Niektóre prawa fizyki są trudne do wyobrażenia bez pomocy wizualnych. Nie dotyczy to zwykłego światła padającego na różne przedmioty. Tak więc na granicy oddzielającej dwa media następuje zmiana kierunku promieni świetlnych, jeśli granica ta jest znacznie większa niż długość fali. W tym przypadku odbicie światła następuje, gdy część jego energii wraca do pierwszego ośrodka. Jeśli część promieni wnika w inne medium, to ulegają one załamaniu. W fizyce przepływ energii świetlnej, który trafia na granicę dwóch różnych ośrodków, nazywa się incydentem, a ten, który powraca z niego do pierwszego ośrodka, nazywa się odbitym. To wzajemne ułożenie tych promieni określa prawa odbicia i załamania światła.
Warunki
Kąt między wiązką padającą a linią prostopadłą do granicy między dwoma mediami, przywrócony do punktu padania strumienia energii świetlnej, nazywany jest kątem padania. Jest jeszcze jeden ważny wskaźnik. To jest kąt odbicia. Występuje pomiędzy odbitą wiązką a linią prostopadłą przywróconą do punktu jej padania. światło możepropagować w linii prostej tylko w jednorodnym ośrodku. Różne media w różny sposób absorbują i odbijają promieniowanie świetlne. Współczynnik odbicia to wartość charakteryzująca współczynnik odbicia substancji. Pokazuje, ile energii wniesionej przez promieniowanie świetlne na powierzchnię ośrodka będzie tą, która zostanie od niego odebrana przez promieniowanie odbite. Współczynnik ten zależy od wielu czynników, z których jednym z najważniejszych jest kąt padania i skład promieniowania. Całkowite odbicie światła następuje, gdy pada ono na przedmioty lub substancje o powierzchni odbijającej. Na przykład dzieje się tak, gdy promienie uderzają w cienką warstwę srebra i ciekłej rtęci osadzonej na szkle. Całkowite odbicie światła jest w praktyce dość powszechne.
Prawa
Prawa odbicia i załamania światła zostały sformułowane przez Euklidesa w III wieku pne. pne mi. Wszystkie zostały ustalone eksperymentalnie i można je łatwo potwierdzić czysto geometryczną zasadą Huygensa. Według niego każdy punkt ośrodka, do którego dochodzi zaburzenie, jest źródłem fal wtórnych.
Pierwsza zasada odbicia światła: wiązki padające i odbijające, a także prostopadła linia do granicy między mediami, przywrócona w punkcie padania wiązki światła, znajdują się w tej samej płaszczyźnie. Fala płaska pada na odbijającą powierzchnię, której powierzchnie fal są paskami.
Inne prawo mówi, że kąt odbicia światła jest równy kątowi padania. Dzieje się tak, ponieważ są one wzajemnie prostopadłeboki. Z zasady równości trójkątów wynika, że kąt padania jest równy kątowi odbicia. Można łatwo wykazać, że leżą one w tej samej płaszczyźnie z linią prostopadłą przywróconą do granicy między mediami w punkcie padania wiązki. Te najważniejsze prawa obowiązują również dla odwrotnego kierunku światła. Ze względu na odwracalność energii wiązka propagująca się po drodze odbicia zostanie odbita wzdłuż toru zdarzenia.
Właściwości ciał odblaskowych
Zdecydowana większość obiektów odbija tylko padające na nie promieniowanie świetlne. Nie są jednak źródłem światła. Dobrze oświetlone ciała są doskonale widoczne ze wszystkich stron, ponieważ promieniowanie z ich powierzchni jest odbijane i rozpraszane w różnych kierunkach. Zjawisko to nazywane jest odbiciem rozproszonym (rozproszonym). Występuje, gdy światło pada na każdą szorstką powierzchnię. Aby określić drogę wiązki odbitej od ciała w punkcie jej padania, rysowana jest płaszczyzna dotykająca powierzchni. Następnie w stosunku do niego budowane są kąty padania promieni i odbicia.
