Saskarnē starp diviem dažādiem medijiem, ja šis saskarne ievērojami pārsniedz viļņa garumu, notiek gaismas izplatīšanās virziena maiņa: daļa gaismas enerģijas atgriežas pirmajā vidē, tas ir atspoguļots, un daļa iekļūst otrajā vidē un tajā pašā laikā lauzts. AO staru sauc incidenta stars un staru OD – atstarots stars(skat. 1.3. att.). Tiek noteikts šo staru relatīvais novietojums Gaismas atstarošanas un laušanas likumi.

Rīsi. 1.3. Gaismas atstarošana un laušana.

Leņķi α starp krītošo staru un saskarnes perpendikulu, kas atjaunots uz virsmas stara krišanas punktā, sauc. krišanas leņķis.

Tiek saukts leņķis γ starp atstaroto staru un to pašu perpendikulu atstarošanas leņķis.

Katrs vide zināmā mērā (tas ir, savā veidā) atspoguļo un absorbē gaismas starojumu. To sauc par lielumu, kas raksturo vielas virsmas atstarošanas spēju atstarošanas koeficients. Atstarošanas koeficients parāda, kāda daļa no enerģijas, ko starojums rada ķermeņa virsmai, ir enerģija, ko atstarots starojums aizved no šīs virsmas. Šis koeficients ir atkarīgs no daudziem faktoriem, piemēram, no starojuma sastāva un krišanas leņķa. Gaisma pilnībā atstarojas no plānas sudraba vai šķidrā dzīvsudraba plēves, kas nogulsnēta uz stikla loksnes.

Gaismas atstarošanas likumi

Gaismas atstarošanas likumus eksperimentāli atklāja 3. gadsimtā pirms mūsu ēras sengrieķu zinātnieks Eiklīds. Šos likumus var iegūt arī Haigensa principa rezultātā, saskaņā ar kuru katrs vides punkts, līdz kuram ir sasniegts traucējums, ir sekundāro viļņu avots. Viļņu virsma (viļņu fronte) nākamajā brīdī ir pieskares virsma visiem sekundārajiem viļņiem. Huigensa princips ir tīri ģeometrisks.

Uz CM gludās atstarojošās virsmas krīt plakans vilnis (1.4. att.), tas ir, vilnis, kura viļņu virsmas ir svītras.

Rīsi. 1.4. Huygens konstrukcija.

A 1 A un B 1 B ir krītošā viļņa stari, AC ir šī viļņa viļņa virsma (vai viļņa fronte).

Uz redzēšanos viļņu fronte no punkta C pārvietosies laikā t uz punktu B, no punkta A sekundārais vilnis izplatīsies pa puslodi līdz attālumam AD = CB, jo AD = vt un CB = vt, kur v ir viļņa ātrums pavairošana.

Atstarotā viļņa viļņu virsma ir taisna līnija BD, kas pieskaras puslodēm. Turklāt viļņa virsma pārvietosies paralēli sev atstaroto staru AA 2 un BB 2 virzienā.

Taisnajiem trijstūriem ΔACB un ΔADB ir kopīga hipotenūza AB un vienādas kājas AD = CB. Tāpēc viņi ir vienlīdzīgi.

Leņķi CAB = = α un DBA = = γ ir vienādi, jo tie ir leņķi ar savstarpēji perpendikulārām malām. Un no trīsstūru vienādības izriet, ka α = γ.

No Huygens konstrukcijas arī izriet, ka krītošie un atstarotie stari atrodas vienā plaknē ar perpendikulāru pret virsmu, kas atjaunota stara krišanas punktā.

Atstarošanas likumi ir spēkā, kad gaismas stari virzās pretējā virzienā. Gaismas staru ceļa atgriezeniskuma rezultātā mēs iegūstam, ka stars, kas izplatās pa atstarotā, tiek atstarots pa krītošā ceļu.

