Sa interface sa pagitan ng dalawang magkaibang media, kung ito interface makabuluhang lumampas sa haba ng daluyong, ang isang pagbabago sa direksyon ng pagpapalaganap ng liwanag ay nangyayari: bahagi ng liwanag na enerhiya ay bumalik sa unang daluyan, iyon ay nasasalamin, at ang bahagi ay tumagos sa pangalawang kapaligiran at sa parehong oras repraksyon. Ang AO beam ay tinatawag sinag ng insidente, at ray OD – sinasalamin na sinag(tingnan ang Fig. 1.3). Natutukoy ang kamag-anak na posisyon ng mga sinag na ito mga batas ng pagmuni-muni at repraksyon ng liwanag.

kanin. 1.3. Reflection at repraksyon ng liwanag.

Ang anggulo α sa pagitan ng sinag ng insidente at ang patayo sa interface, na naibalik sa ibabaw sa punto ng saklaw ng sinag, ay tinatawag anggulo ng saklaw.

Ang anggulo γ sa pagitan ng sinasalamin na sinag at ang parehong patayo ay tinatawag anggulo ng pagmuni-muni.

Ang bawat medium sa isang tiyak na lawak (iyon ay, sa sarili nitong paraan) ay sumasalamin at sumisipsip ng liwanag na radiation. Ang dami na nagpapakilala sa pagiging mapanimdim ng ibabaw ng isang sangkap ay tinatawag koepisyent ng pagmuni-muni. Ang reflection coefficient ay nagpapakita kung anong bahagi ng enerhiya na dinadala ng radiation sa ibabaw ng isang katawan ang enerhiya na dinadala mula sa ibabaw na ito ng reflected radiation. Ang koepisyent na ito ay nakasalalay sa maraming mga kadahilanan, halimbawa, sa komposisyon ng radiation at sa anggulo ng saklaw. Ang liwanag ay ganap na nakikita mula sa isang manipis na pelikula ng pilak o likidong mercury na idineposito sa isang sheet ng salamin.

Mga batas ng pagmuni-muni ng liwanag

Ang mga batas ng pagmuni-muni ng liwanag ay natuklasan sa eksperimento noong ika-3 siglo BC ng sinaunang siyentipikong Griyego na si Euclid. Gayundin, ang mga batas na ito ay maaaring makuha bilang resulta ng prinsipyo ni Huygens, ayon sa kung saan ang bawat punto sa daluyan kung saan naabot ang isang kaguluhan ay pinagmumulan ng mga pangalawang alon. Ang ibabaw ng alon (harap ng alon) sa susunod na sandali ay isang tangent na ibabaw sa lahat ng pangalawang alon. Prinsipyo ni Huygens ay purong geometriko.

Ang isang eroplanong alon ay bumabagsak sa makinis na mapanimdim na ibabaw ng isang CM (Larawan 1.4), iyon ay, isang alon na ang mga ibabaw ng alon ay mga guhit.

kanin. 1.4. Konstruksyon ni Huygens.

Ang A 1 A at B 1 B ay ang mga sinag ng incident wave, ang AC ay ang wave surface ng wave na ito (o ang wave front).

Bye kaway sa harap mula sa punto C ay lilipat sa oras t hanggang sa punto B, mula sa punto A isang pangalawang alon ay kumakalat sa buong hemisphere patungo sa isang distansya AD = CB, dahil AD = vt at CB = vt, kung saan ang v ay ang bilis ng alon pagpapalaganap.

Ang ibabaw ng alon ng sinasalamin na alon ay isang tuwid na linyang BD, padaplis sa mga hemisphere. Dagdag pa, ang ibabaw ng alon ay lilipat nang kahanay sa sarili nito sa direksyon ng sinasalamin na sinag AA 2 at BB 2.

Ang mga right triangle na ΔACB at ΔADB ay may karaniwang hypotenuse AB at pantay na mga binti AD = CB. Samakatuwid sila ay pantay-pantay.

Ang mga anggulo CAB = = α at DBA = = γ ay pantay-pantay dahil ito ay mga anggulo na may magkabilang panig na patayo. At mula sa pagkakapantay-pantay ng mga tatsulok ay sumusunod na α = γ.