Odbicie rozproszone
Tylko ze względu na istnienie rozproszonego (rozproszonego) odbicia energii świetlnej rozróżniamy obiekty, które nie są w stanie emitować światła. Każde ciało będzie dla nas absolutnie niewidoczne, jeśli rozproszenie promieni wynosi zero.
Rozproszone odbicie energii świetlnej nie powoduje dyskomfortu w oczach osoby. Wynika to z faktu, że nie całe światło wraca do swojego pierwotnego środowiska. Więc od śnieguokoło 85% promieniowania odbija się od białego papieru 75%, a od czarnego weluru tylko 0,5%. Kiedy światło odbija się od różnych szorstkich powierzchni, promienie są skierowane względem siebie losowo. W zależności od stopnia, w jakim powierzchnie odbijają promienie świetlne, nazywane są matami lub lustrem. Jednak terminy te są względne. Te same powierzchnie mogą być lustrzane i matowe przy różnych długościach fali padającego światła. Powierzchnia, która równomiernie rozprasza promienie w różnych kierunkach, uważana jest za absolutnie matową. Chociaż w naturze praktycznie nie ma takich obiektów, to nieszkliwiona porcelana, śnieg, papier do rysowania są im bardzo bliskie.
Odbicie lustrzane
Odbicie zwierciadlane promieni świetlnych różni się od innych typów tym, że gdy wiązki energii padają na gładką powierzchnię pod pewnym kątem, są odbijane w jednym kierunku. Zjawisko to jest znane każdemu, kto kiedykolwiek używał lustra pod promieniami światła. W tym przypadku jest to powierzchnia odbijająca. Inne organy również należą do tej kategorii. Wszystkie obiekty optycznie gładkie można zakwalifikować jako powierzchnie lustrzane (odbijające), jeśli rozmiary niejednorodności i nierówności na nich są mniejsze niż 1 mikron (nie przekraczają długości fali światła). Dla wszystkich takich powierzchni obowiązują prawa odbicia światła.
Odbicie światła od różnych powierzchni lustra
Lustra z zakrzywioną powierzchnią odbijającą (lusterka sferyczne) są często używane w technologii. Takimi przedmiotami są ciaław kształcie kulistego segmentu. Równoległość promieni w przypadku odbicia światła od takich powierzchni jest silnie naruszona. Istnieją dwa rodzaje takich luster:
• wklęsłe - odbijają światło od wewnętrznej powierzchni segmentu kuli, nazywa się je zbierającym, ponieważ równoległe promienie światła po odbiciu od nich gromadzą się w jednym punkcie;
• wypukłe - odbijają światło od zewnętrznej powierzchni, podczas gdy promienie równoległe są rozproszone na boki, dlatego lustra wypukłe nazywane są rozpraszaniem.
Opcje odbijania promieni świetlnych
Promień padający prawie równolegle do powierzchni dotyka go tylko w niewielkim stopniu, a następnie zostaje odbity pod bardzo rozwartym kątem. Następnie kontynuuje po bardzo niskiej trajektorii, jak najbliżej powierzchni. Wiązka padająca prawie pionowo jest odbijana pod kątem ostrym. W takim przypadku kierunek już odbitej wiązki będzie zbliżony do ścieżki wiązki padającej, co jest w pełni zgodne z prawami fizycznymi.
Załamanie światła
Odbicie jest ściśle związane z innymi zjawiskami optyki geometrycznej, takimi jak załamanie i całkowite odbicie wewnętrzne. Często światło przechodzi przez granicę między dwoma mediami. Załamanie światła to zmiana kierunku promieniowania optycznego. Występuje, gdy przechodzi z jednego medium do drugiego. Załamanie światła ma dwa wzory:
• wiązka przechodząca przez granicę między mediami znajduje się w płaszczyźnie, która przechodzi przez prostopadłą do powierzchni i wiązkę padającą;
•kąt padania i załamania są ze sobą powiązane.
Załamaniu zawsze towarzyszy odbicie światła. Suma energii odbitych i załamanych wiązek promieni jest równa energii wiązki padającej. Ich względna intensywność zależy od polaryzacji światła w wiązce padającej oraz kąta padania. Struktura wielu urządzeń optycznych opiera się na prawach załamania światła.