Lielākā daļa ķermeņu atstaro tikai uz tiem krītošo starojumu, taču tie nav gaismas avots. Apgaismoti objekti ir redzami no visām pusēm, jo ​​gaisma tiek atstarota no to virsmas dažādos virzienos, izkliedējot. Šo fenomenu sauc izkliedēta atstarošana vai izkliedēta atstarošana. No visām raupjām virsmām notiek izkliedēta gaismas atstarošana (1.5. att.). Lai noteiktu šādas virsmas atstarotā stara ceļu, stara krišanas punktā tiek uzzīmēta plaknes pieskares virsmai, un attiecībā pret šo plakni tiek konstruēti krišanas un atstarošanas leņķi.

Rīsi. 1.5. Izkliedēta gaismas atstarošana.

Piemēram, 85% baltās gaismas atstarojas no sniega virsmas, 75% no balta papīra, 0,5% no melnā samta. Izkliedētā gaismas atstarošana nerada nepatīkamas sajūtas cilvēka acī, atšķirībā no spoguļatstarošanās.

- tas ir tad, kad uz gludas virsmas noteiktā leņķī krītošie gaismas stari pārsvarā atstarojas vienā virzienā (1.6. att.). Atstarojošo virsmu šajā gadījumā sauc spogulis(vai spoguļa virsma). Spoguļu virsmas var uzskatīt par optiski gludām, ja uz tām esošo nelīdzenumu un neviendabīgumu izmērs nepārsniedz gaismas viļņa garumu (mazāks par 1 mikronu). Šādām virsmām gaismas atstarošanas likums ir izpildīts.

Rīsi. 1.6. Spožs gaismas atstarojums.

Plakans spogulis ir spogulis, kura atstarojošā virsma ir plakne. Plakans spogulis ļauj redzēt objektus tā priekšā, un šķiet, ka šie objekti atrodas aiz spoguļa plaknes. Ģeometriskajā optikā katrs gaismas avota S punkts tiek uzskatīts par diverģējoša staru kūļa centru (1.7. att.). Tādu staru kūli sauc homocentrisks. Punkta S attēls optiskā ierīcē ir homocentriski atstarota un lauzta staru kūļa centrs S' dažādos nesējos. Ja gaisma, kas izkliedēta pa dažādu ķermeņu virsmām, nokrīt uz plakana spoguļa un pēc tam, atstarojot no tā, iekrīt novērotāja acī, tad spogulī ir redzami šo ķermeņu attēli.

Rīsi. 1.7. Attēls, ko rada plakans spogulis.

Attēlu S’ sauc par reālu, ja stara atstarotie (lauztie) stari krustojas punktā S’. Attēlu S’ sauc par iedomātu, ja krustojas nevis paši atstarotie (lauztie) stari, bet gan to turpinājumi. Gaismas enerģija nesasniedz šo punktu. Attēlā 1.7. attēlā parādīts gaismas punkta S attēls, kas parādās, izmantojot plakanu spoguli.

Stars SO krīt uz CM spoguļa 0° leņķī, tāpēc atstarošanas leņķis ir 0°, un šis stars pēc atstarošanas iet pa ceļu OS. No visas staru kopas, kas no punkta S krīt uz plakanu spoguli, mēs izvēlamies staru SO 1.

SO 1 stars krīt uz spoguļa leņķī α un tiek atstarots leņķī γ (α = γ). Ja turpināsim atstarotos starus aiz spoguļa, tie saplūdīs punktā S 1, kas ir punkta S virtuāls attēls plaknes spogulī. Tādējādi cilvēkam šķiet, ka stari nāk ārā no punkta S 1, lai gan patiesībā staru, kas iziet no šī punkta un iekļūst acī, nav. Punkta S 1 attēls atrodas simetriski spožākajam punktam S attiecībā pret CM spoguli. Pierādīsim to.

Stars SB, kas krīt uz spoguļa 2 leņķī (1.8. att.), saskaņā ar gaismas atstarošanas likumu tiek atstarots leņķī 1 = 2.

Rīsi. 1.8. Atspulgs no plakana spoguļa.

No att. 1.8 var redzēt, ka leņķi 1 un 5 ir vienādi – kā vertikālie. Leņķu summas ir 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Tāpēc leņķi 3 = 4 un 2 = 5.

Taisnajiem trijstūriem ΔSOB un ΔS 1 OB ir kopīga kāja OB un vienādi asie leņķi 3 un 4, tāpēc šie trīsstūri ir vienādi sānos un divi leņķi blakus kājai. Tas nozīmē, ka SO = OS 1, tas ir, punkts S 1 atrodas simetriski punktam S attiecībā pret spoguli.

