Pada antarmuka antara dua media yang berbeda, jika ini antarmuka secara signifikan melebihi panjang gelombang, terjadi perubahan arah rambat cahaya: sebagian energi cahaya kembali ke medium pertama, yaitu tercermin, dan sebagian menembus ke lingkungan kedua dan pada saat yang bersamaan dibiaskan. Sinar AO disebut sinar datang, dan sinar OD – sinar pantulan(lihat Gambar 1.3). Posisi relatif sinar-sinar ini ditentukan hukum pemantulan dan pembiasan cahaya.
Beras. 1.3. Pemantulan dan pembiasan cahaya.
Sudut α antara sinar datang dan garis tegak lurus antarmuka, dikembalikan ke permukaan pada titik datang sinar, disebut sudut datang.
Sudut antara sinar pantul dan garis tegak lurus disebut sudut refleksi.
Setiap media sampai batas tertentu (yaitu dengan caranya sendiri) memantulkan dan menyerap radiasi cahaya. Besaran yang mencirikan reflektifitas permukaan suatu zat disebut koefisien refleksi. Koefisien refleksi menunjukkan berapa banyak energi yang dibawa oleh radiasi ke permukaan suatu benda yang merupakan energi yang dibawa dari permukaan tersebut oleh radiasi yang dipantulkan. Koefisien ini bergantung pada banyak faktor, misalnya komposisi radiasi dan sudut datang. Cahaya dipantulkan seluruhnya dari lapisan tipis perak atau cairan merkuri yang diendapkan pada lembaran kaca.
Hukum pemantulan cahaya
Hukum pemantulan cahaya ditemukan secara eksperimental pada abad ke-3 SM oleh ilmuwan Yunani kuno Euclid. Selain itu, hukum-hukum ini dapat diperoleh sebagai konsekuensi dari prinsip Huygens, yang menyatakan bahwa setiap titik dalam medium yang terkena gangguan merupakan sumber gelombang sekunder. Permukaan gelombang (muka gelombang) pada saat berikutnya merupakan permukaan singgung semua gelombang sekunder. Prinsip Huygens adalah murni geometris.
Gelombang bidang jatuh pada permukaan reflektif halus CM (Gbr. 1.4), yaitu gelombang yang permukaan gelombangnya berbentuk garis-garis.
Beras. 1.4. Konstruksi Huygens.
A 1 A dan B 1 B adalah sinar gelombang datang, AC adalah permukaan gelombang dari gelombang tersebut (atau muka gelombang).
Selamat tinggal gelombang depan dari titik C akan berpindah dalam waktu t ke titik B, dari titik A gelombang sekunder akan merambat melintasi belahan bumi hingga jarak AD = CB, karena AD = vt dan CB = vt, dimana v adalah cepat rambat gelombang perambatan.
Permukaan gelombang gelombang pantul berbentuk garis lurus BD bersinggungan dengan belahan bumi. Selanjutnya permukaan gelombang akan bergerak sejajar dengan arah sinar pantul AA 2 dan BB 2.
Segitiga siku-siku ΔACB dan ΔADB mempunyai sisi miring yang sama AB dan kaki-kaki yang sama AD = CB. Oleh karena itu mereka setara.
Sudut CAB = = α dan DBA = = γ adalah sama besar karena kedua sudut tersebut saling tegak lurus. Dan dari persamaan segitiga maka α = γ.
Dari konstruksi Huygens juga dapat disimpulkan bahwa sinar datang dan sinar pantul terletak pada bidang yang sama dengan tegak lurus permukaan yang dikembalikan pada titik datang sinar tersebut.
Hukum pemantulan berlaku jika sinar cahaya merambat ke arah yang berlawanan. Sebagai konsekuensi dari reversibilitas jalur sinar cahaya, kita mendapatkan bahwa sinar yang merambat sepanjang jalur pantulan dipantulkan sepanjang jalur datang.
