Reflectarea luminii. Legea reflectării luminii. Reflectare completă a luminii

Unele legi ale fizicii sunt greu de imaginat fără ajutorul mijloacelor vizuale. Acest lucru nu se aplică luminii familiare tuturor, care se încadrează pe diverse obiecte. Deci, pe limita care separă cele două medii, există o schimbare în direcția razelor de lumină în cazul în care această limită este mult mai mare lungime de undă.

Termenii

Unghiul dintre fasciculul incident și linia perpendiculară la interfața dintre cele două medii, restabilit la punctul de incidență al fluxului de energie lumină, se numește unghiul de incidență. Există un alt indicator important. Acesta este unghiul de reflexie. Apare între fasciculul reflectat și linia perpendiculară, restabilită până la punctul de cădere. Lumina se poate propaga rectilinar numai într-un mediu omogen. Diferitele medii absorb și reflectă radiația luminii în moduri diferite. Coeficientul de reflexie este o cantitate care caracterizează reflexia unei substanțe. Acesta arată cât de multă energie produsă de radiația luminoasă pe suprafața mediului este cea care va fi îndepărtată de la radiația reflectată. Acest coeficient depinde de o varietate de factori, unul dintre cei mai importanți fiind unghiul de incidență și compoziția radiației. Reflexia completă a luminii apare atunci când cade pe obiecte sau substanțe cu o suprafață reflectorizantă. De exemplu, acest lucru se întâmplă atunci când razele au lovit un film subțire de argint și mercur lichid depus pe sticlă. Reflexia completă a luminii apare destul de des.

legii

Legile reflexiei și refracției luminii au fost formulate de Euclid încă din secolul al treilea. BC. e. Toate acestea au fost stabilite experimental și sunt ușor de confirmat de principiul pur geometric Huygens. Potrivit lui, orice punct al mediului la care ajunge perturbația este o sursă de undă secundară.

Primul legea reflexiei de lumină: fasciculul incident și reflector, precum și linia perpendiculară pe interfața mediei, reconstruită în punctul de incidență al fasciculului luminos, sunt situate în același plan. Un val de plane este incident pe suprafața de reflexie, ale cărui suprafețe de undă sunt benzi.

O altă lege spune că unghiul de reflectare a luminii este egal cu unghiul de incidență. Acest lucru se datorează faptului că acestea au părți reciproc perpendiculare. Plecând de la principiul egalității de triunghiuri, rezultă că unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie. Este ușor de a dovedi că acestea se află în același plan perpendicular pe linia, recuperate de interfața media la punctul de incidență. Aceste legi cele mai importante sunt valabile și pentru cursul invers al luminii. Datorită reversibilității energiei, un fascicul care se propagă de-a lungul căii fasciculului reflectat va fi reflectat de-a lungul căii fasciculului incident.

Proprietățile corpurilor reflectorizante

Majoritatea covârșitoare a obiectelor reflectă numai incidentul de radiație a luminii de pe acestea. Ele nu sunt o sursă de lumină. Corpurile bine iluminate sunt perfect vizibile din toate direcțiile, deoarece radiațiile de la suprafața lor sunt reflectate și împrăștiate în direcții diferite. Acest fenomen se numește reflexie difuză (împrăștiată). Apare atunci când lumina atinge suprafețe aspre. Pentru a determina calea razei reflectate de corp in punctul de cadere, se face un plan pentru a atinge suprafata. Apoi, în raport cu aceasta, sunt reprezentate grafic unghiurile de incidență a razei și a reflexiei.

Reflexie difuză

Doar datorită existenței unei reflectări difuze (difuze) a energiei luminoase, distingem obiecte care nu pot emite lumină. Orice organism va fi complet invizibil pentru noi în cazul în care împrăștierea de raze este zero.

Reflexia difuză a energiei luminoase nu provoacă senzații neplăcute în ochii unei persoane. Acest lucru se datorează faptului că nu toată lumina este returnată în mediul original. Deci, din zăpadă reflectă aproximativ 85% din radiații, de pe hârtie albă - 75%, bine, de la velur de culoare neagră - doar 0,5%. Atunci când lumina se reflectă de pe diverse suprafețe aspre, razele sunt direcționate aleator spre ele. În funcție de gradul în care suprafața este reflectată de razele luminoase, ele sunt denumite opac sau oglindă. Dar totuși aceste concepte sunt relative. Aceleași suprafețe pot fi oglindite și înghețate la diferite lungimi de undă ale luminii incidente. Suprafața, care dispersează uniform razele în direcții diferite, este considerată absolut mată. Deși practic nu există astfel de obiecte în natură, porțelanul neglijat, zăpada, hârtia de desen sunt foarte apropiate de ele.

Reflecție în oglindă

Speculara fasciculele de lumină reflectată diferă de celelalte tipuri din care grinzi de energie căderea pe o suprafață netedă, la un unghi predeterminat se reflectă într-o singură direcție. Acest fenomen este familiar tuturor celor care au folosit odată o oglindă sub razele de lumină. În acest caz, este o suprafață reflectorizantă. Alte organisme aparțin acestei categorii. Pentru a reflecta (reflectând) suprafețe includ toate obiectele optic netede în cazul în care dimensiunile neomogenitatilor și asperități ele sunt mai mici de 1 micron (nu depășesc magnitudinea de lungime de undă de lumină). Pentru toate aceste suprafețe, legile reflexiei luminii sunt valabile.

Reflectarea luminii din diferite suprafețe de oglindă

În tehnologie, sunt adesea folosite oglinzi cu o suprafață reflectorizantă curbată (oglinzi sferice). Astfel de obiecte sunt corpuri sub forma unui segment sferic. Paralelismul razei în cazul reflectării luminii de pe aceste suprafețe este puternic încălcat. Există două tipuri de astfel de oglinzi:

• lumina concavă - reflectă lumina de pe suprafața interioară a segmentului de sferă, se numesc colectori, deoarece razele paralele de lumină după reflexie din ele se colectează într-un punct;

• convex - reflectă lumina de pe suprafața exterioară, în timp ce razele paralele sunt împrăștiate pe laturi, motiv pentru care oglinzile convexe se numesc împrăștiere.

Variante de reflectare a razelor de lumină

Fasciculul, care cade aproape paralel cu suprafața, îl atinge doar puțin și apoi se reflectă puternic unghiul obtuz. Apoi își continuă călătoria de-a lungul unei traiectorii foarte scăzute, situată maxim la suprafață. Grinzile, care coboară aproape vertical, se reflectă la un unghi ascuțit. În acest caz, direcția razei reflectate deja va fi aproape de calea razei incidente, care corespunde pe deplin legilor fizice.

Refracția luminii

Reflecția este strâns legată de alte fenomene ale opțiunii geometrice, cum ar fi refracția și reflexia internă totală. Adesea, lumina trece prin granița dintre două medii. Refracția luminii se referă la schimbarea direcției radiației optice. Apare când trece de la un mediu la altul. Refracția luminii are două reguli:

• o rază care trece prin limita dintre medii este situată într-un plan care trece printr-o perpendiculară pe suprafață și un fascicul care se încadrează;

• unghiul de incidență și refracție sunt legate.

Refracția este întotdeauna însoțită de o reflectare a luminii. Suma energiilor grinzilor reflectate și refractate ale razelor este egală cu energia razei incidente. Intensitatea lor relativă depinde polarizarea luminii în fasciculul incident și în unghiul de incidență. Legile refracției luminii se bazează pe dispunerea a numeroase instrumente optice.