Mula sa pagtatayo ni Huygens, sumunod din na ang insidente at ang mga sinag na sinasalamin ay nasa parehong eroplano na ang patayo sa ibabaw ay naibalik sa punto ng saklaw ng sinag.

Ang mga batas ng pagmuni-muni ay may bisa kapag ang mga sinag ng liwanag ay naglalakbay sa kabaligtaran na direksyon. Bilang kinahinatnan ng pagbabalik-tanaw ng landas ng mga sinag ng liwanag, mayroon tayong sinag na dumadaloy sa landas ng sinasalamin na sinasalamin sa daanan ng isang sinag.

Karamihan sa mga katawan ay sumasalamin lamang sa insidente ng radiation sa kanila, nang hindi pinagmumulan ng liwanag. Ang mga iluminadong bagay ay makikita mula sa lahat ng panig, dahil ang liwanag ay makikita mula sa kanilang ibabaw sa iba't ibang direksyon, nakakalat. Ang kababalaghang ito ay tinatawag nagkakalat na pagmuni-muni o nagkakalat na pagmuni-muni. Ang nagkakalat na pagmuni-muni ng liwanag (Larawan 1.5) ay nangyayari mula sa lahat ng magaspang na ibabaw. Upang matukoy ang landas ng sinasalamin na sinag ng naturang ibabaw, ang isang eroplanong padaplis sa ibabaw ay iginuhit sa punto ng saklaw ng sinag, at ang mga anggulo ng saklaw at pagmuni-muni ay itinayo na may kaugnayan sa eroplanong ito.

kanin. 1.5. Nagkakalat na pagmuni-muni ng liwanag.

Halimbawa, 85% ng puting liwanag ay makikita mula sa ibabaw ng snow, 75% mula sa puting papel, 0.5% mula sa black velvet. Ang nagkakalat na pagmuni-muni ng liwanag ay hindi nagiging sanhi ng hindi kasiya-siyang sensasyon sa mata ng tao, hindi katulad ng specular reflection.

- ito ay kapag ang mga sinag ng liwanag na insidente sa isang makinis na ibabaw sa isang tiyak na anggulo ay nababanaag higit sa lahat sa isang direksyon (Larawan 1.6). Ang mapanimdim na ibabaw sa kasong ito ay tinatawag salamin(o ibabaw ng salamin). Ang mga ibabaw ng salamin ay maaaring ituring na optically smooth kung ang laki ng mga iregularidad at inhomogeneities sa mga ito ay hindi lalampas sa light wavelength (mas mababa sa 1 micron). Para sa gayong mga ibabaw, ang batas ng pagmuni-muni ng liwanag ay nasiyahan.

kanin. 1.6. Specular reflection ng liwanag.

Flat na salamin ay isang salamin na ang sumasalamin sa ibabaw ay isang eroplano. Ginagawang posible ng isang patag na salamin na makita ang mga bagay sa harap nito, at ang mga bagay na ito ay lumilitaw na matatagpuan sa likod ng salamin na eroplano. Sa geometric optics, ang bawat punto ng light source S ay itinuturing na sentro ng isang diverging beam ng ray (Larawan 1.7). Ang ganitong sinag ng mga sinag ay tinatawag homocentric. Ang imahe ng point S sa isang optical device ay ang center S' ng isang homocentric na sinasalamin at refracted na sinag ng mga sinag sa iba't ibang media. Kung ang liwanag na nakakalat ng mga ibabaw ng iba't ibang mga katawan ay nahuhulog sa isang patag na salamin, at pagkatapos, na makikita mula dito, ay nahuhulog sa mata ng tagamasid, kung gayon ang mga imahe ng mga katawan na ito ay makikita sa salamin.

kanin. 1.7. Isang imahe na nilikha ng isang salamin ng eroplano.

Ang imaheng S’ ay tinatawag na tunay kung ang sinasalamin (refracted) na sinag ng sinag ay nagsalubong sa puntong S’. Ang imaheng S' ay tinatawag na haka-haka kung hindi ang mga sinasalamin (refracted) na sinag mismo ang nagsalubong, ngunit ang kanilang mga pagpapatuloy. Ang liwanag na enerhiya ay hindi umabot sa puntong ito. Sa Fig. Ang Figure 1.7 ay nagpapakita ng isang imahe ng isang maliwanag na punto S, na lumilitaw gamit ang isang patag na salamin.

