Na rozhraní medzi dvoma rôznymi médiami, ak toto rozhranie výrazne presahuje vlnovú dĺžku, dochádza k zmene smeru šírenia svetla: časť svetelnej energie sa vracia do prvého prostredia, tj. odrážal, a časť preniká do druhého prostredia a zároveň lomené. AO lúč sa nazýva dopadový lúč a lúč OD – odrazený lúč(pozri obr. 1.3). Určuje sa relatívna poloha týchto lúčov zákony odrazu a lomu svetla.

Ryža. 1.3. Odraz a lom svetla.

Uhol α medzi dopadajúcim lúčom a kolmicou na rozhranie, obnovený k povrchu v bode dopadu lúča, sa nazýva uhol dopadu.

Uhol γ medzi odrazeným lúčom a tou istou kolmicou sa nazýva uhol odrazu.

Každé médium do určitej miery (teda svojim spôsobom) odráža a pohlcuje svetelné žiarenie. Veličina, ktorá charakterizuje odrazivosť povrchu látky, sa nazýva koeficient odrazu. Koeficient odrazu ukazuje, aká časť energie prinesenej žiarením na povrch telesa je energia odnesená z tohto povrchu odrazeným žiarením. Tento koeficient závisí od mnohých faktorov, napríklad od zloženia žiarenia a od uhla dopadu. Svetlo sa úplne odráža od tenkého filmu striebra alebo tekutej ortuti nanesenej na doske skla.

Zákony odrazu svetla

Zákony odrazu svetla experimentálne objavil v 3. storočí pred Kristom staroveký grécky vedec Euklides. Tieto zákony možno získať aj ako dôsledok Huygensovho princípu, podľa ktorého každý bod v médiu, do ktorého sa porucha dostala, je zdrojom sekundárnych vĺn. Vlnová plocha (čelo vlny) je v nasledujúcom okamihu dotykovou plochou ku všetkým sekundárnym vlnám. Huygensov princíp je čisto geometrický.

Na hladký odrazový povrch CM dopadá rovinná vlna (obr. 1.4), teda vlna, ktorej vlnové plochy sú pruhy.

Ryža. 1.4. Huygensova konštrukcia.

A 1 A a B 1 B sú lúče dopadajúcej vlny, AC je vlnová plocha tejto vlny (alebo čelo vlny).

Zbohom čelo vlny z bodu C sa presunie za čas t do bodu B, z bodu A sa sekundárna vlna rozšíri po pologuli do vzdialenosti AD ​​= CB, keďže AD ​​= vt a CB = vt, kde v je rýchlosť vlny propagácia.

Vlnová plocha odrazenej vlny je priamka BD, dotýkajúca sa hemisfér. Ďalej sa vlnová plocha bude pohybovať rovnobežne so sebou v smere odrazených lúčov AA 2 a BB 2.

Pravouhlé trojuholníky ΔACB a ΔADB majú spoločnú preponu AB a rovnaké ramená AD = CB. Preto sú si rovní.

Uhly CAB = = α a DBA = = γ sú rovnaké, pretože ide o uhly so vzájomne kolmými stranami. A z rovnosti trojuholníkov vyplýva, že α = γ.

Z Huygensovej konštrukcie tiež vyplýva, že dopadajúce a odrazené lúče ležia v rovnakej rovine s kolmicou k povrchu obnovenou v bode dopadu lúča.

Zákony odrazu platia, keď svetelné lúče idú opačným smerom. V dôsledku reverzibility dráhy svetelných lúčov máme, že lúč šíriaci sa po dráhe odrazeného sa odráža po dráhe dopadajúceho.

Väčšina telies iba odráža žiarenie, ktoré na ne dopadá, bez toho, aby bolo zdrojom svetla. Osvetlené objekty sú viditeľné zo všetkých strán, pretože svetlo sa odráža od ich povrchu v rôznych smeroch a rozptyľuje sa. Tento jav sa nazýva difúzny odraz alebo difúzny odraz. Od všetkých drsných povrchov dochádza k difúznemu odrazu svetla (obr. 1.5). Na určenie dráhy odrazeného lúča takéhoto povrchu sa v bode dopadu lúča nakreslí rovina dotýkajúca sa povrchu a uhly dopadu a odrazu sa zostrojia vo vzťahu k tejto rovine.