Lai plakanā spogulī atrastu objekta AB attēlu, pietiek no objekta galējiem punktiem nolaist perpendikulu uz spoguļa un, turpinot tos aiz spoguļa, atstāt aiz tā attālumu, kas vienāds ar attālumu no objekta. spoguli līdz objekta galējam punktam (1.9. att.). Šis attēls būs virtuāls un reālā izmērā. Tiek saglabāti objektu izmēri un relatīvais novietojums, bet tajā pašā laikā spogulī attēla kreisā un labā puse mainās vietām, salīdzinot ar pašu objektu. Tāpat netiek pārkāpts uz plakana spoguļa pēc atstarošanas krītošo gaismas staru paralēlisms.

Rīsi. 1.9. Objekta attēls plakanā spogulī.

Tehnoloģijās bieži izmanto spoguļus ar sarežģītu izliektu atstarojošu virsmu, piemēram, sfēriskus spoguļus. Sfērisks spogulis- šī ir ķermeņa virsma, kurai ir sfēriska segmenta forma un kas spoži atstaro gaismu. Tiek pārkāpts staru paralēlisms, atstarojot no šādām virsmām. Spogulis sauc ieliekts, ja stari atstarojas no sfēriskā segmenta iekšējās virsmas. Paralēli gaismas stari pēc atstarošanas no šādas virsmas tiek savākti vienā punktā, tāpēc ieliekto spoguli sauc. kolekcionēšana. Ja stari atstarojas no spoguļa ārējās virsmas, tad tā arī notiks izliekts. Paralēli gaismas stari ir izkliedēti dažādos virzienos, tātad izliekts spogulis sauca izkliedējošs.

Optikas pamatlikumi tika izveidoti jau sen. Jau pirmajos optisko pētījumu periodos eksperimentāli tika atklāti četri ar optiskām parādībām saistītie pamatlikumi:

1. gaismas taisnvirziena izplatīšanās likums;
2. gaismas staru neatkarības likums;
3. likums par gaismas atstarošanu no spoguļa virsmas;
4. gaismas laušanas likums uz divu caurspīdīgu vielu robežas.

Pārdomu likums ir minēts Eiklida rakstos.

Atstarošanas likuma atklāšana saistīta ar pulētu metāla virsmu (spoguļu) izmantošanu, kas bija zināmi senatnē.

Gaismas atstarošanas likuma formulēšana

Krītošais gaismas stars, lauztais stars un perpendikulāri saskarnei starp diviem caurspīdīgiem materiāliem atrodas vienā plaknē (1. att.). Šajā gadījumā krišanas leņķis () un atstarošanas leņķis () ir vienādi:

Gaismas pilnīgas atstarošanas fenomens

Ja gaismas vilnis izplatās no vielas ar augstu refrakcijas koeficientu vidē ar zemāku laušanas koeficientu, tad laušanas leņķis () būs lielāks par krišanas leņķi.

Palielinoties krišanas leņķim, palielinās arī refrakcijas leņķis. Tas notiek, līdz pie noteikta krišanas leņķa, ko sauc par ierobežojošo leņķi (), laušanas leņķis kļūst vienāds ar 900. Ja krišanas leņķis ir lielāks par ierobežojošo leņķi (), tad visa krītošā gaisma tiek atstarota no saskarne, refrakcijas parādība nenotiek. Šo parādību sauc par pilnīgu refleksiju. Krituma leņķi, pie kura notiek pilnīga atstarošana, nosaka nosacījums:

kur ir kopējās atstarošanas ierobežojošais leņķis, ir vielas relatīvais refrakcijas koeficients, kurā izplatās lauztā gaisma, attiecībā pret vidi, kurā izplatījās krītošais gaismas vilnis:

kur ir otrās vides absolūtais laušanas koeficients, ir pirmās vielas absolūtais laušanas koeficients; — gaismas izplatīšanās fāzes ātrums pirmajā vidē; — gaismas izplatīšanās fāzes ātrums otrajā vielā.