Ang Beam SO ay bumagsak sa salamin ng CM sa isang anggulo na 0°, samakatuwid, ang anggulo ng pagmuni-muni ay 0°, at ang sinag na ito, pagkatapos ng pagmuni-muni, ay sumusunod sa landas na OS. Mula sa buong hanay ng mga sinag na bumabagsak mula sa punto S papunta sa isang patag na salamin, pipiliin namin ang sinag SO 1.

Ang SO 1 beam ay bumagsak sa salamin sa isang anggulo α at makikita sa isang anggulo γ (α = γ). Kung ipagpapatuloy natin ang mga sinasalamin na sinag sa likod ng salamin, magtatagpo sila sa puntong S 1, na isang virtual na imahe ng punto S sa isang salamin ng eroplano. Kaya, tila sa isang tao na ang mga sinag ay lumalabas sa punto S 1, bagaman sa katunayan walang mga sinag na umaalis sa puntong ito at pumapasok sa mata. Ang imahe ng punto S 1 ay matatagpuan simetriko sa pinaka-maliwanag na punto S na nauugnay sa salamin ng CM. Patunayan natin.

Ang insidente ng Beam SB sa salamin sa isang anggulo ng 2 (Larawan 1.8), ayon sa batas ng light reflection, ay makikita sa isang anggulo ng 1 = 2.

kanin. 1.8. Repleksiyon mula sa isang patag na salamin.

Mula sa Fig. 1.8 makikita mo na ang mga anggulo 1 at 5 ay pantay - tulad ng mga patayo. Ang mga kabuuan ng mga anggulo ay 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Samakatuwid, ang mga anggulo 3 = 4 at 2 = 5.

Ang mga kanang tatsulok ΔSOB at ΔS 1 OB ay may isang karaniwang binti OB at pantay na talamak na anggulo 3 at 4, samakatuwid, ang mga tatsulok na ito ay pantay sa gilid at dalawang anggulo na katabi ng binti. Nangangahulugan ito na ang SO = OS 1, iyon ay, ang punto S 1 ay matatagpuan sa simetriko sa puntong S na may kaugnayan sa salamin.

Upang mahanap ang imahe ng isang bagay na AB sa isang patag na salamin, sapat na upang ibaba ang mga patayo mula sa matinding mga punto ng bagay papunta sa salamin at, ipagpatuloy ang mga ito sa kabila ng salamin, magtabi ng distansya sa likod nito na katumbas ng distansya mula sa ang salamin hanggang sa sukdulan ng bagay (Larawan 1.9). Magiging virtual at life-size ang larawang ito. Ang mga sukat at kamag-anak na posisyon ng mga bagay ay napanatili, ngunit sa parehong oras, sa salamin, ang kaliwa at kanang bahagi ng imahe ay nagbabago ng mga lugar kumpara sa bagay mismo. Hindi rin nilalabag ang paralelismo ng mga sinag ng liwanag sa isang patag na salamin pagkatapos ng pagmuni-muni.

kanin. 1.9. Larawan ng isang bagay sa isang plane mirror.

Sa teknolohiya, kadalasang ginagamit ang mga salamin na may kumplikadong hubog na sumasalamin sa ibabaw, halimbawa, mga spherical na salamin. Spherical na salamin- ito ang ibabaw ng katawan, na may hugis ng isang spherical segment at specularly sumasalamin sa liwanag. Ang paralelismo ng mga sinag kapag nasasalamin mula sa naturang mga ibabaw ay nilalabag. Ang salamin ay tinatawag malukong, kung ang mga sinag ay makikita mula sa panloob na ibabaw ng spherical segment. Ang magkatulad na mga sinag ng liwanag, pagkatapos ng pagmuni-muni mula sa naturang ibabaw, ay nakolekta sa isang punto, kung kaya't ang isang malukong salamin ay tinatawag na pagkolekta. Kung ang mga sinag ay makikita mula sa panlabas na ibabaw ng salamin, kung gayon ito ay makikita matambok. Ang mga parallel light ray ay nakakalat sa iba't ibang direksyon, kaya matambok na salamin tinawag nagpapakalat.

