In diesem Artikel werden wir die Auswirkung der Brechung auf die Frequenz erörtern, wie die Frequenz durch die Brechung beeinflusst wird, mit detaillierten Fakten.
Wenn sich eine Welle von einem Medium zum anderen ausbreitet, ändert sich die Geschwindigkeit einer Welle und damit auch die Wellenlänge. Dadurch ändert die Welle ihre Ausbreitungsrichtung und erzeugt einen Brechungswinkel.
Was ist Brechung?
Eine Wellenlänge von Licht, Ton oder irgendwelchen Schwingungen, die das Medium durchqueren, wird als Brechung bezeichnet.
Bei der Brechung ändert sich die Richtung der Welle und breitet sich in einem Brechungswinkel aus, der von der Dichte, der Temperatur und dem Druckgradienten des Mediums abhängt.
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Beeinflusst die Brechung die Frequenz?
Eine Welle mit einer bestimmten Amplitude, die sich von zwei verschiedenen Medien ausbreitet, die Amplitude der Wellenlänge variiert abhängig von der Dichte des Mediums, durch das es sich bewegt.
Wenn die Welle von einem dünneren zu einem dichteren Medium wandert, nimmt die Geschwindigkeit der Welle ab und auch die Amplitude der Wellenlänge nimmt ab. Dasselbe ist umgekehrt, wenn eine Welle vom dichteren zum dünneren Medium wandert.
Die Geschwindigkeit der Welle ist durch die Gleichung gegeben
Geschwindigkeit=Frequenz*Wellenlänge
v=f*λ
Wobei v die Geschwindigkeit einer Welle ist
f ist eine Frequenz der Welle
λ ist eine Wellenlänge
Wenn die Geschwindigkeit der Welle zunimmt oder abnimmt, nimmt auch die Wellenlänge zu bzw. ab und somit die Frequenz der Welle bleibt unverändert.
Stellen Sie sich eine Welle vor, die von zwei verschiedenen Medien ausgeht. Lassen Sie n2>n1, dass das zweite Medium dichter ist als Medium 1.
Wenn sich die Welle vom Medium 1 mit dem Brechungsindex n ausbreitet1 bis Medium 2 mit Brechungsindex n2, nimmt die Geschwindigkeit der Welle ab, weil Medium 2 dichter ist als Medium 1 und auch die Amplitude der Welle abnimmt. Wenn die Welle wieder zum vorherigen Medium zurückkehrt, dh vom dichteren zum dünneren Medium, nehmen die Wellenlänge und die Geschwindigkeit der Welle wieder zu. Dabei bleibt die Häufigkeit des Auftretens der Wellenknoten gleich.
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Beeinflusst der Brechungsindex die Frequenz?
Der Brechungsindex bestimmt den Brechungswinkel beim Übergang von einem Medium zum anderen.
Die Geschwindigkeit der Welle im Medium hängt vom Brechungsindex dieses Mediums ab, aber die Frequenz der Welle bleibt vom Brechungsindex unbeeinflusst.
Der Brechungsindex des Mediums wird durch die Gleichung als angegeben
n=c/v
Wobei n ein Brechungsindex des Mediums ist
c ist eine Lichtgeschwindigkeit, c=3*108Frau
v ist eine Lichtgeschwindigkeit im Medium
Wenn die Geschwindigkeit des Lichts abnimmt, während es sich aus dem Medium ausbreitet, bedeutet dies, dass der Brechungsindex größer als 1 ist.
In einem Vakuum bleibt die Lichtgeschwindigkeit gleich und daher ist der Brechungsindex des Vakuums eins, und ein Lichtstrahl macht 1800 Winkel.
Wenn der Brechungsindex des Mediums größer als 1 ist, verringert sich die Wellenlänge der Welle; und während sie von einem dichteren zu einem dünneren Medium wandert, nimmt die Wellenlänge zu, aber die Frequenz der Welle bleibt gleich.
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Wird die Brechung von der Frequenz beeinflusst?
Die Frequenz der Welle ändert sich nach der Brechung nicht.
Der Brechungsindex der Welle ist direkt proportional zur Permittivität des Mediums und bestimmt, wie schnell sich die Welle durch das Medium ausbreiten kann. Die Permittivität hängt von der Frequenz der Wellenlänge im Medium ab.
Wir können über die Permittivität des Mediums sprechen, basierend auf der Dichte, die maßgeblich die Geschwindigkeit der Welle im Medium bestimmt. In einem selteneren Medium ist die Permittivität höher, da die Frequenz des Lichts mit zunehmender Wellenlänge verringert wird. Die Geschwindigkeit der Welle nimmt zu, daher wird der Brechungswinkel größer.