Kebanyakan benda hanya memantulkan radiasi yang menimpanya, tanpa menjadi sumber cahaya. Objek yang diterangi terlihat dari semua sisi, karena cahaya dipantulkan dari permukaannya ke arah yang berbeda, menyebar. Fenomena ini disebut refleksi difus atau refleksi difus. Refleksi cahaya yang menyebar (Gbr. 1.5) terjadi dari semua permukaan kasar. Untuk menentukan jalur sinar pantul pada permukaan tersebut, sebuah bidang yang bersinggungan dengan permukaan digambar pada titik datang sinar tersebut, dan sudut datang dan pantulan dibuat terhadap bidang tersebut.
Beras. 1.5. Refleksi cahaya yang menyebar.
Misalnya, 85% cahaya putih dipantulkan dari permukaan salju, 75% dari kertas putih, dan 0,5% dari beludru hitam. Pantulan cahaya yang menyebar tidak menimbulkan sensasi tidak menyenangkan pada mata manusia, tidak seperti pantulan cermin.
- ini adalah ketika sinar cahaya yang datang pada permukaan halus dengan sudut tertentu dipantulkan terutama dalam satu arah (Gbr. 1.6). Permukaan reflektif dalam hal ini disebut cermin(atau permukaan cermin). Permukaan cermin dapat dianggap halus secara optik jika ukuran ketidakteraturan dan ketidakhomogenan pada permukaan tersebut tidak melebihi panjang gelombang cahaya (kurang dari 1 mikron). Untuk permukaan seperti itu, hukum pemantulan cahaya terpenuhi.
Beras. 1.6. Refleksi cahaya yang spekuler.
Cermin datar adalah cermin yang permukaan pantulnya berbentuk bidang. Cermin datar memungkinkan kita melihat benda di depannya, dan benda tersebut seolah-olah terletak di belakang bidang cermin. Dalam optik geometris, setiap titik sumber cahaya S dianggap sebagai pusat berkas sinar divergen (Gbr. 1.7). Seberkas sinar yang demikian disebut homosentris. Bayangan titik S pada suatu alat optik merupakan pusat S’ dari berkas sinar yang dipantulkan dan dibiaskan secara homosentris pada berbagai media. Jika cahaya yang dihamburkan oleh permukaan berbagai benda jatuh pada cermin datar, kemudian dipantulkan darinya, jatuh ke mata pengamat, maka bayangan benda-benda tersebut akan terlihat di cermin.
Beras. 1.7. Bayangan yang dihasilkan oleh cermin datar.
Bayangan S’ disebut nyata jika sinar pantul (bias) sinar tersebut berpotongan di titik S’. Bayangan S’ disebut khayal jika yang berpotongan bukanlah sinar pantul (bias) itu sendiri, melainkan kelanjutannya. Energi cahaya tidak mencapai titik ini. Pada Gambar. Gambar 1.7 menunjukkan bayangan titik bercahaya S yang muncul menggunakan cermin datar.
Sinar SO jatuh pada cermin CM dengan sudut 0°, sehingga sudut pantulnya adalah 0°, dan sinar ini setelah dipantulkan mengikuti lintasan OS. Dari seluruh himpunan sinar yang jatuh dari titik S ke cermin datar, kita pilih sinar SO 1.
Sinar SO 1 jatuh pada cermin dengan sudut α dan dipantulkan dengan sudut γ (α = γ). Jika sinar pantul kita lanjutkan di belakang cermin, maka sinar-sinar tersebut akan berkumpul di titik S 1 yang merupakan bayangan maya titik S pada cermin datar. Dengan demikian, bagi seseorang seolah-olah sinar tersebut keluar dari titik S 1, padahal sebenarnya tidak ada sinar yang keluar dari titik tersebut dan masuk ke mata. Bayangan titik S 1 terletak simetris terhadap titik S yang paling terang relatif terhadap cermin CM. Mari kita buktikan.
Sinar SB datang pada cermin dengan sudut 2 (Gbr. 1.8), menurut hukum pemantulan cahaya, dipantulkan dengan sudut 1 = 2.
Beras. 1.8. Refleksi dari cermin datar.
Dari Gambar. 1.8 Anda dapat melihat bahwa sudut 1 dan 5 sama besar – seperti sudut vertikal. Jumlah sudutnya adalah 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Jadi sudut 3 = 4 dan 2 = 5.
