빛을 구부리는 방법?

일반적인 상황에서 빛은 직선으로 이동하지 않습니다. 우리가 일반적으로 만나는 것들에서 그렇게합니다.)

하나의 경우, 빛은 실제로 파동이며 거의 독립적으로 전파되는 광선으로 구성되어 있다고 생각할 수 있습니다. 이것은 빛의 파장이 전파되는 거리보다 훨씬 작을 때 발생하며, 일반적으로 빛의 경우 (가시 범위의 파장이 $ 0.4 $ ~ $ 0.7 \, \ mu \ textrm {m} $)이지만 반드시 그런 것은 아닙니다. 무선파 및 나노 입자가 관련되었을 때 .

여기에서 단파장 제한, 파동 전파는 광선 전파 (전자의 특수하고 근사한 경우)로, 특히 Fermat의 원리 를 제공합니다. 빛의 수학적 설명.이 원칙은 $ A $에서 시작하여 $ B $에서 끝나는 광선이 이동 시간을 최소화하는 경로를 따를 것입니다. $$ S = \ int_A ^ B n (s) \ textrm {d} s , $$ 여기서 $ n (s) $는 경로를 따라 (공간적으로 의존 할 수있는) 굴절 인덱스입니다.

동종 매체의 경우 실제로 전파를위한 직선을 제공합니다. 둘 사이의 평면 인터페이스의 경우 다른 매체는 Snell의 굴절 법칙 을 제공하며 반사도 설명합니다. (그러나 진동하는 전기장으로 빛의 실제 특성을 설명하지 않기 때문에이 설명은 투과 또는 반사 계수 를 예측할 수 없습니다.

그러나 매체가 균질하지 않으면 조명이 는 직선으로 이동하지 않으며 복잡한 비균질성의 경우 경로를 계산하기 어려울 수 있습니다. 예를 들어 mirages 또는보다 일반적으로 대기 굴절 . 반대로, 경로가있는 경우 주어진 광선이 취하기를 원하는 경우 다음을 수행 할 수 있습니다. 굴절률 공간 의존성을 설계하여 빛이 그렇게 구부러지게합니다. (물론 그러한 의존성이 물리적으로 합리적인지 여부는 또 다른 문제입니다. 경로가 너무 급격하게 구부러지면 해당 물질을 찾을 수 없을 수도 있습니다. 아주 큰 인덱스와 인덱스 그라디언트가 필요합니다.)

렌즈를 사용하여 항상 빛을 구부립니다.

운동량 보존으로 인해 한 재료에서 다른 재료로 이동할 때 빛이 구부러집니다.

Snell의 법칙은 빛이 구부러지는 방식을 설명합니다.

무거운 곳을 지나갈 때도 빛이 구부러집니다. 물체-관심이 있다면 “중력 렌즈”를 살펴보십시오.

빛은 굴절률이 변하는 재료를 사용하여 포물선 경로로 효과적으로 구부러 질 수 있습니다. 이것은 “ 등급 화 된 인덱스 광섬유 “를 사용하는 광섬유에서 수행됩니다.

댓글

• 죄송합니다. 포물선 경로를 추가하는 것을 잊었습니다. 이제 그렇게했습니다!
• ' 등급 인덱스 섬유에서 빛이 어떤 식 으로든 (효과적으로 든 아니든) 구부러진다고 말하지 않습니다. 스텝 인덱스 섬유에 광선 반사를 그리는 것만 큼 오해의 소지가 있습니다. ' 직선 등급 인덱스 단일 모드 섬유에서는 빛이 가로 방향으로 정상파를 형성하기 때문에 직선을 따라 전파되므로 전파가 없습니다.
• @texnic : 그러나 다중 모드 등급 색인에서는 광섬유는 사인파 경로를 따릅니다.

여기에서 모든 좋은 답을 일반화하려면 광섬유 또는 광결정을 사용하여 거의 모든 모양의 빛을 구부립니다. 인위적으로 보일 수 있지만 동일한 물리 법칙이 적용되기 때문에 기본적으로 다른 모든 방법과 동일합니다.

광선이 진공 상태에서도 곡선 궤도를 따라 이동할 수있는 Maxwell 방정식에 대한 이론적 솔루션이 표시되었습니다. 저는 확실히이 분야의 전문가가 아니기 때문에 어떤 이론도 설명하려고하지 않고 그 연구에 대해 읽은 것만 기억합니다. 자세한 내용은 http://physics.aps.org/articles/v5/44 에서 확인할 수 있습니다. 또는 “Airy Beam”검색

16BitTons에 동의합니다. 빛은 직선으로 이동하지만 오늘날 우리가 사용하는 수많은 광학 기기, 즉 렌즈, 거울, 프리즘 등으로 인해 빛이 이동한다고합니다. 우리는 빛의 움직임의 방향을 바꿀 수 있고, 그것의 실제 경로에서 벗어나서 그것을 “구부릴”수 있습니다.여기서도 기하학에서와 같이 원이 여러 개의 작은 직선이 결합되어 최종 모양을 형성한다는 것을 알고 있습니다. 삼각형, 사각형, 오각형 ….., 이코 사곤, … 그리고 더 높이 올라가면 모양이 더 원이되는 경향이 있습니다. 유사한 실험 설정을 배열하여 여러 거울을 조합하여 곡선의 일부를 준비하고 빛이 한쪽 끝에서 입사되면 빛의 “굽힘”을 볼 수 있습니다. 다른 쪽 끝에서.