Atstarošanas likuma piemērošanas robežas

Ja saskarne starp vielām nav plakana, tad to var sadalīt mazos apgabalos, kurus atsevišķi var uzskatīt par plakaniem. Tad staru gaitu var meklēt pēc laušanas un atstarošanas likumiem. Tomēr virsmas izliekums nedrīkst pārsniegt noteiktu robežu, pēc kuras notiek difrakcija.

Nelīdzenas virsmas izraisa izkliedētu (izkliedētu) gaismas atstarošanos. Pilnīgi spoguļa virsma kļūst neredzama. Ir redzami tikai no tā atstarotie stari.

Problēmu risināšanas piemēri

1. PIEMĒRS

Vingrinājums	Divi plakani spoguļi veido divšķautņu leņķi (2. att.). Krītošais stars izplatās plaknē, kas ir perpendikulāra diedrālā leņķa malai. Tas tiek atspoguļots no pirmā, pēc tam otrā spoguļa. Kāds būs leņķis (), par kādu staru kūlis tiek novirzīts divu atstarojumu rezultātā?
Risinājums	Apsveriet trīsstūri ABD. Mēs redzam, ka: No trijstūra ABC apsvēršanas izriet, ka: No iegūtajām formulām (1.1) un (1.2) mums ir:
Atbilde

2. PIEMĒRS

Vingrinājums	Kādam jābūt krišanas leņķim, pie kura atstarotais stars veido 900 leņķi attiecībā pret lauzto staru Vielu absolūtais laušanas koeficients ir vienāds: un .
Risinājums	Uztaisīsim zīmējumu.

Datēts aptuveni 300. gadu pirms mūsu ēras. e.

Pārdomu likumi. Freneļa formulas

Gaismas atstarošanas likums - nosaka gaismas stara kustības virziena izmaiņas, saskaroties ar atstarojošu (spoguļa) virsmu: krītošie un atstarotie stari atrodas vienā plaknē ar atstarojošās virsmas normālu krišanas punkts, un šī norma sadala leņķi starp stariem divās vienādās daļās. Plaši izmantotais, bet mazāk precīzais formulējums “krišanas leņķis ir vienāds ar atstarošanas leņķi” nenorāda precīzu stara atstarošanas virzienu. Tomēr tas izskatās šādi:

Šis likums ir Fermā principa piemērošanas rezultāts atstarojošai virsmai, un, tāpat kā visi ģeometriskās optikas likumi, tas ir atvasināts no viļņu optikas. Likums ir spēkā ne tikai perfekti atstarojošām virsmām, bet arī divu nesēju robežai, kas daļēji atstaro gaismu. Šajā gadījumā, tāpat kā gaismas laušanas likums, tas neko nenosaka par atstarotās gaismas intensitāti.

Atstarošanas mehānisms

Elektromagnētiskajam vilnim saskaroties ar vadošu virsmu, rodas strāva, kuras elektromagnētiskais lauks tiecas kompensēt šo efektu, kas noved pie gandrīz pilnīgas gaismas atstarošanas.

Refleksijas veidi

Gaismas atstarošana var būt atspoguļots(tas ir, kā novērots, lietojot spoguļus) vai izkliedēts(šajā gadījumā atstarojot netiek saglabāts staru ceļš no objekta, bet tikai gaismas plūsmas enerģijas komponents) atkarībā no virsmas rakstura.

Spogulis O. s. izceļas ar zināmu attiecību starp krītošo un atstaroto staru novietojumu: 1) atstarotais stars atrodas plaknē, kas iet cauri krītošajam staram un normālā pret atstarojošo virsmu; 2) atstarošanas leņķis ir vienāds ar krišanas leņķi j. Atstarotās gaismas intensitāte (ko raksturo atstarošanas koeficients) ir atkarīga no j un krītošā staru kūļa polarizācijas (skat. Gaismas polarizācija), kā arī no 2. un 1. vides refrakcijas koeficientu n2 un n1 attiecības. . Šo atkarību (atstarojošai videi - dielektriķim) kvantitatīvi izsaka Fresnela formula. No tiem jo īpaši izriet, ka tad, kad gaisma krīt normāli pret virsmu, atstarošanas koeficients nav atkarīgs no krītošā stara polarizācijas un ir vienāds ar

(n2 - n1)²/(n2 + n1)²

Ļoti svarīgajā konkrētajā gadījumā, kad no gaisa vai stikla uz to saskarnes parasti nokrīt (nair " 1.0; nst = 1.5), tas ir " 4%.