Segitiga siku-siku ΔSOB dan ΔS 1 OB mempunyai kaki yang sama OB dan sama besar sudut lancip 3 dan 4, oleh karena itu, segitiga-segitiga ini mempunyai sisi yang sama dan dua sudut yang berdekatan dengan kaki tersebut. Artinya SO = OS 1 yaitu titik S 1 letaknya simetris terhadap titik S relatif terhadap cermin.
Untuk mencari bayangan benda AB pada cermin datar, cukup dengan menurunkan garis tegak lurus dari titik ekstrim benda ke cermin dan meneruskannya ke luar cermin, sisihkan jarak di belakangnya sama dengan jarak dari cermin. cermin ke titik ekstrim benda (Gbr. 1.9). Gambar ini akan menjadi virtual dan seukuran aslinya. Dimensi dan posisi relatif objek dipertahankan, tetapi pada saat yang sama, di cermin, sisi kiri dan kanan gambar berpindah tempat dibandingkan dengan objek itu sendiri. Paralelisme sinar cahaya yang datang pada cermin datar setelah dipantulkan juga tidak dilanggar.
Beras. 1.9. Bayangan suatu benda pada cermin datar.
Dalam teknologi, cermin dengan permukaan pemantulan melengkung yang kompleks, misalnya cermin bola, sering digunakan. Cermin bulat- ini adalah permukaan tubuh, berbentuk segmen bulat dan memantulkan cahaya secara spekulatif. Paralelisme sinar ketika dipantulkan dari permukaan tersebut dilanggar. Cermin itu disebut cekung, jika sinar dipantulkan dari permukaan bagian dalam segmen bola. Sinar cahaya sejajar, setelah dipantulkan dari permukaan tersebut, dikumpulkan pada satu titik, itulah sebabnya cermin cekung disebut cermin cekung. mengumpulkan. Jika sinar dipantulkan dari permukaan luar cermin, maka akan terjadi cembung. Sinar cahaya paralel tersebar ke berbagai arah, jadi cermin cembung ditelepon menyebar.
Hukum dasar optik telah ditetapkan sejak lama. Sudah pada periode pertama penelitian optik, empat hukum dasar yang berkaitan dengan fenomena optik ditemukan secara eksperimental:
- hukum perambatan cahaya bujursangkar;
- hukum kemandirian berkas cahaya;
- hukum pemantulan cahaya dari permukaan cermin;
- hukum pembiasan cahaya pada batas dua zat transparan.
Hukum refleksi disebutkan dalam tulisan Euclid.
Penemuan hukum pemantulan dikaitkan dengan penggunaan permukaan logam yang dipoles (cermin) yang telah dikenal pada zaman dahulu.
Rumusan hukum pemantulan cahaya
Sinar datang, sinar bias, dan garis tegak lurus antarmuka antara dua media transparan terletak pada bidang yang sama (Gbr. 1). Dalam hal ini, sudut datang () dan sudut pantul () adalah sama:
Fenomena pemantulan cahaya total
Jika gelombang cahaya merambat dari suatu zat yang indeks biasnya tinggi ke medium yang indeks biasnya lebih rendah, maka sudut biasnya () akan lebih besar dari sudut datangnya.
Semakin besar sudut datang maka sudut bias juga semakin besar. Hal ini terjadi hingga pada sudut datang tertentu yang disebut sudut pembatas (), sudut bias menjadi sama dengan 900. Jika sudut datang lebih besar dari sudut pembatas (), maka seluruh cahaya datang dipantulkan dari antarmuka, fenomena pembiasan tidak terjadi. Fenomena ini disebut refleksi total. Sudut datang terjadinya pemantulan total ditentukan oleh kondisi:
di mana adalah sudut pantulan total, adalah indeks bias relatif zat tempat cahaya yang dibiaskan merambat, relatif terhadap medium tempat gelombang cahaya datang merambat:
dimana adalah indeks bias mutlak medium kedua, adalah indeks bias mutlak zat pertama; — kecepatan fase perambatan cahaya pada medium pertama; — kecepatan fase rambat cahaya pada zat kedua.
Batasan penerapan hukum refleksi
Jika antarmuka antar zat tidak rata, maka zat tersebut dapat dibagi menjadi area-area kecil, yang secara individual dapat dianggap datar. Kemudian lintasan sinar dapat dicari berdasarkan hukum pembiasan dan pemantulan. Namun, kelengkungan permukaan tidak boleh melebihi batas tertentu, setelah itu terjadi difraksi.