Ang mga pangunahing batas sa optical ay itinatag ng matagal na ang nakalipas. Nasa mga unang panahon ng optical research, apat na pangunahing batas na may kaugnayan sa optical phenomena ang natuklasan nang eksperimental:

1. batas ng rectilinear propagation ng liwanag;
2. batas ng pagsasarili ng mga light beam;
3. ang batas ng pagmuni-muni ng liwanag mula sa ibabaw ng salamin;
4. ang batas ng repraksyon ng liwanag sa hangganan ng dalawang transparent na sangkap.

Ang batas ng pagninilay ay binanggit sa mga sinulat ni Euclid.

Ang pagtuklas ng batas ng pagmuni-muni ay nauugnay sa paggamit ng pinakintab na mga ibabaw ng metal (salamin), na kilala noong sinaunang panahon.

Pagbubuo ng batas ng pagmuni-muni ng liwanag

Ang sinag ng insidente ng liwanag, ang refracted ray at ang patayo sa interface sa pagitan ng dalawang transparent na media ay nasa parehong eroplano (Fig. 1). Sa kasong ito, ang anggulo ng saklaw () at ang anggulo ng pagmuni-muni () ay pantay:

Ang kababalaghan ng kabuuang pagmuni-muni ng liwanag

Kung ang isang light wave ay kumakalat mula sa isang substance na may mataas na refractive index patungo sa isang medium na may mas mababang refractive index, kung gayon ang anggulo ng repraksyon () ay magiging mas malaki kaysa sa anggulo ng saklaw.

Habang tumataas ang anggulo ng saklaw, tumataas din ang anggulo ng repraksyon. Nangyayari ito hanggang sa isang tiyak na anggulo ng saklaw, na tinatawag na limiting angle (), ang anggulo ng repraksyon ay nagiging katumbas ng 900. Kung ang anggulo ng saklaw ay mas malaki kaysa sa naglilimitang anggulo (), kung gayon ang lahat ng liwanag ng insidente ay makikita mula sa ang interface, ang phenomenon ng repraksyon ay hindi nangyayari. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na kabuuang pagmuni-muni. Ang anggulo ng saklaw kung saan nangyayari ang kabuuang pagmuni-muni ay tinutukoy ng kondisyon:

kung saan ang limitasyon ng anggulo ng kabuuang pagmuni-muni, ay ang relatibong refractive index ng sangkap kung saan ang refracted na liwanag ay nagpapalaganap, na nauugnay sa daluyan kung saan ang insidente na alon ng liwanag ay nagpalaganap:

kung saan ang absolute refractive index ng pangalawang medium, ay ang absolute refractive index ng unang substance; — bilis ng yugto ng pagpapalaganap ng liwanag sa unang daluyan; — bilis ng yugto ng pagpapalaganap ng liwanag sa pangalawang sangkap.

Mga limitasyon ng aplikasyon ng batas ng pagmuni-muni

Kung ang interface sa pagitan ng mga sangkap ay hindi flat, maaari itong nahahati sa maliliit na lugar, na isa-isa ay maaaring ituring na flat. Pagkatapos ang kurso ng mga sinag ay maaaring hanapin ayon sa mga batas ng repraksyon at pagmuni-muni. Gayunpaman, ang kurbada ng ibabaw ay hindi dapat lumampas sa isang tiyak na limitasyon, pagkatapos kung saan nangyayari ang diffraction.

Ang mga magaspang na ibabaw ay humahantong sa nakakalat (nakakalat) na pagmuni-muni ng liwanag. Ang isang ganap na ibabaw ng salamin ay nagiging hindi nakikita. Tanging ang mga sinag na sinasalamin mula rito ang nakikita.

Mga halimbawa ng paglutas ng problema

HALIMBAWA 1

Mag-ehersisyo	Dalawang patag na salamin ang bumubuo ng isang dihedral na anggulo (Larawan 2). Ang sinag ng insidente ay kumakalat sa isang eroplano na patayo sa gilid ng anggulo ng dihedral. Ito ay makikita mula sa una, pagkatapos ay sa pangalawang salamin. Ano ang magiging anggulo () kung saan ang sinag ay pinalihis bilang resulta ng dalawang pagmuni-muni?
Solusyon	Isaalang-alang ang tatsulok na ABD. Nakikita natin na: Mula sa pagsasaalang-alang ng tatsulok na ABC ito ay sumusunod na: Mula sa nakuha na mga formula (1.1) at (1.2) mayroon tayo:
Sagot

HALIMBAWA 2

Mag-ehersisyo	Ano ang dapat na anggulo ng saklaw kung saan ang nakalarawan na sinag ay gumagawa ng isang anggulo na 900 na may kaugnayan sa refracted na sinag? Ang ganap na mga indeks ng repraktibo ng mga sangkap ay pantay-pantay: at .
Solusyon	Gumawa tayo ng drawing.