Atstarotās gaismas polarizācijas raksturs mainās, mainoties j, un atšķiras krītošās gaismas komponentiem, kas polarizēti paralēli (p-komponents) un perpendikulāri (s-komponents) krišanas plaknei. Ar polarizācijas plakni mēs, kā parasti, domājam gaismas viļņa elektriskā vektora svārstību plakni. Pie leņķiem j, kas vienādi ar tā saukto Brūstera leņķi (skat. Brūstera likumu), atstarotā gaisma kļūst pilnībā polarizēta perpendikulāri krišanas plaknei (krītošās gaismas p-komponents pilnībā laužas atstarojošā vidē; ja šī vide stipri absorbē gaismu, tad lauztā p-komponente nonāk vidē ir ļoti mazs ceļš). Šī spoguļa īpašība O. s. izmanto vairākās polarizācijas ierīcēs. Ja j ir lielāks par Brewster leņķi, dielektriķu atstarošanas koeficients palielinās, palielinoties j, tiecoties līdz 1 robežās neatkarīgi no krītošās gaismas polarizācijas. Spekulārā optiskā sistēmā, kā redzams no Fresnela formulām, atstarotās gaismas fāze vispārējā gadījumā strauji mainās. Ja j = 0 (gaisma normāli krīt uz saskarni), tad n2 > n1 atstarotā viļņa fāze nobīdās par p, ja 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.

Absorbcija atstarojošā vidē noved pie tā, ka nav Brewster leņķa un augstākas (salīdzinot ar dielektriķiem) atstarošanas koeficienta vērtības - pat normālā biežumā tas var pārsniegt 90% (tas izskaidro gludu metālu un metalizētu virsmu plašo izmantošanu spoguļi).Atšķiras arī polarizācijas raksturlielumi.no absorbējošās vides atstarotos gaismas viļņus (pateicoties citām krītošo viļņu p- un s-komponentu fāzes nobīdēm). Atstarotās gaismas polarizācijas raksturs ir tik jutīgs pret atstarojošās vides parametriem, ka daudzas metālu izpētes optiskās metodes ir balstītas uz šo parādību (sk. Magneto-optics, Metal-optics).

Izkliedētā O. s. - tā izkliede pa 2. barotnes nelīdzeno virsmu visos iespējamos virzienos. Atstarotās starojuma plūsmas telpiskais sadalījums un tās intensitāte dažādos īpašos gadījumos ir atšķirīga, un to nosaka attiecība starp l un nelīdzenumu lielumu, nelīdzenumu sadalījumu pa virsmu, apgaismojuma apstākļiem un atstarojošās vides īpašībām. . Izkliedēti atstarotās gaismas telpiskā sadalījuma ierobežojošo gadījumu, kas dabā nav strikti izpildīts, apraksta Lamberta likums. Izkliedētā O. s. To novēro arī no nesējiem, kuru iekšējā struktūra ir neviendabīga, kas noved pie gaismas izkliedes barotnes tilpumā un tās daļas atgriešanās pirmajā vidē. Izkliedētās O. s. no šādiem nesējiem nosaka tajos notiekošo vienas un vairāku gaismas izkliedes procesu raksturs. Gan gaismas absorbcija, gan izkliede var būt ļoti atkarīga no l. Tā rezultātā mainās difūzi atstarotās gaismas spektrālais sastāvs, kas (apgaismojot ar baltu gaismu) tiek vizuāli uztverta kā ķermeņu krāsa.

Pilnīga iekšējā atspulga

Palielinoties krišanas leņķim i, palielinās arī laušanas leņķis, savukārt atstarotā stara intensitāte palielinās, bet lauztais stars samazinās (to summa ir vienāda ar krītošā stara intensitāti). Par kādu vērtību i = i k stūrī r= π / 2, lauztā stara intensitāte kļūs vienāda ar nulli, visa gaisma tiks atspoguļota. Ar turpmāku leņķa palielināšanos i > i k Nebūs lauzta stara, gaisma ir pilnībā atspoguļota.

