Διάθλαση 🌈

Το φως αλλάζει πορεία

Όταν το φως συναντά ένα εμπόδιο στην πορεία του, συχνά αναγκάζεται να αλλάξει κατεύθυνση. Ξέρεις ήδη ότι όταν το φως συναντά λείες και στιλπνές επιφάνειες ανακλάται, ενώ όταν συναντά ανώμαλες τραχιές επιφάνειες διαχέεται.

Υπάρχει όμως κι ένας τρίτος τρόπος με τον οποίο το φως αλλάζει πορεία. Όταν το φως συναντά στο δρόμο του άλλα διαφανή σώματα, όπως το νερό ή το γυαλί, αλλάζει κι εκεί κατεύθυνση, αλλά με διαφορετικό τρόπο απ' ό,τι όταν ανακλάται ή διαχέεται. Όταν οι φωτεινές ακτίνες περνούν από τον αέρα σε ένα άλλο διαφανές υλικό, ή αντίστροφα από ένα διαφανές υλικό στον αέρα, αλλάζουν πορεία. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται διάθλαση.

Το φως μπορούμε να το φανταστούμε είτε ως κύμα, είτε ως σωματίδια που ονομάζονται φωτόνια. Η διάθλαση εξηγείται από την αλληλεπίδραση αυτού του κύματος ή των φωτονίων με τα άτομα του διαφανούς υλικού σώματος που συναντά το φως στην πορεία του.

Οι φακοί: πώς αξιοποιούμε τη διάθλαση

Το φαινόμενο της διάθλασης το αξιοποιούμε φτιάχνοντας ειδικού σχήματος διαφανή σώματα, τους φακούς. Υπάρχουν δύο είδη φακών.

• Συγκλίνοντες φακοί: όταν μια φωτεινή δέσμη τους συναντήσει, οι φωτεινές ακτίνες κατευθύνονται και συγκλίνουν προς ένα σημείο.
• Αποκλίνοντες φακοί: όταν μια φωτεινή δέσμη τους συναντήσει, οι ακτίνες απλώνουν, δηλαδή αποκλίνουν η μία από την άλλη.

Εντυπωσιακές διαθλάσεις γύρω μας

Η διάθλαση εξηγεί πολλά περίεργα πράγματα που έχεις σίγουρα παρατηρήσει. Πριν από μια βουτιά, η θάλασσα ή η πισίνα σού φαίνεται πιο ρηχή από όσο πραγματικά είναι. Ένα αντικείμενο μέσα στο νερό φαίνεται πολλές φορές πιο κοντά σου απ' όσο πραγματικά βρίσκεται. Μια κουτάλα που είναι μισή μέσα σε μια κατσαρόλα με νερό, ή ένα μολύβι μέσα σε ένα ποτήρι, φαίνονται σαν σπασμένα ακριβώς στην επιφάνεια του νερού.

Όλα αυτά εξηγούνται από τη διάθλαση του φωτός, καθώς αυτό περνά από το νερό στον αέρα (ή στο γυαλί) και αντίστροφα. Επειδή η πορεία του φωτός αλλάζει, εμείς βλέπουμε τα αντικείμενα που βρίσκονται μέσα στο νερό σε διαφορετική απόσταση από αυτήν στην οποία πραγματικά βρίσκονται.

Οι φακοί στην καθημερινή μας ζωή 🔭

Οι φακοί χρησιμοποιούνται σε πολλές συσκευές που μας διευκολύνουν καθημερινά.

• Για να παρατηρούμε καλύτερα μικρά αντικείμενα χρησιμοποιούμε συγκλίνοντες φακούς, που εξαιτίας αυτής ακριβώς της χρήσης τους ονομάζουμε μεγεθυντικούς φακούς.
• Με τα κιάλια παρατηρούμε μακρινά αντικείμενα. Στα κιάλια συνδυάζονται κάτοπτρα (καθρέφτες) και συγκλίνοντες φακοί.
• Τα τηλεσκόπια είναι κατασκευασμένα με τον ίδιο τρόπο, συνδυάζοντας κι αυτά κάτοπτρα και συγκλίνοντες φακούς.
• Στα μικροσκόπια χρησιμοποιούνται επίσης συγκλίνοντες φακοί.

Παρότι τα τηλεσκόπια και τα μικροσκόπια δε μοιάζουν καθόλου εξωτερικά μεταξύ τους, στηρίζονται στην ίδια αρχή λειτουργίας: ένα σύστημα φακών και κατόπτρων βοηθά ώστε να μεγεθύνεται πολλές φορές το αντικείμενο που παρατηρούμε, είτε πρόκειται για ένα μακρινό ουράνιο σώμα είτε για ένα μικροσκοπικό κύτταρο.

Φακοί χρησιμοποιούνται ακόμα για να διορθώσουμε προβλήματα στην όραση —συγκλίνοντες ή αποκλίνοντες, ανάλογα με το πρόβλημα— καθώς και σε μηχανές προβολής διαφανειών, σε φωτογραφικές και σε κινηματογραφικές μηχανές.