Ryža. 1.5. Difúzny odraz svetla.

Napríklad 85 % bieleho svetla sa odráža od povrchu snehu, 75 % od bieleho papiera, 0,5 % od čierneho zamatu. Difúzny odraz svetla nespôsobuje v ľudskom oku na rozdiel od zrkadlového odrazu nepríjemné pocity.

- vtedy sa svetelné lúče dopadajúce na hladký povrch pod určitým uhlom odrážajú prevažne v jednom smere (obr. 1.6). Reflexná plocha je v tomto prípade tzv zrkadlo(alebo zrkadlový povrch). Zrkadlové plochy možno považovať za opticky hladké, ak veľkosť nepravidelností a nehomogenít na nich nepresahuje vlnovú dĺžku svetla (menej ako 1 mikrón). Pre takéto povrchy je zákon odrazu svetla splnený.

Ryža. 1.6. Zrkadlový odraz svetla.

Ploché zrkadlo je zrkadlo, ktorého odrazná plocha je rovina. Ploché zrkadlo umožňuje vidieť predmety pred ním a tieto predmety sa zdajú byť umiestnené za rovinou zrkadla. V geometrickej optike sa každý bod svetelného zdroja S považuje za stred rozbiehavého zväzku lúčov (obr. 1.7). Takýto zväzok lúčov sa nazýva homocentrický. Obraz bodu S v optickom zariadení je stredom S’ homocentrického odrazeného a lomeného lúča lúčov v rôznych prostrediach. Ak svetlo rozptýlené povrchmi rôznych telies dopadá na ploché zrkadlo a potom, odrazené od neho, padá do oka pozorovateľa, potom sú v zrkadle viditeľné obrazy týchto telies.

Ryža. 1.7. Obraz vytvorený rovinným zrkadlom.

Obraz S‘ sa nazýva skutočný, ak sa odrazené (lomené) lúče lúča pretínajú v bode S‘. Obraz S‘ sa nazýva imaginárny, ak sa nepretínajú samotné odrazené (lomené) lúče, ale ich pokračovanie. Svetelná energia nedosiahne tento bod. Na obr. Obrázok 1.7 ukazuje obraz svetelného bodu S, ktorý sa objaví pomocou plochého zrkadla.

Lúč SO dopadá na CM zrkadlo pod uhlom 0°, preto je uhol odrazu 0° a tento lúč po odraze sleduje dráhu OS. Z celej množiny lúčov dopadajúcich z bodu S na ploché zrkadlo vyberieme lúč SO 1.

Lúč SO 1 dopadá na zrkadlo pod uhlom α a odráža sa pod uhlom γ (α = γ). Ak budeme pokračovať v odrazených lúčoch za zrkadlom, budú sa zbiehať v bode S 1, ktorý je virtuálnym obrazom bodu S v rovinnom zrkadle. Človeku sa teda zdá, že lúče vychádzajú z bodu S 1, hoci v skutočnosti z tohto bodu a do oka nevstupujú žiadne lúče. Obraz bodu S 1 je umiestnený symetricky k najsvietivejšiemu bodu S vzhľadom na zrkadlo CM. Poďme to dokázať.

Lúč SB dopadajúci na zrkadlo pod uhlom 2 (obr. 1.8) sa podľa zákona odrazu svetla odráža pod uhlom 1 = 2.

Ryža. 1.8. Odraz od plochého zrkadla.

Z obr. 1.8 môžete vidieť, že uhly 1 a 5 sú rovnaké – ako zvislé. Súčet uhlov je 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Preto uhly 3 = 4 a 2 = 5.