Permukaan yang kasar menyebabkan pantulan cahaya tersebar (menyebar). Permukaan cermin sepenuhnya menjadi tidak terlihat. Hanya sinar yang dipantulkan darinya yang terlihat.
Contoh pemecahan masalah
CONTOH 1
| Latihan | Dua cermin datar membentuk sudut dihedral (Gbr. 2). Sinar datang merambat pada bidang yang tegak lurus tepi sudut dihedral. Itu dipantulkan dari cermin pertama, lalu cermin kedua. Berapakah sudut () yang menyebabkan sinar dibelokkan akibat dua kali pemantulan? |
| Larutan | Perhatikan segitiga ABD. Kami melihat bahwa: Dari pertimbangan segitiga ABC berikut ini: Dari rumus yang diperoleh (1.1) dan (1.2) kita peroleh: |
| Menjawab |
CONTOH 2
| Latihan | Berapakah sudut datang sinar pantul yang membentuk sudut 900 terhadap sinar bias?Indeks bias mutlak suatu zat adalah: dan . |
| Larutan | Mari kita membuat gambar. |
Berasal dari sekitar tahun 300 SM. e.
Hukum refleksi. Rumus Fresnel
Hukum pemantulan cahaya - menetapkan perubahan arah rambat sinar cahaya sebagai akibat pertemuan dengan permukaan pemantulan (cermin): sinar datang dan sinar pantul terletak pada bidang yang sama dengan garis normal permukaan pemantulan di titik datang, dan garis normal ini membagi sudut antara sinar-sinar menjadi dua bagian yang sama besar. Rumusan yang banyak digunakan tetapi kurang tepat “sudut datang sama dengan sudut pantul” tidak menunjukkan arah pantulan sinar yang tepat. Namun, tampilannya seperti ini:
Hukum ini merupakan konsekuensi penerapan prinsip Fermat pada permukaan pemantulan dan, seperti semua hukum optik geometris, diturunkan dari optik gelombang. Hukum ini berlaku tidak hanya untuk permukaan yang memantulkan cahaya sempurna, tetapi juga untuk batas dua media yang memantulkan cahaya sebagian. Dalam hal ini, seperti hukum pembiasan cahaya, tidak menyatakan apapun tentang intensitas cahaya yang dipantulkan.
Mekanisme refleksi
Ketika gelombang elektromagnetik mengenai permukaan konduktif, timbul arus, medan elektromagnetik yang cenderung mengkompensasi efek ini, yang menyebabkan pemantulan cahaya hampir sempurna.
Jenis refleksi
Pantulan cahaya bisa saja dicerminkan(yaitu, seperti yang diamati saat menggunakan cermin) atau membaur(dalam hal ini, ketika dipantulkan, jalur sinar dari benda tidak dipertahankan, tetapi hanya komponen energi fluks cahaya) tergantung pada sifat permukaannya.
Cermin O.s. dibedakan berdasarkan hubungan tertentu antara posisi sinar datang dan sinar pantul: 1) sinar pantul terletak pada bidang yang melalui sinar datang dan garis normal permukaan pantul; 2) sudut pantul sama dengan sudut datang j. Intensitas cahaya yang dipantulkan (ditandai dengan koefisien refleksi) bergantung pada j dan polarisasi berkas sinar datang (lihat Polarisasi Cahaya), serta rasio indeks bias n2 dan n1 media ke-2 dan ke-1 . Ketergantungan ini (untuk media pemantulan - dielektrik) dinyatakan secara kuantitatif dengan rumus Fresnel. Dari sini, khususnya, dapat disimpulkan bahwa ketika cahaya datang normal ke permukaan, koefisien refleksi tidak bergantung pada polarisasi berkas datang dan sama dengan
(n2 - n1)²/(n2 + n1)²
Dalam kasus khusus yang sangat penting, yaitu jatuhnya udara atau kaca secara normal ke antarmukanya (nair " 1.0; nst = 1.5), nilainya adalah " 4%.