Mēs atradīsim kritiskā krišanas leņķa vērtību, pie kura sākas pilnīga atstarošana, ievietosim to refrakcijas likumā r= π / 2, tad grēks r= 1 nozīmē:

grēks i k = n 2 / n 1

Izkliedētā gaismas izkliede

θ i = θ r .
Krituma leņķis ir vienāds ar atstarošanas leņķi

Stūra atstarotāja darbības princips

Wikimedia fonds. 2010. gads.

Gaisma ir svarīga mūsu dzīves sastāvdaļa. Bez tā dzīvība uz mūsu planētas nav iespējama. Tajā pašā laikā daudzas ar gaismu saistītas parādības mūsdienās tiek aktīvi izmantotas dažādās cilvēka darbības jomās, sākot no elektrisko ierīču ražošanas līdz kosmosa kuģiem. Viena no fizikas pamatparādībām ir gaismas atstarošana.

Gaismas atspīdums

Skolā tiek apgūts gaismas atstarošanas likums. Mūsu raksts var jums pastāstīt, kas jums par to būtu jāzina, kā arī daudz citas noderīgas informācijas.

Pamatzināšanas par gaismu

Fiziskās aksiomas parasti ir vienas no saprotamākajām, jo ​​tām ir vizuālas izpausmes, kuras var viegli novērot mājās. Gaismas atstarošanas likums paredz situāciju, kad gaismas stari maina virzienu, kad tie saskaras ar dažādām virsmām.

Piezīme! Refrakcijas robeža ievērojami palielina tādu parametru kā viļņa garums.

Staru laušanas laikā daļa to enerģijas atgriezīsies atpakaļ primārajā vidē. Kad daži no stariem iekļūst citā vidē, tiek novērota to refrakcija.
Lai saprastu visas šīs fiziskās parādības, jums jāzina atbilstošā terminoloģija:

• gaismas enerģijas plūsmu fizikā definē kā incidentu, kad tā nonāk saskarnē starp divām vielām;
• daļa no gaismas enerģijas, kas noteiktā situācijā atgriežas primārajā vidē, tiek saukta par atstarotu;

Piezīme! Ir vairāki refleksijas noteikuma formulējumi. Neatkarīgi no tā, kā jūs to formulējat, tas joprojām apraksta atstaroto un krītošo staru relatīvo stāvokli.

• krišanas leņķis. Šeit mēs domājam leņķi, kas veidojas starp nesēja robežas perpendikulāro līniju un uz to krītošo gaismu. To nosaka staru kūļa krišanas punktā;

Staru leņķi

• atstarošanas leņķis. Tas veidojas starp atstaroto staru un perpendikulāro līniju, kas tika rekonstruēta tā krišanas punktā.

Turklāt jums jāzina, ka gaisma var izplatīties tikai taisni viendabīgā vidē.

Piezīme! Dažādi materiāli var atšķirīgi atspoguļot un absorbēt gaismu.

Lūk, no kurienes nāk atstarojums. Tas ir lielums, kas raksturo priekšmetu un vielu atstarošanas spēju. Tas nozīmē, cik daudz starojuma, ko gaismas plūsma nes uz barotnes virsmu, veidos enerģiju, kas no tās atstarosies. Šis koeficients ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, starp kuriem vislielākā nozīme ir starojuma sastāvam un krišanas leņķim.
Pilnīga gaismas plūsmas atstarošana tiek novērota, kad stars krīt uz vielām un objektiem ar atstarojošu virsmu. Piemēram, stara atspīdumu var novērot, kad tas skar stiklu, šķidru dzīvsudrabu vai sudrabu.

Īsa vēsturiska ekskursija

Gaismas laušanas un atstarošanas likumi veidojās un sistematizēja tālajā 3. gadsimtā. BC e. Tos izstrādāja Eiklīds.

Visi likumi (refrakcija un atstarošana), kas attiecas uz šo fizisko parādību, tika noteikti eksperimentāli, un tos var viegli apstiprināt ar Huygens ģeometrisko principu. Saskaņā ar šo principu jebkurš vides punkts, ko var sasniegt traucējumi, darbojas kā sekundāro viļņu avots.
Sīkāk aplūkosim šodien pastāvošos likumus.