Pravouhlé trojuholníky ΔSOB a ΔS 1 OB majú spoločnú nohu OB a rovnaké ostré uhly 3 a 4, preto sú tieto trojuholníky rovnaké na strane a dva uhly susediace s ramenom. To znamená, že SO = OS 1, to znamená, že bod S 1 je umiestnený symetricky k bodu S vzhľadom na zrkadlo.

Na nájdenie obrazu predmetu AB v plochom zrkadle stačí spustiť kolmice z krajných bodov predmetu na zrkadlo a pokračovať v nich za zrkadlo a vyčleniť za ním vzdialenosť rovnajúcu sa vzdialenosti od zrkadlo do krajného bodu objektu (obr. 1.9). Tento obrázok bude virtuálny a v životnej veľkosti. Rozmery a relatívna poloha predmetov sú zachované, no zároveň v zrkadle ľavá a pravá strana obrazu mení miesto oproti samotnému objektu. Rovnako nie je narušená rovnobežnosť svetelných lúčov dopadajúcich na ploché zrkadlo po odraze.

Ryža. 1.9. Obraz objektu v rovinnom zrkadle.

V technike sa často používajú zrkadlá so zložitým zakriveným odrazovým povrchom, napríklad sférické zrkadlá. Sférické zrkadlo- toto je povrch tela, ktorý má tvar guľového segmentu a zrkadlovo odráža svetlo. Rovnobežnosť lúčov pri odraze od takýchto povrchov je narušená. Zrkadlo sa volá konkávne, ak sa lúče odrážajú od vnútorného povrchu guľového segmentu. Paralelné svetelné lúče sa po odraze od takéhoto povrchu zhromažďujú v jednom bode, preto sa konkávne zrkadlo nazýva zbieranie. Ak sa lúče odrážajú od vonkajšieho povrchu zrkadla, potom to bude konvexné. Paralelné svetelné lúče sú rozptýlené v rôznych smeroch, tzv konvexné zrkadlo volal disperzný.

Základné optické zákony boli stanovené už dávno. Už v prvých obdobiach optického výskumu boli experimentálne objavené štyri základné zákony súvisiace s optickými javmi:

1. zákon priamočiareho šírenia svetla;
2. zákon nezávislosti svetelných lúčov;
3. zákon odrazu svetla od zrkadlového povrchu;
4. zákon lomu svetla na hranici dvoch priehľadných látok.

Zákon odrazu sa spomína v spisoch Euklida.

Objavenie zákona odrazu je spojené s používaním leštených kovových povrchov (zrkadiel), ktoré boli známe už v staroveku.

Formulácia zákona odrazu svetla

Dopadajúci lúč svetla, lomený lúč a kolmica na rozhranie dvoch priehľadných médií ležia v rovnakej rovine (obr. 1). V tomto prípade sú uhol dopadu () a uhol odrazu () rovnaké:

Fenomén úplného odrazu svetla

Ak sa svetelná vlna šíri z látky s vysokým indexom lomu do média s nižším indexom lomu, potom bude uhol lomu () väčší ako uhol dopadu.

Keď sa uhol dopadu zväčší, zväčší sa aj uhol lomu. Toto sa deje dovtedy, kým pri určitom uhle dopadu, ktorý sa nazýva medzný uhol (), sa uhol lomu nerovná 900. Ak je uhol dopadu väčší ako hraničný uhol (), potom sa všetko dopadajúce svetlo odráža od rozhraní, nedochádza k javu lomu. Tento jav sa nazýva úplný odraz. Uhol dopadu, pri ktorom dochádza k úplnému odrazu, je určený podmienkou:

kde je hraničný uhol úplného odrazu, je relatívny index lomu látky, v ktorej sa lomené svetlo šíri, vo vzťahu k médiu, v ktorom sa šíri dopadajúca vlna svetla:

kde je absolútny index lomu druhého prostredia, je absolútny index lomu prvej látky; — fázová rýchlosť šírenia svetla v prvom médiu; — fázová rýchlosť šírenia svetla v druhej látke.