Sifat polarisasi cahaya pantul berubah seiring dengan perubahan j dan berbeda untuk komponen cahaya datang yang terpolarisasi paralel (komponen p) dan tegak lurus (komponen s) terhadap bidang datang. Yang kami maksud dengan bidang polarisasi, seperti biasa, adalah bidang osilasi vektor listrik gelombang cahaya. Pada sudut j sama dengan apa yang disebut sudut Brewster (lihat hukum Brewster), cahaya yang dipantulkan menjadi terpolarisasi sempurna tegak lurus terhadap bidang datang (komponen p dari cahaya datang dibiaskan seluruhnya ke dalam media pemantulan; jika media ini kuat menyerap cahaya, maka komponen p yang dibiaskan masuk ke lingkungan melalui jalur yang sangat kecil). Fitur cermin O. s. digunakan di sejumlah perangkat polarisasi. Untuk j lebih besar dari sudut Brewster, koefisien refleksi dari dielektrik meningkat seiring bertambahnya j, cenderung pada batas 1, terlepas dari polarisasi cahaya yang datang. Dalam sistem optik specular, seperti yang terlihat jelas dari rumus Fresnel, fase cahaya yang dipantulkan pada umumnya berubah secara tiba-tiba. Jika j = 0 (cahaya jatuh secara normal ke antarmuka), maka untuk n2 > n1 fasa gelombang pantulan bergeser sebesar p, untuk n2< n1 - остаётся неизменной. Сдвиг фазы при О. с. в случае j ¹ 0 может быть различен для р- и s-составляющих падающего света в зависимости от того, больше или меньше j угла Брюстера, а также от соотношения n2 и n1. О. с. от поверхности оптически менее плотной среды (n2 < n1) при sin j ³ n2 / n1 является полным внутренним отражением, при котором вся энергия падающего пучка лучей возвращается в 1-ю среду. Зеркальное О. с. от поверхностей сильно отражающих сред (например, металлов) описывается формулами, подобными формулам Френеля, с тем (правда, весьма существенным) изменением, что n2 становится комплексной величиной, мнимая часть которой характеризует поглощение падающего света.
Penyerapan dalam media reflektif menyebabkan tidak adanya sudut Brewster dan nilai koefisien refleksi yang lebih tinggi (dibandingkan dengan dielektrik) - bahkan pada kejadian normal dapat melebihi 90% (ini menjelaskan meluasnya penggunaan logam halus dan permukaan logam di cermin).Karakteristik polarisasinya juga berbeda gelombang cahaya yang dipantulkan dari media penyerap (karena pergeseran fasa lain dari komponen p dan s gelombang datang). Sifat polarisasi cahaya yang dipantulkan sangat sensitif terhadap parameter media pemantulan sehingga banyak metode optik untuk mempelajari logam didasarkan pada fenomena ini (lihat Magneto-optik, Logam-optik).
Menyebar O. s. - dispersinya oleh permukaan medium ke-2 yang tidak rata ke segala arah yang memungkinkan. Distribusi spasial fluks radiasi yang dipantulkan dan intensitasnya berbeda dalam kasus-kasus spesifik yang berbeda dan ditentukan oleh hubungan antara l dan besarnya ketidakteraturan, distribusi ketidakteraturan di permukaan, kondisi pencahayaan, dan sifat-sifat media pemantulan. . Kasus pembatas distribusi spasial cahaya yang dipantulkan secara difus, yang tidak sepenuhnya terpenuhi di alam, dijelaskan oleh hukum Lambert. Menyebar O. s. Hal ini juga diamati dari media yang struktur internalnya tidak homogen, yang menyebabkan hamburan cahaya dalam volume medium dan kembalinya sebagian ke medium pertama. Pola O. s yang menyebar. dari media tersebut ditentukan oleh sifat proses hamburan cahaya tunggal dan ganda di dalamnya. Penyerapan dan hamburan cahaya dapat menunjukkan ketergantungan yang kuat pada l. Hasilnya adalah perubahan komposisi spektral cahaya yang dipantulkan secara difus, yang (bila disinari dengan cahaya putih) secara visual dianggap sebagai warna suatu benda.
