지오메트리를 사용하여보다 정확하게 설명 할 수 있습니다.
빛 굴절의 기하학적 표현. 굴절 각도는 입사각보다 적습니다. 따라서 바닥의 배지는 그 위의 매체보다 밀도가 높습니다.
빛의 광선이 공기를 통해 전파되고 두꺼운 유리 슬래브를 쳤다고 가정합니다. 슬래브와 광선 사이의 접촉 지점에서 유리 슬래브에 수직 인 선을 그립니다. 이것을 정상이라고합니다. 광선이 유리 슬래브에 부딪 치면 정상과 각도를 만듭니다. 이것을 발병 각도라고합니다 .
슬래브를 때린 후, 광선은 슬래브로 들어가서 이동합니다. 슬래브 내부 의이 광선을 굴절 광선이라고합니다. 굴절 된 광선과 정상 사이의 각도는 굴절 각도 이라고합니다. .
굴절 중에 발생률과 굴절 각도는 결코 같지 않습니다.
모든 매체에는 광학 밀도 라는 속성이 있습니다 . 광학 밀도는 해당 재료의 빛의 속도에 대한 아이디어를 제공합니다. 진공에서의 빛 속도에 대한 재료의 빛 속도의 비율을 굴절률 이라고합니다. . 굴절률이 클수록 빛의 속도가 느려서 광학 밀도가 커집니다.
, 여기서 v =매체에서 빛의 속도
c =진공에서의 빛의 속도
n =배지의 굴절률
매체의 빛 속도가 진공의 빛의 속도보다 느리면, 그 배지는 공기보다 광학적으로 밀도가 높다고합니다.
다른 굴절 지수를 가진 두 개의 미디어에서 빛이 이동한다면 snell의 법칙 유용한 관계를 제공합니다.
, 여기서 n1, n2 =각각 미디어 1과 2의 굴절률
=발생 각도
=굴단 각도
Snell의 법칙은 굴절 각도를 측정하여 알려지지 않은 물질의 굴절 지수를 계산하는 데 매우 유용합니다.
3) 총체 내부 반사
광학적으로 밀도가 높은 매체에서 광학적으로 희귀 한 매체로 이동할 때, 발생각이 임계 각도보다 큰 경우, 임계 각도, 그런 다음 광선은 굴절을 겪지 않고 원래 매체쪽으로 다시 반사됩니다. 이 현상을 총 내부 반사라고합니다 .
밀도가 높은 매체 내부에서는 입사각이 임계 각도라고하는 임계 값보다 크게되면 광선은 내부적으로 반사됩니다. 크레딧 :클래스 XII-Part II의 NCERT 물리 교과서, 9 장, 320 페이지, 그림. 9.12
빛의 흡광도
빛이 매체를 통해 전파 될 때마다 시간이 지남에 따라 강도가 감소합니다. 예를 들어, 횃불의 빔은 사라지고 보이지 않기 전에 지금까지 도달 할 수 있습니다. 이것은 빛이 주변의 문제와 상호 작용하기 때문에 발생하며,이 빛의 일부는이 상호 작용의 결과로 흡수됩니다.
유사하게, 빛이 유리를 통해 움직일 때, 일부 에너지가 흡수되어 굴절 파의 강도가 감소합니다. 유리가 충분히 두껍다면 가벼운 것은 유리 내부에서 장거리 이동해야합니다. 따라서, 광의 상당 부분이 흡수되고, 사고 광선의 강도와 비교하여 출현 광선의 강도가 감소된다. 물질이 빛을 얼마나 많이 흡수하는지 Beer-Lambert 's Law .
출현 빛의 강도, i :
, 여기서 io =입사 빔의 강도
l = 흡수 배지 내부의 빛으로 이동하는 거리
c =흡수 분자의 몰 농도, 이온
=어금니 흡수 계수 (매체의 흡수 용량에 대한 아이디어를 제공)
따라서 유리 길이가 클수록 출현 광선의 강도가 줄어 듭니다.
강도가있는 입사광 ( io )는 용액에 부분적으로 흡수되어 강도가 감소한 빛의 출현을 초래합니다 ( i ). 파란색 용액은 유리로 대체되어 유리로 인한 흡광도를 얻을 수 있습니다. (사진 크레딧 :Petrroudny43/ Shutterstock
왜 유리의 균열이 불투명 해 보이는지
이제 우리는 매체 내부의 빛의 행동에 대한 아이디어를 얻었으므로 답을 논의 해 봅시다.
빛이 갈라진 유리 가장자리에 부딪 치면 다음은 다음과 같습니다.
유리와 같은 투명한 표면에서도 항상 약간의 반사가 있습니다. 유리의 균열은 거친 가장자리를 노출시킵니다. 이 거친 가장자리에 광선이 발생하면 빔은 여러 방향으로 분할되어 여러 방향으로 반사됩니다. 이러한 반사 광선은 명확한 이미지를 형성 할 수없는 방식으로 방해합니다. 이것을 불규칙 반사라고합니다.
빛의 일부는 유리로 들어갑니다. 깨진 가장자리를 통해 빛이 들어 오면 전체 내부 반사로 인해 일부 광선이 내부에 갇히게됩니다. 이는 유리 내부의 발병 각도가 임계 각도보다 크다는 방식으로 광선이 움직이기 때문입니다.
따라서 빛은 유리에서 나올 수 없습니다. 빛이 내부에 갇히기 때문에 부러진 유리 뒤에 영역이 가시성이 없습니다. 결과적으로, 유리 영역의 투명성이 줄어 듭니다.
빛의 일부는 갇혀 있으므로 흡수됩니다. 경로 길이가 길수록 ( l ) 광선은 유리 내부에 소비해야할수록 흡수량이 커집니다. 이것은 빛의 강도를 감소시켰다 ( i )는 또한 균열의 불투명도를 증가시킨다. 유리의 몰 흡수 계수가 클수록 ( ), 빛의 흡수가 커집니다.
따라서, 균열은 불규칙한 반사, 전체 내부 반사 및 유리 내부의 흡수의 조합으로 인해 불투명 한 반투명으로 보입니다!