Hranice aplikácie zákona odrazu

Ak rozhranie medzi látkami nie je ploché, možno ho rozdeliť na malé oblasti, ktoré možno jednotlivo považovať za ploché. Potom je možné hľadať priebeh lúčov podľa zákonov lomu a odrazu. Zakrivenie povrchu by však nemalo prekročiť určitú hranicu, po ktorej prekročení dochádza k difrakcii.

Drsné povrchy vedú k rozptýlenému (difúznemu) odrazu svetla. Úplne zrkadlový povrch sa stáva neviditeľným. Viditeľné sú len lúče, ktoré sa od nej odrazia.

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

Cvičenie	Dve ploché zrkadlá zvierajú dihedrálny uhol (obr. 2). Dopadajúci lúč sa šíri v rovine, ktorá je kolmá na hranu dihedrálneho uhla. Odráža sa od prvého, potom druhého zrkadla. Aký bude uhol (), o ktorý sa lúč vychýli v dôsledku dvoch odrazov?
Riešenie	Zvážte trojuholník ABD. Vidíme, že: Z uvažovania trojuholníka ABC vyplýva, že: Zo získaných vzorcov (1.1) a (1.2) máme:
Odpoveď

PRÍKLAD 2

Cvičenie	Aký by mal byť uhol dopadu, pri ktorom odrazený lúč zviera s lomeným lúčom uhol 900 Absolútne indexy lomu látok sa rovnajú: a .
Riešenie	Urobme si kresbu.

Pochádza z obdobia okolo roku 300 pred Kristom. e.

Zákony odrazu. Fresnelove vzorce

Zákon odrazu svetla - určuje zmenu smeru pohybu svetelného lúča v dôsledku stretnutia s odrazným (zrkadlovým) povrchom: dopadajúce a odrazené lúče ležia v rovnakej rovine s normálou k odrazovej ploche pri bod dopadu a táto normála rozdeľuje uhol medzi lúčmi na dve rovnaké časti. Široko používaná, ale menej presná formulácia „uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu“ neudáva presný smer odrazu lúča. Vyzerá to však takto:

Tento zákon je dôsledkom aplikácie Fermatovho princípu na odrazovú plochu a ako všetky zákony geometrickej optiky je odvodený z vlnovej optiky. Zákon platí nielen pre dokonale odrážajúce povrchy, ale aj pre rozhranie dvoch médií, ktoré čiastočne odráža svetlo. V tomto prípade, podobne ako zákon lomu svetla, nehovorí nič o intenzite odrazeného svetla.

Reflexný mechanizmus

Pri dopade elektromagnetickej vlny na vodivú plochu vzniká prúd, ktorého elektromagnetické pole má tendenciu kompenzovať tento efekt, čo vedie k takmer úplnému odrazu svetla.

Druhy odrazu

Odraz svetla môže byť zrkadlovo(teda ako je pozorované pri použití zrkadiel) resp difúzne(v tomto prípade sa pri odraze nezachová dráha lúčov od objektu, ale len energetická zložka svetelného toku) v závislosti od charakteru povrchu.

Mirror O. s. rozlišuje sa určitým vzťahom medzi polohami dopadajúceho a odrazeného lúča: 1) odrazený lúč leží v rovine prechádzajúcej dopadajúcim lúčom a normálou k odrazovej ploche; 2) uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu j. Intenzita odrazeného svetla (charakterizovaná koeficientom odrazu) závisí od j a polarizácie dopadajúceho zväzku lúčov (pozri Polarizácia svetla), ako aj od pomeru indexov lomu n2 a n1 2. a 1. prostredia. . Táto závislosť (pre odrazové médium - dielektrikum) je kvantitatívne vyjadrená Fresnelovým vzorcom. Z nich najmä vyplýva, že keď svetlo dopadá kolmo na povrch, koeficient odrazu nezávisí od polarizácie dopadajúceho lúča a rovná sa

(n2 - n1)²/(n2 + n1)²

Vo veľmi dôležitom konkrétnom prípade normálneho pádu zo vzduchu alebo skla na ich rozhranie (nair " 1,0; nst = 1,5) je to " 4%.