Itinayo noong mga 300 BC. e.

Mga batas ng pagmuni-muni. Mga formula ng fresnel

Ang batas ng pagmuni-muni ng liwanag - nagtatatag ng pagbabago sa direksyon ng paglalakbay ng isang liwanag na sinag bilang resulta ng isang pulong na may sumasalamin (salamin) na ibabaw: ang insidente at ang mga sinasalamin na sinag ay nasa parehong eroplano na may normal sa sumasalamin na ibabaw sa ang punto ng insidente, at ang normal na ito ay naghahati sa anggulo sa pagitan ng mga sinag sa dalawang pantay na bahagi. Ang malawakang ginagamit ngunit hindi gaanong tumpak na pagbabalangkas na "anggulo ng saklaw ay katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni" ay hindi nagpapahiwatig ng eksaktong direksyon ng pagmuni-muni ng sinag. Gayunpaman, ganito ang hitsura nito:

Ang batas na ito ay bunga ng paggamit ng prinsipyo ng Fermat sa isang sumasalamin na ibabaw at, tulad ng lahat ng mga batas ng geometric optics, ay nagmula sa wave optics. Ang batas ay may bisa hindi lamang para sa perpektong mapanimdim na ibabaw, kundi pati na rin para sa hangganan ng dalawang media na bahagyang sumasalamin sa liwanag. Sa kasong ito, tulad ng batas ng repraksyon ng liwanag, hindi ito nagsasaad ng anuman tungkol sa intensity ng sinasalamin na liwanag.

Mekanismo ng pagmuni-muni

Kapag ang isang electromagnetic wave ay tumama sa isang conducting surface, isang kasalukuyang lumitaw, ang electromagnetic field na kung saan ay may posibilidad na magbayad para sa epekto na ito, na humahantong sa halos kumpletong pagmuni-muni ng liwanag.

Mga uri ng repleksyon

Ang pagmuni-muni ng liwanag ay maaaring nakasalamin(iyon ay, tulad ng naobserbahan kapag gumagamit ng mga salamin) o nagkakalat(sa kasong ito, sa pagmuni-muni, ang landas ng mga sinag mula sa bagay ay hindi napanatili, ngunit ang bahagi lamang ng enerhiya ng liwanag na pagkilos ng bagay) depende sa likas na katangian ng ibabaw.

Salamin O. s. nakikilala sa pamamagitan ng isang tiyak na kaugnayan sa pagitan ng mga posisyon ng insidente at mga sinasalamin na sinag: 1) ang sinasalamin na sinag ay nasa eroplanong dumadaan sa sinag ng insidente at ang normal sa sumasalamin na ibabaw; 2) ang anggulo ng pagmuni-muni ay katumbas ng anggulo ng saklaw j. Ang intensity ng sinasalamin na liwanag (nailalarawan ng koepisyent ng pagmuni-muni) ay nakasalalay sa j at sa polariseysyon ng sinag ng sinag ng sinag (tingnan ang Polarization of Light), gayundin sa ratio ng mga refractive index n2 at n1 ng 2nd at 1st media . Ang pag-asa na ito (para sa isang sumasalamin na daluyan - isang dielectric) ay ipinahayag sa dami ng formula ng Fresnel. Mula sa kanila, sa partikular, ito ay sumusunod na kapag ang liwanag ay insidente na normal sa ibabaw, ang koepisyent ng pagmuni-muni ay hindi nakasalalay sa polariseysyon ng sinag ng insidente at katumbas ng

(n2 - n1)²/(n2 + n1)²

Sa napakahalagang partikular na kaso ng isang normal na pagkahulog mula sa hangin o salamin papunta sa kanilang interface (nair " 1.0; nst = 1.5) ito ay " 4%.

