törmäyskulmasta

Törmäyskulmasta on käsite, jota käytetään kuvaamaan kulmaa, joka muodostuu kappaleen tai säteen suunnan ja pinnan normaalin välillä. Sitä sovelletaan sekä optiikassa että mekaanisissa törmäyksissä. Kulma mitataan normaalin suhteen, eli pisteen pintaan kohtisuoran suunnan kanssa.

Optiikassa törmäyskulma i määritellään kulmana, jonka valonsäde muodostaa pinnan normaalin kanssa. Heijastuksessa törmäyskulma ja heijastunut kulma ovat yhtä suuret, kun mitataan normaalin suhteen. Reflektiossa ja refraktiossa käytetään Snellin lakia: n1 sin i = n2 sin i2, jossa i on törmäyskulma ja i2 refraktioiden kulma. Brewsterin kulma on erityinen törmäyskulma, jossa p-polarisoidun valon heijastuminen on olematonta tietyissä aineiden taustanopeuksissa.

Mekaanisessa kontekstissa törmäyskulma viittaa kulmaan, jonka tulevan nopeusvektori muodostaa kappaleen pinnan normaalin kanssa törmäyshetkellä. Törmäyskulmalla on merkittävä vaikutus törmäyksen seuraamuksiin, kuten kraterin muodoon tai materiaalin vaurioitumiseen: lähes normaalit törmät tuottavat usein pyöreän jäljen, kun taas loivammat törmäykset voivat aiheuttaa soikeita tai pitkiä jälkiä sekä suuremman sivuvaikutukseen liittyvän vaurion.

Käytännön merkitys ulottuu sekä suunnitteluun että tutkimukseen. Optiikassa törmäyskulmaa huomioidaan esimerkiksi optisten pintojen, suodattimien ja kerrosten suunnittelussa sekä polarisaatiovaikutusten arvioinnissa. Törmäyskulmaa käytetään myös geologiassa ja planetary science -tieteissä, jossa se vaikuttaa törmäys- ja syntyvien craterien muotoihin sekä materiaalikoulutuksiin.

Lähinnä viitteitä: törmäyskulman määritelmä ja sen rooli heijastuksessa, refraktiossa ja iskukulumassa; Snellin laki; Brewsterin kulma.