Charakter polarizácie odrazeného svetla sa mení so zmenami j a je rozdielny pre zložky dopadajúceho svetla polarizované rovnobežne (p-zložka) a kolmo (s-zložka) k rovine dopadu. Pod rovinou polarizácie rozumieme ako obvykle rovinu kmitania elektrického vektora svetelnej vlny. Pri uhloch j rovných takzvanému Brewsterovmu uhlu (pozri Brewsterov zákon) sa odrazené svetlo úplne polarizuje kolmo na rovinu dopadu (p-zložka dopadajúceho svetla sa úplne láme do odrazového média; ak toto médium silne absorbuje svetlo, potom lomená p-zložka prechádza do prostredia je veľmi malá dráha). Táto vlastnosť zrkadla O. s. používa sa v mnohých polarizačných zariadeniach. Pre j väčší ako Brewsterov uhol sa koeficient odrazu od dielektrika zvyšuje so zvyšujúcim sa j, pričom má tendenciu k 1 v limite, bez ohľadu na polarizáciu dopadajúceho svetla. V zrkadlovom optickom systéme, ako je zrejmé z Fresnelových vzorcov, sa fáza odrazeného svetla vo všeobecnom prípade náhle mení. Ak j = 0 (svetlo dopadá normálne na rozhranie), potom pre n2 > n1 sa fáza odrazenej vlny posunie o p, pre 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.

Absorpcia v reflexnom médiu vedie k absencii Brewsterovho uhla a vyšším (v porovnaní s dielektrikami) hodnotám koeficientu odrazu - aj pri kolmom dopade môže presiahnuť 90 % (to vysvetľuje rozšírené používanie hladkých kovových a metalizovaných povrchov v zrkadlá).Odlišujú sa aj polarizačné charakteristiky.svetelné vlny odrazené od absorbujúceho prostredia (v dôsledku iných fázových posunov p- a s-zložky dopadajúcich vĺn). Povaha polarizácie odrazeného svetla je taká citlivá na parametre odrážajúceho prostredia, že na tomto jave sú založené mnohé optické metódy na štúdium kovov (pozri Magnetooptika, Metal-optika).

Difúzna O. s. - jeho rozptyl nerovným povrchom 2. prostredia všetkými možnými smermi. Priestorové rozloženie toku odrazeného žiarenia a jeho intenzita sú v rôznych špecifických prípadoch rôzne a sú určené vzťahom medzi l a veľkosťou nerovností, rozložením nerovností na povrchu, svetelnými podmienkami a vlastnosťami odrazového média. . Limitný prípad priestorovej distribúcie difúzne odrazeného svetla, ktorý nie je v prírode striktne splnený, popisuje Lambertov zákon. Difúzna O. s. Pozoruje sa aj z médií, ktorých vnútorná štruktúra je nehomogénna, čo vedie k rozptylu svetla v objeme média a jeho časti k návratu do prvého média. Vzory difúznych O. s. z takýchto médií sú určené povahou procesov jednoduchého a viacnásobného rozptylu svetla v nich. Absorpcia aj rozptyl svetla môžu vykazovať silnú závislosť od l. Výsledkom je zmena spektrálneho zloženia difúzne odrazeného svetla, ktoré (pri osvetlení bielym svetlom) je vizuálne vnímané ako farba telies.

Totálny vnútorný odraz

So zvyšujúcim sa uhlom dopadu i, zväčšuje sa aj uhol lomu, pričom intenzita odrazeného lúča sa zvyšuje a lomený lúč klesá (ich súčet sa rovná intenzite dopadajúceho lúča). V nejakej hodnote i = i k rohu r= π / 2, intenzita lomeného lúča sa bude rovnať nule, všetko svetlo sa odrazí. S ďalším zväčšením uhla i > i k Nebude lomený lúč, svetlo sa úplne odráža.