Refleksi internal total
Dengan bertambahnya sudut datang Saya, sudut bias juga bertambah, intensitas sinar pantul bertambah, dan sinar bias berkurang (jumlahnya sama dengan intensitas sinar datang). Pada nilai tertentu Saya = Saya k sudut R= π / 2, intensitas sinar bias menjadi nol, semua cahaya akan dipantulkan. Dengan peningkatan lebih lanjut dalam sudut Saya > Saya k Tidak akan ada sinar bias; cahaya dipantulkan seluruhnya.
Kita akan mencari nilai sudut datang kritis di mana pemantulan total dimulai, masukkan ke dalam hukum pembiasan R= π / 2, maka sin R= 1 artinya:
dosa Saya k = N 2 / N 1Hamburan cahaya menyebar
θ saya = θ r .
Sudut datang sama dengan sudut pantul
Prinsip pengoperasian reflektor sudut
Yayasan Wikimedia. 2010.
Cahaya adalah komponen penting dalam kehidupan kita. Tanpanya, kehidupan di planet kita tidak mungkin terjadi. Pada saat yang sama, banyak fenomena yang berhubungan dengan cahaya saat ini digunakan secara aktif di berbagai bidang aktivitas manusia, mulai dari produksi perangkat listrik hingga pesawat ruang angkasa. Salah satu fenomena mendasar dalam fisika adalah pemantulan cahaya.
Refleksi cahaya
Hukum pemantulan cahaya dipelajari di sekolah. Artikel kami dapat memberi tahu Anda apa yang perlu Anda ketahui tentangnya, serta banyak informasi berguna lainnya.
Pengetahuan dasar tentang cahaya
Biasanya, aksioma fisik termasuk yang paling mudah dipahami karena memiliki manifestasi visual yang dapat dengan mudah diamati di rumah. Hukum pemantulan cahaya menyiratkan situasi di mana sinar cahaya berubah arah ketika bertabrakan dengan berbagai permukaan.
Catatan! Batas bias secara signifikan meningkatkan parameter seperti panjang gelombang.
Selama pembiasan sinar, sebagian energinya akan kembali ke medium primer. Ketika sebagian sinar menembus media lain, pembiasannya diamati.
Untuk memahami semua fenomena fisik ini, Anda perlu mengetahui terminologi yang sesuai:
- aliran energi cahaya dalam fisika didefinisikan sebagai kejadian ketika mengenai antarmuka antara dua zat;
- bagian dari energi cahaya yang dalam situasi tertentu kembali ke media primer disebut dipantulkan;
Catatan! Ada beberapa rumusan aturan refleksi. Bagaimana pun Anda merumuskannya, tetap akan menggambarkan posisi relatif sinar pantul dan sinar datang.
- sudut datang. Yang kami maksud di sini adalah sudut yang terbentuk antara garis tegak lurus batas media dan cahaya yang datang padanya. Hal ini ditentukan pada titik datangnya sinar;
Sudut balok
- sudut refleksi. Terbentuk antara sinar pantul dan garis tegak lurus yang direkonstruksi pada titik datangnya.
Selain itu, perlu Anda ketahui bahwa cahaya hanya dapat merambat secara bujursangkar dalam medium homogen.
Catatan! Media yang berbeda mungkin memantulkan dan menyerap cahaya secara berbeda.
Dari sinilah reflektansi berasal. Ini adalah besaran yang menjadi ciri reflektifitas benda dan zat. Artinya berapa banyak radiasi yang dibawa oleh fluks cahaya ke permukaan medium akan menjadi energi yang akan dipantulkan darinya. Koefisien ini bergantung pada sejumlah faktor, di antaranya komposisi radiasi dan sudut datang yang paling penting.
Pemantulan lengkap fluks cahaya diamati ketika sinar mengenai zat dan benda dengan permukaan reflektif. Misalnya, pantulan suatu sinar dapat diamati ketika mengenai kaca, cairan merkuri atau perak.
Tamasya sejarah singkat
Hukum pembiasan dan pemantulan cahaya dibentuk dan disistematisasikan pada abad ke-3. SM e. Mereka dikembangkan oleh Euclid.