Likumi ir visa pamatā

Gaismas plūsmas atstarošanas likums ir definēts kā fiziska parādība, kuras laikā gaisma, kas tiek sūtīta no vienas vides uz otru, tiks daļēji atgriezta atpakaļ to atdalīšanas brīdī.

Gaismas atspīdums saskarnē

Cilvēka vizuālais analizators novēro gaismu brīdī, kad stars, kas nāk no tā avota, skar acs ābolu. Situācijā, kad ķermenis nedarbojas kā avots, vizuālais analizators var uztvert starus no cita avota, kas atstarojas no ķermeņa. Šajā gadījumā gaismas starojums, kas krīt uz objekta virsmas, var mainīt tā tālākās izplatīšanās virzienu. Tā rezultātā ķermenis, kas atstaro gaismu, darbosies kā tās avots. Atspoguļojot, daļa plūsmas atgriezīsies pirmajā vidē, no kuras tā sākotnēji tika virzīta. Šeit ķermenis, kas to atspoguļos, kļūs par jau atspoguļotās plūsmas avotu.
Šai fiziskajai parādībai ir vairāki likumi:

• pirmais likums nosaka: atstarojošajam un krītošajam staram kopā ar perpendikulāro līniju, kas parādās saskarnē starp nesējiem, kā arī rekonstruētajā gaismas plūsmas krišanas punktā, jāatrodas vienā plaknē;

Piezīme! Šeit tiek domāts, ka plaknes vilnis nokrīt uz objekta vai vielas atstarojošās virsmas. Tās viļņu virsmas ir svītras.

Pirmais un otrais likums

• otrais likums. Tās formulējums ir šāds: gaismas plūsmas atstarošanas leņķis būs vienāds ar krišanas leņķi. Tas ir saistīts ar faktu, ka tiem ir savstarpēji perpendikulāras malas. Ņemot vērā trīsstūru vienādības principus, kļūst skaidrs, no kurienes šī vienlīdzība rodas. Izmantojot šos principus, var viegli pierādīt, ka šie leņķi atrodas vienā plaknē ar novilkto perpendikulāro līniju, kas tika atjaunota uz divu vielu atdalīšanas robežas gaismas stara krišanas punktā.

Šie divi optiskās fizikas likumi ir pamata. Turklāt tie ir derīgi arī stariem, kam ir pretējs ceļš. Stara enerģijas atgriezeniskuma rezultātā plūsma, kas izplatās pa iepriekš atstarotā ceļu, tiks atspoguļota līdzīgi kā krītošā.

Pārdomu likums praksē

Šī likuma izpildi var pārbaudīt praksē. Lai to izdarītu, jums ir jānovirza plāns stars uz jebkuru atstarojošu virsmu. Lāzera rādītājs un parastais spogulis ir lieliski piemēroti šiem nolūkiem.

Likuma ietekme praksē

Pavērsiet lāzera rādītāju pret spoguli. Rezultātā lāzera stars tiks atstarots no spoguļa un tālāk izplatīsies noteiktā virzienā. Šajā gadījumā krītošā un atstarotā staru kūļa leņķi būs vienādi, pat ja uz tiem skatās normāli.

Piezīme! Gaisma no šādām virsmām tiks atstarota strutā leņķī un tālāk izplatīsies pa zemu trajektoriju, kas atrodas diezgan tuvu virsmai. Bet stars, kas nokritīs gandrīz vertikāli, tiks atspoguļots akūtā leņķī. Tajā pašā laikā tā tālākais ceļš būs gandrīz identisks krītošajam.

Kā redzat, šī noteikuma galvenais punkts ir fakts, ka leņķi jāmēra no perpendikulāra virsmai gaismas plūsmas krišanas punktā.

Piezīme! Šis likums ir pakļauts ne tikai gaismai, bet arī jebkura veida elektromagnētiskajiem viļņiem (mikroviļņu, radio, rentgena viļņiem utt.).