Nájdeme hodnotu kritického uhla dopadu, pri ktorom začína úplný odraz, dáme do zákona lomu r= π / 2, potom hriech r= 1 znamená:

hriech i k = n 2 / n 1

Rozptyl difúzneho svetla

θi = θr.
Uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu

Princíp činnosti rohového reflektora

Nadácia Wikimedia. 2010.

Svetlo je dôležitou súčasťou nášho života. Bez nej je život na našej planéte nemožný. Zároveň sa mnohé javy, ktoré sú spojené so svetlom, dnes aktívne využívajú v rôznych oblastiach ľudskej činnosti, od výroby elektrických zariadení až po kozmické lode. Jedným zo základných javov vo fyzike je odraz svetla.

Odraz svetla

V škole sa študuje zákon odrazu svetla. Náš článok vám môže povedať, čo by ste o ňom mali vedieť, ako aj množstvo ďalších užitočných informácií.

Základné poznatky o svetle

Fyzikálne axiómy patria spravidla medzi najzrozumiteľnejšie, pretože majú vizuálne prejavy, ktoré možno ľahko pozorovať doma. Zákon odrazu svetla implikuje situáciu, keď svetelné lúče menia smer, keď narážajú na rôzne povrchy.

Poznámka! Hranica lomu výrazne zvyšuje parameter, akým je vlnová dĺžka.

Počas lomu lúčov sa časť ich energie vráti späť do primárneho média. Keď časť lúčov prenikne do iného média, pozoruje sa ich lom.
Aby ste pochopili všetky tieto fyzikálne javy, musíte poznať vhodnú terminológiu:

• tok svetelnej energie vo fyzike je definovaný ako dopad, keď narazí na rozhranie medzi dvoma látkami;
• časť svetelnej energie, ktorá sa v danej situácii vracia do primárneho média, sa nazýva odrazená;

Poznámka! Existuje niekoľko formulácií pravidla odrazu. Bez ohľadu na to, ako to sformulujete, stále bude popisovať relatívnu polohu odrazených a dopadajúcich lúčov.

• uhol dopadu. Tu máme na mysli uhol, ktorý je vytvorený medzi kolmou čiarou hranice média a svetlom dopadajúcim na ňu. Stanovuje sa v bode dopadu lúča;

Uhly lúča

• uhol odrazu. Vzniká medzi odrazeným lúčom a kolmicou, ktorá bola rekonštruovaná v mieste jeho dopadu.

Okrem toho musíte vedieť, že svetlo sa môže v homogénnom prostredí šíriť výlučne priamočiaro.

Poznámka! Rôzne médiá môžu odrážať a absorbovať svetlo odlišne.

Odtiaľ pochádza odrazivosť. Ide o veličinu, ktorá charakterizuje odrazivosť predmetov a látok. Znamená to, koľko žiarenia prineseného svetelným tokom na povrch média bude predstavovať energiu, ktorá sa od neho odrazí. Tento koeficient závisí od množstva faktorov, medzi ktorými má najväčší význam zloženie žiarenia a uhol dopadu.
Úplný odraz svetelného toku sa pozoruje, keď lúč dopadne na látky a predmety s reflexným povrchom. Napríklad odraz lúča možno pozorovať pri dopade na sklo, tekutú ortuť alebo striebro.

Krátky historický exkurz

Zákony lomu a odrazu svetla sa vytvorili a systematizovali už v 3. storočí. BC e. Vyvinul ich Euclid.

Všetky zákony (refrakcia a odraz), ktoré sa týkajú tohto fyzikálneho javu, boli stanovené experimentálne a možno ich ľahko potvrdiť Huygensovým geometrickým princípom. Podľa tohto princípu každý bod v médiu, ktorý môže dosiahnuť porucha, pôsobí ako zdroj sekundárnych vĺn.
Pozrime sa na zákony, ktoré dnes existujú, podrobnejšie.