In einem Medium mit geringerer Dielektrizitätskonstante ist die Frequenz der Welle, die sich vom Medium ausbreitet, größer, daher ist die Wellenlänge kleiner, die Geschwindigkeit der Welle nimmt ab und die Welle wird unter dem kleineren Winkel gebrochen. Dies ist im Fall eines dichteren Mediums der Fall.
Warum beeinflusst die Brechung die Frequenz nicht?
Die Frequenz der Welle, die sich von verschiedenen Medien ausbreitet, ändert sich nicht.
Die Energie der Welle bleibt vor und nach der Brechung erhalten, was bedeutet, dass die Frequenz der Welle unbeeinflusst bleibt.
Die mit der Welle verbundene Energie ist durch die Gleichung gegeben
E=hf=hv/λ
Wenn die Geschwindigkeit der Welle basierend auf der Dielektrizitätskonstante des Mediums zunimmt oder abnimmt, nimmt auch die Wellenlänge der Welle zu bzw. ab, und daher bleibt die Frequenz unbeeinflusst.
Die Geschwindigkeit ist direkt proportional zur Wellenlänge, die sich im Raum ausbreitet. Bei der Ausbreitung von Medien mit unterschiedlicher Dichte unterscheiden sich Geschwindigkeit, Amplitude und damit Wellenlänge der Welle, aber die Anzahl der pro Zeiteinheit auftretenden Wellen bleibt auch nach der Brechung gleich.
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Beeinflusst die Frequenz den Brechungswinkel?
Der Brechungswinkel hängt von der Änderung der Geschwindigkeit der Welle ab, die beim Übergang von einem Medium zum anderen variiert wird.
Je nach Dichte des Mediums variiert die Wellengeschwindigkeit und lenkt bei der Brechung in einem bestimmten Winkel ab.
Angenommen, eine Lichtwelle breitet sich von Luft zu Glas aus, dann ist der Brechungsindex des Mediums durch das Snellsche Gesetz gegeben als
nLuft/nGlas= sinθr/sinθi
Der Brechungsindex ist also direkt proportional zur Geschwindigkeit der Welle in verschiedenen Medien bei der Ausbreitung
nLuft/nGlas=v2/v1
Daher
v2/v1= sinθr/sinθi
Der Brechungswinkel hängt von der Lichtgeschwindigkeit nach der Brechung ab, und der Einfallswinkel hängt von der Geschwindigkeit des einfallenden Lichts ab.
Da die Geschwindigkeit das Produkt aus der Wellenlänge und der Frequenz ist, können wir schreiben
v2/v1=λ2f/ λ1f
Die Frequenz des Lichts bleibt nach der Brechung gleich, daher
v2/v1=λ2f/ λ1f
Das heißt,
Sünder/sinθi=v2/v1=λ2/ λ1
Bei einer konstanten Wellenlänge erhöht sich die Geschwindigkeit der Welle durch Erhöhen der Frequenz der Welle, und die Welle wird nach der Brechung in einem größeren Winkel gebrochen. Wenn die Frequenz kleiner ist, wird die Geschwindigkeit der Welle abgeleitet und der Brechungswinkel wird kleiner.
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Häufig gestellte Fragen
Ändert sich die Wellenlänge des Lichts im Vakuum?
Die Wellenlänge des Lichts entspricht direkt der Lichtgeschwindigkeit.
Die Geschwindigkeit des Lichts ändert sich beim Durchgang durch ein Vakuum nicht, also v=c, daher der Brechungsindex n= c/v = 1. Da v konstant bleibt, ist auch die Wellenlänge konstant.
Beeinflusst die Temperatur die Lichtbrechung?
Die Brechung des Lichts hängt vom Brechungsindex, der Dichte, der Permittivität des Mediums und auch von der Temperatur ab.
Steigt die Temperatur, sinkt die Dichte des Mediums und die Geschwindigkeit der Welle im Medium nimmt zu. Daher wird der gebrochene Strahl abgelenkt und bildet einen größeren Winkel zur Normalen.
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Hallo, ich bin Akshita Mapari. Ich habe einen M.Sc. gemacht. in Physik. Ich habe an Projekten wie der numerischen Modellierung von Winden und Wellen während eines Zyklons, der Physik von Spielzeugen und mechanisierten Nervenkitzelmaschinen in Vergnügungsparks basierend auf klassischer Mechanik gearbeitet. Ich habe einen Kurs über Arduino besucht und einige Miniprojekte auf Arduino UNO durchgeführt. Ich erkunde immer gerne neue Gebiete im Bereich der Wissenschaft. Ich persönlich glaube, dass das Lernen enthusiastischer ist, wenn es mit Kreativität gelernt wird. Ansonsten lese ich gerne, reise, spiele Gitarre, erkenne Gesteine und Schichten, fotografiere und spiele Schach.