Difūzās atstarošanas iezīmes

Daudzi objekti spēj atspoguļot tikai uz to virsmu krītošo gaismas starojumu. Labi apgaismoti objekti ir skaidri redzami no dažādiem leņķiem, jo ​​to virsma atstaro un izkliedē gaismu dažādos virzienos.

Izkliedēta atstarošana

Šo parādību sauc par izkliedētu (difūzu) atspulgu. Šī parādība rodas, kad starojums skar dažādas raupjas virsmas. Pateicoties tam, mēs spējam atšķirt objektus, kuriem nav spēju izstarot gaismu. Ja gaismas starojuma izkliede ir nulle, tad mēs nevarēsim redzēt šos objektus.

Piezīme! Izkliedēta atstarošana nerada personai diskomfortu.

Diskomforta neesamība ir izskaidrojama ar to, ka ne visa gaisma saskaņā ar iepriekš aprakstīto noteikumu atgriežas primārajā vidē. Turklāt šis parametrs dažādām virsmām būs atšķirīgs:

• sniegs atstaro aptuveni 85% no starojuma;
• baltam papīram - 75%;
• melnajam un velūram - 0,5%.

Ja atspulgs nāk no raupjām virsmām, gaisma tiks nejauši virzīta viena pret otru.

Spoguļošanas iezīmes

Gaismas starojuma spožā atstarošana atšķiras no iepriekš aprakstītajām situācijām. Tas ir saistīts ar faktu, ka plūsmas rezultātā, kas noteiktā leņķī nokrīt uz gludas virsmas, tie tiks atspoguļoti vienā virzienā.

Spoguļa atspulgs

Šo parādību var viegli reproducēt, izmantojot parasto spoguli. Kad spogulis ir vērsts pret saules stariem, tas darbosies kā lieliska atstarojoša virsma.

Piezīme! Vairākus ķermeņus var klasificēt kā spoguļu virsmas. Piemēram, šajā grupā ietilpst visi gludie optiskie objekti. Bet tāds parametrs kā nelīdzenumu un neviendabīgumu lielums šajos objektos būs mazāks par 1 mikronu. Gaismas viļņa garums ir aptuveni 1 mikrons.

Visas šādas spoguļatstarojošās virsmas atbilst iepriekš aprakstītajiem likumiem.

Tiesību izmantošana tehnoloģijā

Mūsdienās tehnoloģijās bieži tiek izmantoti spoguļi vai spoguļobjekti, kuriem ir izliekta atstarojoša virsma. Tie ir tā sauktie sfēriskie spoguļi.
Šādi objekti ir ķermeņi, kuriem ir sfēriska segmenta forma. Šādām virsmām raksturīgs staru paralēlisma pārkāpums.
Pašlaik ir divu veidu sfēriskie spoguļi:

• ieliekts. Tie spēj atstarot gaismas starojumu no sava sfēras segmenta iekšējās virsmas. Atstarojot, stari šeit tiek savākti vienā punktā. Tāpēc viņus bieži sauc arī par “vācējiem”;

Ieliekts spogulis

• izliekts. Šādiem spoguļiem ir raksturīga starojuma atstarošana no ārējās virsmas. Tā laikā notiek izkliede uz sāniem. Šī iemesla dēļ šādus objektus sauc par “izkliedi”.

Izliekts spogulis

Šajā gadījumā ir vairākas iespējas staru uzvedībai:

• deg gandrīz paralēli virsmai. Šajā situācijā tas tikai nedaudz pieskaras virsmai un tiek atstarots ļoti neasā leņķī. Tad tas iet pa diezgan zemu trajektoriju;
• krītot atpakaļ, stari atstarojas akūtā leņķī. Šajā gadījumā, kā mēs teicām iepriekš, atstarotais stars sekos ļoti tuvu incidentam.

Kā redzam, likums tiek pildīts visos gadījumos.

Secinājums

Gaismas starojuma atstarošanas likumi mums ir ļoti svarīgi, jo tie ir fundamentālas fiziskas parādības. Tie ir atraduši plašu pielietojumu dažādās cilvēka darbības jomās. Optikas pamati tiek mācīti vidusskolā, kas kārtējo reizi pierāda šādu pamatzināšanu nozīmi.

Kā pats izgatavot eņģeļa acis vāzei?