Razmišljanje o svjetlosti. Zakon refleksije svjetlosti. Cijeli odraz svjetla

Neki zakoni fizike teško je zamisliti bez uporabe vizualnih pomagala. To se ne odnosi na svjetlost poznatu svima, padajući na različite predmete. Dakle, na granici razdvajanja dva medija, postoji promjena u smjeru svjetlosnih zraka u slučaju da je ta granica mnogo veća valna duljina.

Uvjeti

Kut između incidentne zrake i okomice do sučelja između dva medija, vraćena do točke incidencije svjetlosnog toka energije, naziva se kut incidencije. Postoji još jedan važan pokazatelj. Ovo je kut razmišljanja. Pojavljuje se između reflektirane zrake i okomice, obnovljene do točke njegova pada. Svjetlost se može pravocrtno propagirati samo u homogenom mediju. Različiti mediji apsorbiraju i reflektiraju zračenje svjetlosti na različite načine. Koeficijent refleksije je količina koja karakterizira reflektivnost tvari. Pokazuje koliko energije proizvedeno svjetlosnom zračenjem na površini medija je ona koja će se od njega oduzeti reflektiranom zračenjem. Ovaj koeficijent ovisi o različitim čimbenicima, a jedan od najvažnijih su kut incidencije i sastav zračenja. Cijeli odraz svjetla događa se kada padne na objekte ili tvari s reflektirajućom površinom. Na primjer, to se događa kad su zrake pogodile tanki film srebra i tekuće žive na staklu. Puno odraz svjetlosti u praksi se događa vrlo često.

zakoni

Euklid je formulirao zakone refleksije i lom svjetlosti već u trećem stoljeću. Prije Krista. e. Svi od njih su eksperimentalno uspostavljeni i lako potvrđuju čisto geometrijski princip Huygens. Prema njemu, svaka točka medija do kojeg dolazi do perturbacije je izvor sekundarnih valova.

Prvi zakon razmišljanja svjetlosti: incidentna i reflektirajuća zraka, kao i okomita linija sučelja medija, rekonstruirani na mjestu učestalosti svjetlosne zrake nalaze se u istoj ravnini. Na reflektirajućoj površini pojavljuje se ravni val, čije su valne površine trake.

Drugi zakon kaže da je kut refleksije svjetla jednak kutu učestalosti. To je zato što imaju međusobno okomite strane. Polazeći od načela jednakosti trokuta, slijedi da je kut incidencije jednak kutu refleksije. Može se lako dokazati da leže u istoj ravnini s okomitom linijom, obnovljenom na sučelje medija u točki incidencije zrake. Ovi najvažniji zakoni vrijede i za obrnuti smjer svjetlosti. Zbog reverzibilnosti energije, zraka koja se širi duž staze reflektirane zrake reflektira se duž staze incidentne zrake.

Svojstva reflektirajućih tijela

Velika većina predmeta odražava samo svjetlosno zračenje na njima. Oni nisu izvor svjetlosti. Dobro osvijetljena tijela savršeno su vidljiva iz svih smjerova, jer se zračenje sa svoje površine odražava i raspršuje u različitim smjerovima. Taj se fenomen zove difuzna (raspršena) refleksija. To se događa kada svjetlost padne na grube površine. Da bi se utvrdio put zrake koji se reflektira iz tijela u trenutku njegova pada, napravljena je ravnina da dodirne površinu. Zatim, s obzirom na to, kutovi incidencije zraka i refleksije su nacrtani.

Difuznu refleksiju

Samo zbog postojanja difuzne refleksije svjetlosne energije razlikujemo objekte koji ne mogu emitirati svjetlost. Bilo koje tijelo će nam biti potpuno nevidljivo ako je raspršenje zraka nula.

Difuzni odraz svjetlosne energije ne uzrokuje neugodne osjete u očima neke osobe. To je zbog činjenice da se sva svjetlost ne vraća u izvornu okolinu. Dakle, od snijega odražava oko 85% zračenja, od bijelog papira - 75%, pa, od velura crne boje - samo 0,5%. Kada se svjetlost reflektira iz raznih grubih površina, zrake su nasumično usmjerene jedna prema drugoj. Ovisno o stupnju do kojeg se površina reflektira svjetlosnim zrakama, oni se nazivaju neprozirni ili ogledni. Ali ti su koncepti relativni. Ista površina može biti ogledalo i zamrljana na različitim valnim duljinama incidentne svjetlosti. Površina, koja ravnomjerno raspršuje zrake u različitim smjerovima, smatra se apsolutno matima. Iako u prirodi praktički nema takvih predmeta, nebijeljeni porculan, snijeg i papir za crtanje vrlo su blizu njih.

Razmišljanje ogledala

Reflektirajući odraz svjetlosnih zraka se razlikuje od drugih vrsta po tome što je pad energije greda na glatke površine na unaprijed određenim kutom se ogleda u jednom smjeru. Ova pojava je poznata svima koji su nekada uživali ogledalo zrake svjetlosti. U ovom slučaju to je reflektirajuća površina. Druga tijela pripadaju ovoj kategoriji. Zrcaliti (odraz) površina obuhvaćaju sve optički glatke predmete ako dimenzije nehomogenosti i hrapavosti na njima su manje od 1 mikrona (ne prelazi veličinu svjetlosti valne duljine). Za sve takve površine vrijede zakoni refleksije svjetla.

Razmišljanje svjetla s različitih zrcalnih površina

U tehnologiji se često koriste zrcala s zakrivljenom reflektirajućom površinom (sferne ogledala). Takvi objekti su tijela u obliku sfernog segmenta. Paralelizam zraka u slučaju refleksije svjetlosti na takvim površinama jako se krši. Postoje dvije vrste takvih zrcala:

• konkavno - reflektiraju svjetlost s unutarnje površine segmenta kugle, oni se nazivaju kolektori, jer se paralelne zrake svjetlosti nakon refleksije od njih skupljaju u jednom trenutku;

• konveksno - reflektira svjetlost s vanjske površine, dok su paralelne zrake rasute do strane, zbog čega se konveksna zrcala nazivaju raspršenjem.

Varijacije refleksije svjetlosnih zraka

Greda, koja pada gotovo paralelna s površinom, samo ga malo dodiruje, a onda se snažno odražava tupi kut. Zatim nastavlja putovanje uz vrlo nisku putanju, maksimalno smještenu na površinu. Greda, koja pada gotovo vertikalno, reflektira se u akutnom kutu. U tom slučaju, smjer već odražene zrake bit će blizu putanja incidentne zrake koja u potpunosti odgovara fizičkim zakonima.

Refrakcija svjetlosti

Razmišljanje je blisko povezano s drugim fenomenima geometrijske optike, kao što je lom i ukupna unutarnja refleksija. Često svjetlost prolazi kroz granicu između dva medija. Refrakcija svjetlosti odnosi se na promjenu smjera optičkog zračenja. Pojavljuje se kada prolazi iz jedne okoline u drugu. Refrakcija svjetlosti ima dvije regularnosti:

• zraka koja prolazi kroz granicu medija nalazi se u ravnini koja prolazi kroz okomicu na površinu i padajuću zraku;

• povezani su kut incidencije i refrakcije.

Refrakcija uvijek prati refleksije svjetlosti. Zbroj energije odraženih i lomljenih zraka zraka jednak je energiji incidentne zrake. Ovisno o njihovom relativnom intenzitetu polarizacija svjetlosti u incidentnoj zraci i kutu učestalosti. Zakoni svjetlosnog loma se temelje na rasporedu mnogih optičkih instrumenata.