Ang likas na katangian ng polarization ng reflected light ay nagbabago sa mga pagbabago sa j at iba ito para sa mga bahagi ng incident light polarized parallel (p-component) at perpendicular (s-component) sa plane of incidence. Sa pamamagitan ng eroplano ng polariseysyon, ibig sabihin namin, gaya ng dati, ang eroplano ng oscillation ng electric vector ng light wave. Sa mga anggulo j na katumbas ng tinatawag na anggulo ng Brewster (tingnan ang batas ng Brewster), ang sinasalamin na liwanag ay nagiging ganap na polarized patayo sa plane of incidence (ang p-component ng liwanag ng insidente ay ganap na na-refracted sa reflecting medium; kung malakas ang medium na ito. sumisipsip ng liwanag, pagkatapos ay ang refracted p-component na pumasa sa kapaligiran ay isang napakaliit na landas). Ang tampok na ito ng salamin O. s. ginagamit sa isang bilang ng mga polarizing device. Para sa j na mas malaki kaysa sa Brewster angle, ang reflection coefficient mula sa dielectrics ay tumataas sa pagtaas ng j, na umaabot sa 1 sa limitasyon, anuman ang polarization ng liwanag ng insidente. Sa isang specular optical system, tulad ng malinaw sa mga formula ng Fresnel, ang yugto ng sinasalamin na liwanag sa pangkalahatang kaso ay biglang nagbabago. Kung j = 0 (normal na bumabagsak ang ilaw sa interface), kung gayon para sa n2 > n1 ang bahagi ng sinasalamin na alon ay nagbabago ng p, para sa 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.

Ang pagsipsip sa isang reflective medium ay humahantong sa kawalan ng isang Brewster angle at mas mataas (kumpara sa dielectrics) na mga halaga ng reflection coefficient - kahit na sa normal na saklaw maaari itong lumampas sa 90% (ito ay nagpapaliwanag sa malawakang paggamit ng makinis na metal at metallized na ibabaw sa Mga salamin. Iba-iba rin ang mga katangian ng polarization. ang mga light wave na sinasalamin mula sa absorbing medium (dahil sa iba pang mga phase shift ng p- at s- component ng incident waves). Ang likas na katangian ng polariseysyon ng sinasalamin na liwanag ay napakasensitibo sa mga parameter ng sumasalamin na daluyan na maraming mga optical na pamamaraan para sa pag-aaral ng mga metal ay batay sa hindi pangkaraniwang bagay na ito (tingnan ang Magneto-optics, Metal-optics).

Nagkakalat ng O. s. - ang pagpapakalat nito sa pamamagitan ng hindi pantay na ibabaw ng 2nd medium sa lahat ng posibleng direksyon. Ang spatial distribution ng reflected radiation flux at ang intensity nito ay iba sa iba't ibang partikular na kaso at natutukoy ng ugnayan sa pagitan ng l at laki ng mga iregularidad, ang distribusyon ng mga iregularidad sa ibabaw, mga kondisyon ng pag-iilaw, at mga katangian ng reflecting medium. . Ang limitadong kaso ng spatial distribution ng diffusely reflected light, na hindi mahigpit na natutupad sa kalikasan, ay inilarawan ng batas ni Lambert. Nagkakalat ng O. s. Ito rin ay naobserbahan mula sa media na ang panloob na istraktura ay hindi magkakatulad, na humahantong sa pagkalat ng liwanag sa dami ng daluyan at ang pagbabalik ng bahagi nito sa unang daluyan. Mga pattern ng diffuse O. s. mula sa naturang media ay natutukoy sa pamamagitan ng likas na katangian ng mga proseso ng solong at maramihang liwanag na nakakalat sa kanila. Ang parehong pagsipsip at pagkakalat ng liwanag ay maaaring magpakita ng isang malakas na pag-asa sa l. Ang resulta nito ay isang pagbabago sa spectral na komposisyon ng diffusely reflected light, na kung saan (kapag iluminado ng puting liwanag) ay nakikita bilang kulay ng mga katawan.

Kabuuang panloob na pagmuni-muni

Habang tumataas ang anggulo ng saklaw i, tumataas din ang anggulo ng repraksyon, habang tumataas ang intensity ng sinasalamin na sinag, at bumababa ang refracted beam (ang kanilang kabuuan ay katumbas ng intensity ng sinag ng insidente). Sa ilang halaga i = i k sulok r= π / 2, ang intensity ng refracted beam ay magiging katumbas ng zero, ang lahat ng liwanag ay makikita. Sa karagdagang pagtaas sa anggulo i > i k Hindi magkakaroon ng refracted ray; ang liwanag ay ganap na sumasalamin.

