Dnes si povieme niečo o zákone odrazu svetla. Vyzdvihneme aj časť lineárnej optiky, na ktorú sa tento jav vzťahuje.
Škola a svetlo
Deti chodia do prvého ročníka netrpezlivo. Zaujíma ich, čo to znamená študovať, chytí ich ošiaľ s učebnicami a zošitmi. Ale disciplína je prísna vec. Áno, a psychologické zákony uzavretej skupiny detí sú dosť kruté. Starší žiaci si preto so školou spájajú len nechuť do nej chodiť. Kreatívnym prístupom k samotnému poznaniu však môžete zmeniť pohľad na svet lekcií a denníkov. Dnes si povieme o jednom dôležitom koncepte optiky. Fyzikálny stupeň 8 uvádza tento jav ako zákony lomu a odrazu svetla.
Vlny a svetlo
Akokoľvek zvláštne to znie, svetlo je vlna. "Aké moria?" budú sa pýtať študenti. A my odpovieme: „V elektromagnetickom“. Tento zložitý systém začína pohybujúcim sa nabitým objektom. V prenesenom zmysle slova. Ak experimentátor zelektrizuje kúsok jantáru a rýchlo s ním beží, potom v procese pohybu vznikne veľmi slabé a veľmi krátke elektromagnetické pole. Zdroj veľkých polí, ktoré prenikajú celým vesmírom, sú vväčšinou hviezdy. Slnko je tiež objekt s nenulovým nábojom, takže Zem sa doslova „kúpe“v časticiach a elektromagnetických poliach, ktoré vytvára. A svetlo je kvantum elektromagnetického poľa, čo znamená, že naň možno aplikovať zákon odrazu.
Odraz, lom, absorpcia
Aká je teda podstata zákona? V nasledujúcom texte:
- Ak lúč svetla dopadá na hladký povrch, potom kolmica na povrch v bode dopadu a odrazené svetlo ležia v rovnakej rovine.
- Uhol sklonu dopadajúceho lúča k normále sa rovná uhlu sklonu odrazeného svetla.
Školákov niekedy vystraší nezrozumiteľné slovo „normálne“. Ale nie je to vôbec strašné. Je to len kolmica na daný bod na povrchu. A normálna je najčastejšie imaginárna čiara, musí sa premyslieť, aby sa problém vyriešil.
Uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu
Ako škodlivá je táto formulácia zákona odrazu svetla? 8. ročník často znižuje počet slov v školskom poriadku, aby si ich lepšie zapamätal. Ale aj lineárna optika je téma, v ktorej záleží na vektore pôsobenia a šírenia. To znamená, že nie sú dôležité len vzájomné uhly svetelných lúčov, ale aj smer ich šírenia. V tomto prípade je dôležité nezabudnúť, že pre dopad, odrazený obraz a normálu k povrchu je v bode dopadu len jedna rovina.
Typy odrazu
Zdá sa, že toto pravidlo nemôže byť jednoduchšie. Ale je tu niekoľko zvláštností:
- Stretnutie s dielektrikom, svetlo spôsobí oscilácie v jeho atómochdielektrická polarizácia. To vedie k tomu, že každý bod média sa stáva sekundárnym zdrojom vĺn. Keď sa skombinujú, generujú odrazené, lomené a rozptýlené svetlo.
- Keď elektromagnetické žiarenie zasiahne vodivý materiál, spôsobí osciláciu elektrónov. Materiál má tendenciu kompenzovať výsledný prúd, čo vedie k takmer úplnému odrazu. Preto je kov taký lesklý.
- K difúznemu odrazu dochádza, keď je povrch drsný. Ich veľkosť musí presahovať vlnovú dĺžku dopadajúceho žiarenia. Môže však nastať situácia, že krátkovlnné fialové žiarenie sa rozptýli, kým dlhovlnné červené žiarenie sa dokonale odráža.
- Vnútorný odraz. Ak svetlo dopadne z hustejšieho média do redšieho média (napríklad z vody do vzduchu), potom sa pod určitým uhlom odrazí celý lúč späť. Zákon úplného odrazu súvisí s rozdielom v indexoch lomu svetla v médiu. Jeho vzorec je vyjadrený takto:
- sin j=n2 / n1
kde j je uhol, pri ktorom dochádza k úplnému vnútornému odrazu, a n2 a n1 sú indexy lomu týchto dvoch media.
Čo a kedy sa odráža?
Okrem školských lekcií a nudných úloh možno zákon reflexie, ktorého vzorec sme dali trochu vyššie, pozorovať aj v ďalších prípadoch:
- Keď sa zvukové vlny odrážajú od pevných povrchov, odrazia sa späť ako ozvena. Práve kvôli tomuto efektu znejú detské hlasy na uzavretom dvore hlasnejšie ako vonku.riečny breh. Ozvenou sa ozve aj prázdna miestnosť bezprostredne po rekonštrukcii a nábytok, ktorý sa tam následne položí, pohlcuje vibrácie vzduchu.
- Prieskumné lode spúšťajú pred sebou ultrazvukové vlny, ktorých rýchlosť odrazu možno použiť na posúdenie topografie dna.
- Rádiové vlny sa odrážajú od lietadla, čo vám umožňuje určiť ich polohu vo vzduchu.
- Pri lekárskej prehliadke sa ultrazvuk odráža od hranice orgánov a dáva špecialistom možnosť posúdiť procesy prebiehajúce vo vnútri človeka bez toho, aby museli rezať tkanivo.
Zrkadlo a Čína
Nemyslite si však, že odraz je najnovší vynález. Hneď ako sa ľudia naučili získať čistý kov (bronz), ženy okamžite chceli vedieť, ako vyzerajú.
Aby materiál lepšie odrážal, jeho povrch bol dlho ručne leštený. A keďže sa na bronzový kotúč dalo pozerať len jedným smerom, druhý bol zdobený nejakým vzorom.
V starovekej Číne niektorí majstri dokázali vyrobiť zrkadlá, ktorých záhada nebola doteraz vyriešená. Ak je slnečný lúč z hladkej strany takéhoto predmetu nasmerovaný na bielu stenu alebo list papiera, potom v kruhu svetla … sa objaví obrázok vyrytý na zadnej strane. Podstatu tohto javu nedokázali vysvetliť ani moderné výskumné metódy. Hádajte, ako sa to stane:
- Vzor je pretlačený, potom je jedna strana brúsená a rozdiel v štruktúre kovu zostáva.
- Tavenina medi sa naleje do vopred pripravenej šablóny ahrubšia vrstva kovu (kde má vzor vydutie) stuhne v trochu inom tvare ako tenký prvok. Tento rozdiel zostáva aj po vyleštení.
- Hladká strana zrkadla je leptaná kyselinou. Po spracovaní nie je rozdiel vo farbe badateľný, ale intenzita odrazeného obrazu je iná pri jasnom slnečnom svetle.
- Vzor je aplikovaný na zrkadlovú časť objektu s rôznou kvalitou medi.
- Obrázok je na zadnej strane zrkadla vyrezaný, keď je predná strana už do určitej miery obrúsená. Tlak pôsobí na obe časti objektu. Zrkadlová strana je akoby pokrytá radom mikrovydutín, ktoré zodpovedajú vzoru. Ďalšie brúsenie dokončí prácu, pričom vytvorené hrbole a žliabky získajú hladší vzhľad.
Je ťažké uveriť, že vo veku atómovej spektroskopie a röntgenového výskumu hmoty stále existujú záhady súvisiace s odrazom, ale fakty sú tvrdohlavé veci.