Základom všetkého sú zákony

Zákon odrazu svetelného toku je definovaný ako fyzikálny jav, počas ktorého sa svetlo vyslané z jedného média do druhého čiastočne vráti späť pri ich oddelení.

Odraz svetla na rozhraní

Ľudský vizuálny analyzátor pozoruje svetlo v momente, keď lúč vychádzajúci z jeho zdroja zasiahne očnú buľvu. V situácii, keď telo nepôsobí ako zdroj, môže vizuálny analyzátor vnímať lúče z iného zdroja, ktoré sa od tela odrážajú. V tomto prípade môže svetelné žiarenie dopadajúce na povrch predmetu zmeniť smer jeho ďalšieho šírenia. Výsledkom je, že telo, ktoré odráža svetlo, bude pôsobiť ako jeho zdroj. Keď sa odrazí, časť toku sa vráti do prvého média, z ktorého bola pôvodne nasmerovaná. Tu sa telo, ktoré to bude odrážať, stane zdrojom už odrazeného toku.
Pre tento fyzikálny jav existuje niekoľko zákonov:

• prvý zákon hovorí: odrazový a dopadajúci lúč spolu s kolmicou, ktorá sa objavuje na rozhraní medzi médiami, ako aj v rekonštruovanom bode dopadu svetelného toku, musia byť umiestnené v rovnakej rovine;

Poznámka! Tu sa predpokladá, že rovinná vlna dopadá na odrazový povrch objektu alebo látky. Jeho vlnové plochy sú pruhy.

Prvý a druhý zákon

• druhý zákon. Jeho formulácia je nasledovná: uhol odrazu svetelného toku sa bude rovnať uhlu dopadu. Je to spôsobené tým, že majú navzájom kolmé strany. Ak vezmeme do úvahy princípy rovnosti trojuholníkov, je jasné, odkiaľ táto rovnosť pochádza. Pomocou týchto princípov sa dá ľahko dokázať, že tieto uhly sú v jednej rovine s nakreslenou kolmicou, ktorá bola obnovená na hranici separácie dvoch látok v bode dopadu svetelného lúča.

Tieto dva zákony v optickej fyzike sú základné. Okrem toho sú platné aj pre lúč, ktorý má opačnú dráhu. V dôsledku reverzibility energie lúča sa tok šíriaci sa po dráhe predtým odrazeného bude odrážať podobne ako dráha dopadajúceho.

Zákon odrazu v praxi

Uplatňovanie tohto zákona je možné overiť v praxi. Aby ste to dosiahli, musíte nasmerovať tenký lúč na akýkoľvek odrazový povrch. Na tieto účely sa dokonale hodí laserové ukazovátko a bežné zrkadlo.

Účinok zákona v praxi

Nasmerujte laserové ukazovadlo na zrkadlo. V dôsledku toho sa laserový lúč bude odrážať od zrkadla a šíriť sa ďalej v danom smere. V tomto prípade budú uhly dopadajúceho a odrazeného lúča rovnaké, aj keď sa na ne pozeráte normálne.

Poznámka! Svetlo z takýchto povrchov sa bude odrážať pod tupým uhlom a ďalej sa šíriť po nízkej trajektórii, ktorá sa nachádza celkom blízko povrchu. Ale lúč, ktorý bude padať takmer vertikálne, sa odrazí v ostrom uhle. Jeho ďalšia dráha bude zároveň takmer totožná s padajúcou.

Ako vidíte, kľúčovým bodom tohto pravidla je skutočnosť, že uhly sa musia merať od kolmice k povrchu v bode dopadu svetelného toku.

Poznámka! Tento zákon podlieha nielen svetlu, ale aj akýmkoľvek typom elektromagnetických vĺn (mikrovlnné, rádiové, röntgenové vlny atď.).

Vlastnosti difúzneho odrazu

Mnohé predmety dokážu odrážať len svetelné žiarenie dopadajúce na ich povrch. Dobre osvetlené predmety sú dobre viditeľné z rôznych uhlov, pretože ich povrch odráža a rozptyľuje svetlo rôznymi smermi.