Malalaman natin ang halaga ng kritikal na anggulo ng saklaw kung saan magsisimula ang kabuuang pagmuni-muni, ilagay ito sa batas ng repraksyon r= π / 2, pagkatapos ay kasalanan r= 1 ay nangangahulugang:

kasalanan i k = n 2 / n 1

Nagkakalat na liwanag na nakakalat

θ i = θ r .
Ang anggulo ng saklaw ay katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni

Prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang reflector ng sulok

Wikimedia Foundation. 2010.

Ang liwanag ay isang mahalagang bahagi ng ating buhay. Kung wala ito, imposible ang buhay sa ating planeta. Kasabay nito, maraming mga phenomena na nauugnay sa liwanag ang aktibong ginagamit ngayon sa iba't ibang lugar ng aktibidad ng tao, mula sa paggawa ng mga de-koryenteng aparato hanggang sa spacecraft. Ang isa sa mga pangunahing phenomena sa pisika ay ang pagmuni-muni ng liwanag.

Reflection ng liwanag

Ang batas ng pagmuni-muni ng liwanag ay pinag-aaralan sa paaralan. Masasabi sa iyo ng aming artikulo kung ano ang dapat mong malaman tungkol dito, pati na rin ang maraming iba pang kapaki-pakinabang na impormasyon.

Pangunahing kaalaman tungkol sa liwanag

Bilang isang patakaran, ang mga pisikal na axiom ay kabilang sa mga pinaka-maiintindihan dahil mayroon silang mga visual na pagpapakita na madaling maobserbahan sa bahay. Ang batas ng pagmuni-muni ng liwanag ay nagpapahiwatig ng isang sitwasyon kung saan nagbabago ang direksyon ng mga sinag ng liwanag kapag nabangga sila sa iba't ibang mga ibabaw.

Tandaan! Ang refractive boundary ay makabuluhang pinapataas ang isang parameter tulad ng wavelength.

Sa panahon ng repraksyon ng mga sinag, ang bahagi ng kanilang enerhiya ay babalik sa pangunahing daluyan. Kapag ang ilan sa mga sinag ay tumagos sa ibang daluyan, ang kanilang repraksyon ay sinusunod.
Upang maunawaan ang lahat ng mga pisikal na phenomena na ito, kailangan mong malaman ang naaangkop na terminolohiya:

• ang daloy ng liwanag na enerhiya sa pisika ay tinukoy bilang insidente kapag ito ay tumama sa interface sa pagitan ng dalawang sangkap;
• bahagi ng liwanag na enerhiya na sa isang naibigay na sitwasyon ay bumalik sa pangunahing daluyan ay tinatawag na masasalamin;

Tandaan! Mayroong ilang mga formulations ng reflection rule. Gaano mo man ito bumalangkas, ilalarawan pa rin nito ang relatibong posisyon ng mga sinasalamin at insidente na sinag.

• anggulo ng saklaw. Dito namin ibig sabihin ang anggulo na nabuo sa pagitan ng patayo na linya ng hangganan ng media at ang magaan na insidente dito. Ito ay tinutukoy sa punto ng saklaw ng sinag;

Mga anggulo ng sinag

• anggulo ng pagmuni-muni. Ito ay nabuo sa pagitan ng sinasalamin na sinag at ang patayo na linya na muling itinayo sa punto ng saklaw nito.

Bilang karagdagan, kailangan mong malaman na ang liwanag ay maaaring magpalaganap ng eksklusibong rectilinearly sa isang homogenous na daluyan.

Tandaan! Ang iba't ibang media ay maaaring sumasalamin at sumipsip ng liwanag sa ibang paraan.

Dito nanggagaling ang reflectance. Ito ay isang dami na nagpapakilala sa reflectivity ng mga bagay at sangkap. Nangangahulugan ito kung gaano karaming radiation na dala ng light flux sa ibabaw ng medium ang magiging halaga sa enerhiya na makikita mula dito. Ang koepisyent na ito ay nakasalalay sa isang bilang ng mga kadahilanan, kung saan ang komposisyon ng radiation at ang anggulo ng saklaw ay pinakamahalaga.
Ang kumpletong pagmuni-muni ng liwanag na pagkilos ng bagay ay sinusunod kapag ang sinag ay bumagsak sa mga sangkap at bagay na may mapanimdim na ibabaw. Halimbawa, ang pagmuni-muni ng isang sinag ay maaaring maobserbahan kapag tumama ito sa salamin, likidong mercury o pilak.