Semua hukum (refraksi dan refleksi) yang berhubungan dengan fenomena fisik ini ditetapkan secara eksperimental dan dapat dengan mudah dikonfirmasi oleh prinsip geometri Huygens. Menurut prinsip ini, setiap titik dalam medium yang dapat dijangkau oleh gangguan bertindak sebagai sumber gelombang sekunder.
Mari kita lihat lebih dekat hukum-hukum yang ada saat ini.
Hukum adalah dasar dari segalanya
Hukum pemantulan fluks cahaya didefinisikan sebagai fenomena fisik di mana cahaya yang dikirim dari satu medium ke medium lain akan dikembalikan sebagian pada saat pemisahannya.
Refleksi cahaya pada antarmuka
Penganalisis visual manusia mengamati cahaya pada saat sinar yang berasal dari sumbernya mengenai bola mata. Dalam situasi di mana tubuh tidak bertindak sebagai sumber, penganalisa visual dapat melihat sinar dari sumber lain yang dipantulkan dari tubuh. Dalam hal ini, radiasi cahaya yang datang pada permukaan suatu benda dapat mengubah arah rambat selanjutnya. Akibatnya, benda yang memantulkan cahaya akan bertindak sebagai sumbernya. Ketika dipantulkan, sebagian aliran akan kembali ke medium pertama yang awalnya diarahkan. Di sini benda yang memantulkannya akan menjadi sumber aliran yang sudah dipantulkan.
Ada beberapa hukum untuk fenomena fisik ini:
- hukum pertama menyatakan: sinar pantul dan sinar datang, bersama-sama dengan garis tegak lurus yang muncul pada antarmuka antara media, serta pada titik datang fluks cahaya yang direkonstruksi, harus ditempatkan pada bidang yang sama;
Catatan! Di sini tersirat bahwa gelombang bidang jatuh pada permukaan reflektif suatu benda atau zat. Permukaan gelombangnya berbentuk garis-garis.
Hukum pertama dan kedua
- hukum kedua. Rumusannya adalah sebagai berikut: sudut pantulan fluks cahaya akan sama dengan sudut datang. Hal ini disebabkan karena keduanya mempunyai sisi-sisi yang saling tegak lurus. Dengan memperhatikan prinsip persamaan segitiga, menjadi jelas darimana persamaan tersebut berasal. Dengan menggunakan prinsip-prinsip ini, seseorang dapat dengan mudah membuktikan bahwa sudut-sudut ini berada pada bidang yang sama dengan garis tegak lurus yang ditarik, yang dikembalikan pada batas pemisahan dua zat pada titik datangnya berkas cahaya.
Kedua hukum dalam fisika optik ini bersifat mendasar. Selain itu, berlaku juga untuk balok yang mempunyai lintasan terbalik. Akibat reversibilitas energi pancaran, aliran yang merambat sepanjang jalur pantulan sebelumnya akan dipantulkan serupa dengan jalur datang.
Hukum Refleksi dalam Praktek
Implementasi undang-undang ini dapat diverifikasi dalam praktiknya. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengarahkan sinar tipis ke permukaan reflektif mana pun. Penunjuk laser dan cermin biasa sangat cocok untuk tujuan ini.
Pengaruh hukum dalam praktek
Arahkan penunjuk laser ke cermin. Akibatnya sinar laser akan dipantulkan dari cermin dan menyebar lebih jauh ke arah tertentu. Dalam hal ini, sudut datang dan sinar pantul akan sama meskipun dilihat secara normal.
Catatan! Cahaya dari permukaan tersebut akan dipantulkan pada sudut tumpul dan selanjutnya merambat sepanjang lintasan rendah yang letaknya cukup dekat dengan permukaan. Namun sinar yang jatuh hampir vertikal akan dipantulkan dengan sudut lancip. Pada saat yang sama, jalur selanjutnya akan hampir sama dengan jalur jatuh.
Seperti yang Anda lihat, poin kunci dari aturan ini adalah kenyataan bahwa sudut harus diukur dari tegak lurus permukaan pada titik datangnya fluks cahaya.
Catatan! Tidak hanya cahaya yang tunduk pada hukum ini, tetapi juga semua jenis gelombang elektromagnetik (gelombang mikro, radio, sinar-X, dll.).