Difúzny odraz

Tento jav sa nazýva rozptýlený (difúzny) odraz. Tento jav nastáva, keď žiarenie dopadá na rôzne drsné povrchy. Vďaka nej sme schopní rozlíšiť predmety, ktoré nemajú schopnosť vyžarovať svetlo. Ak je rozptyl svetelného žiarenia nulový, potom tieto objekty nebudeme môcť vidieť.

Poznámka! Difúzny odraz nespôsobuje človeku nepohodlie.

Neprítomnosť nepohodlia sa vysvetľuje skutočnosťou, že nie všetko svetlo sa podľa vyššie opísaného pravidla vracia do primárneho prostredia. Okrem toho sa tento parameter bude líšiť pre rôzne povrchy:

• sneh odráža približne 85 % žiarenia;
• pre biely papier - 75%;
• pre čierne a velúrové - 0,5%.

Ak odraz pochádza z drsných povrchov, svetlo bude nasmerované náhodne vo vzťahu k sebe navzájom.

Vlastnosti zrkadlenia

Zrkadlový odraz svetelného žiarenia sa líši od predtým opísaných situácií. Je to spôsobené tým, že v dôsledku prúdenia dopadajúceho na hladký povrch pod určitým uhlom sa odrazia v jednom smere.

Zrkadlový odraz

Tento jav možno ľahko reprodukovať pomocou bežného zrkadla. Keď je zrkadlo nasmerované na slnečné lúče, bude pôsobiť ako vynikajúca odrazová plocha.

Poznámka! Množstvo telies možno klasifikovať ako zrkadlové povrchy. Do tejto skupiny patria napríklad všetky hladké optické objekty. Ale taký parameter, ako je veľkosť nepravidelností a nehomogenít v týchto objektoch, bude menší ako 1 mikrón. Vlnová dĺžka svetla je približne 1 mikrón.

Všetky takéto zrkadlové reflexné povrchy sa riadia vyššie popísanými zákonmi.

Použitie práva v technike

Dnes sa v technike často používajú zrkadlá alebo zrkadlové predmety, ktoré majú zakrivený odrazový povrch. Ide o takzvané sférické zrkadlá.
Takéto predmety sú telesá, ktoré majú tvar guľového segmentu. Takéto povrchy sa vyznačujú porušením rovnobežnosti lúčov.
V súčasnosti existujú dva typy sférických zrkadiel:

• konkávne. Sú schopné odrážať svetelné žiarenie od vnútorného povrchu ich guľového segmentu. Pri odraze sa tu lúče zhromažďujú v jednom bode. Preto sa často nazývajú aj „zberači“;

Konkávne zrkadlo

• konvexné. Takéto zrkadlá sa vyznačujú odrazom žiarenia od vonkajšieho povrchu. Počas toho dochádza k rozptylu do strán. Z tohto dôvodu sa takéto objekty nazývajú „rozptyl“.

Konvexné zrkadlo

V tomto prípade existuje niekoľko možností pre správanie lúčov:

• horí takmer rovnobežne s povrchom. V tejto situácii sa len mierne dotýka povrchu a odráža sa pod veľmi tupým uhlom. Potom nasleduje pomerne nízku trajektóriu;
• pri páde dozadu sa lúče odrážajú pod ostrým uhlom. V tomto prípade, ako sme už povedali vyššie, odrazený lúč bude sledovať dráhu veľmi blízku tomu dopadajúcemu.

Ako vidíme, zákon je splnený vo všetkých prípadoch.

Záver

Zákony odrazu svetelného žiarenia sú pre nás veľmi dôležité, pretože ide o základné fyzikálne javy. Našli široké uplatnenie v rôznych oblastiach ľudskej činnosti. Základy optiky sa vyučujú na strednej škole, čo opäť dokazuje dôležitosť takýchto základných vedomostí.

Ako urobiť anjelské oči pre vázu sami?