Fitur refleksi difus
Banyak benda yang hanya dapat memantulkan radiasi cahaya yang datang pada permukaannya. Objek yang cukup terang terlihat jelas dari berbagai sudut, karena permukaannya memantulkan dan menyebarkan cahaya ke berbagai arah.
Refleksi difus
Fenomena ini disebut refleksi tersebar (diffuse). Fenomena ini terjadi ketika radiasi mengenai berbagai permukaan kasar. Berkat itu, kita bisa membedakan objek yang tidak memiliki kemampuan memancarkan cahaya. Jika hamburan radiasi cahayanya nol, maka kita tidak akan bisa melihat benda-benda tersebut.
Catatan! Refleksi difus tidak menimbulkan ketidaknyamanan pada seseorang.
Tidak adanya ketidaknyamanan dijelaskan oleh fakta bahwa tidak semua cahaya, menurut aturan yang dijelaskan di atas, kembali ke lingkungan aslinya. Selain itu, parameter ini akan berbeda untuk permukaan yang berbeda:
- salju memantulkan sekitar 85% radiasi;
- untuk kertas putih - 75%;
- untuk hitam dan velour - 0,5%.
Jika pantulan berasal dari permukaan kasar, maka cahaya akan diarahkan secara acak terhadap satu sama lain.
Fitur Pencerminan
Refleksi spekuler dari radiasi cahaya berbeda dari situasi yang dijelaskan sebelumnya. Hal ini disebabkan karena aliran yang jatuh pada permukaan halus dengan sudut tertentu akan dipantulkan ke satu arah.
Refleksi cermin
Fenomena ini dapat dengan mudah direproduksi dengan menggunakan cermin biasa. Jika cermin diarahkan ke sinar matahari, cermin akan bertindak sebagai permukaan reflektif yang sangat baik.
Catatan! Sejumlah benda dapat diklasifikasikan sebagai permukaan cermin. Misalnya, kelompok ini mencakup semua objek optik halus. Tetapi parameter seperti ukuran ketidakteraturan dan ketidakhomogenan pada benda-benda ini akan kurang dari 1 mikron. Panjang gelombang cahaya kira-kira 1 mikron.
Semua permukaan reflektif specular mematuhi hukum yang dijelaskan sebelumnya.
Penggunaan hukum dalam teknologi
Saat ini, teknologi sering kali menggunakan cermin atau benda cermin yang memiliki permukaan reflektif melengkung. Inilah yang disebut cermin bola.
Benda-benda tersebut adalah benda yang berbentuk ruas bola. Permukaan seperti itu ditandai dengan pelanggaran paralelisme sinar.
Saat ini ada dua jenis cermin bola:
- cekung. Mereka mampu memantulkan radiasi cahaya dari permukaan bagian dalam segmen bolanya. Ketika dipantulkan, sinar dikumpulkan di sini pada satu titik. Oleh karena itu, mereka sering juga disebut “pengumpul”;
Cermin cekung
- cembung. Cermin semacam itu dicirikan oleh pantulan radiasi dari permukaan luar. Selama ini, dispersi terjadi ke samping. Oleh karena itu, benda-benda seperti itu disebut “hamburan”.
Cermin cembung
Dalam hal ini, ada beberapa pilihan perilaku sinar:
- terbakar hampir sejajar dengan permukaan. Dalam situasi ini, ia hanya sedikit menyentuh permukaan dan dipantulkan pada sudut yang sangat tumpul. Kemudian mengikuti lintasan yang cukup rendah;
- ketika jatuh kembali, sinar dipantulkan pada sudut lancip. Dalam hal ini, seperti yang kami katakan di atas, sinar pantul akan mengikuti jalur yang sangat dekat dengan sinar datang.
Seperti yang bisa kita lihat, hukum ditegakkan dalam semua kasus.
Kesimpulan
Hukum pemantulan radiasi cahaya sangat penting bagi kita karena merupakan fenomena fisika mendasar. Mereka telah menemukan penerapan luas di berbagai bidang aktivitas manusia. Dasar-dasar optik diajarkan di sekolah menengah, yang sekali lagi membuktikan pentingnya pengetahuan dasar tersebut.
Bagaimana cara membuat mata malaikat untuk vas sendiri?