Isang maikling makasaysayang iskursiyon

Ang mga batas ng repraksyon at pagmuni-muni ng liwanag ay nabuo at na-systematize noong ika-3 siglo. BC e. Ang mga ito ay binuo ni Euclid.

Lahat ng mga batas (repraksyon at pagmuni-muni) na nauugnay sa pisikal na hindi pangkaraniwang bagay na ito ay itinatag sa eksperimento at madaling makumpirma ng geometric na prinsipyo ni Huygens. Ayon sa prinsipyong ito, ang anumang punto sa daluyan na maaaring maabot ng isang kaguluhan ay gumaganap bilang isang mapagkukunan ng mga pangalawang alon.
Tingnan natin ang mga batas na umiiral ngayon nang mas detalyado.

Batas ang batayan ng lahat

Ang batas ng pagmuni-muni ng light flux ay tinukoy bilang isang pisikal na kababalaghan kung saan ang liwanag na ipinadala mula sa isang daluyan patungo sa isa pa ay bahagyang ibabalik sa kanilang paghihiwalay.

Reflection ng liwanag sa interface

Ang visual analyzer ng tao ay nagmamasid ng liwanag sa sandaling ang sinag na nagmumula sa pinagmulan nito ay tumama sa eyeball. Sa isang sitwasyon kung saan ang katawan ay hindi kumikilos bilang isang mapagkukunan, ang visual analyzer ay maaaring makakita ng mga sinag mula sa isa pang pinagmulan na makikita mula sa katawan. Sa kasong ito, ang insidente ng light radiation sa ibabaw ng isang bagay ay maaaring magbago sa direksyon ng karagdagang pagpapalaganap nito. Bilang resulta, ang katawan na sumasalamin sa liwanag ay magsisilbing pinagmulan nito. Kapag naaninag, ang bahagi ng daloy ay babalik sa unang daluyan kung saan ito orihinal na itinuro. Dito ang katawan na magpapakita nito ay magiging pinagmulan ng naaaninag na daloy.
Mayroong ilang mga batas para sa pisikal na hindi pangkaraniwang bagay na ito:

• ang unang batas ay nagsasaad: ang sumasalamin at insidente na sinag, kasama ang patayong linya na lumilitaw sa interface sa pagitan ng media, pati na rin sa muling itinayong punto ng saklaw ng liwanag na pagkilos ng bagay, ay dapat na matatagpuan sa parehong eroplano;

Tandaan! Dito ipinahihiwatig na ang isang eroplanong alon ay bumabagsak sa mapanimdim na ibabaw ng isang bagay o sangkap. Ang mga ibabaw ng alon nito ay mga guhitan.

Una at pangalawang batas

• pangalawang batas. Ang pagbabalangkas nito ay ang mga sumusunod: ang anggulo ng pagmuni-muni ng liwanag na pagkilos ng bagay ay magiging katumbas ng anggulo ng saklaw. Ito ay dahil sa ang katunayan na mayroon silang magkaparehong patayo na panig. Isinasaalang-alang ang mga prinsipyo ng pagkakapantay-pantay ng mga tatsulok, nagiging malinaw kung saan nagmula ang pagkakapantay-pantay na ito. Gamit ang mga prinsipyong ito, madaling mapatunayan ng isang tao na ang mga anggulong ito ay nasa parehong eroplano na may iginuhit na patayo na linya, na naibalik sa hangganan ng paghihiwalay ng dalawang sangkap sa punto ng saklaw ng light beam.

Ang dalawang batas na ito sa optical physics ay basic. Bukod dito, may bisa rin ang mga ito para sa isang sinag na may reverse path. Bilang resulta ng pagbabalik-tanaw ng enerhiya ng sinag, ang daloy na dumadaloy sa landas ng dati nang sinasalamin ay maipapakita nang katulad sa landas ng insidente.

Ang Batas ng Pagninilay sa Practice

Ang pagpapatupad ng batas na ito ay maaaring mapatunayan sa pagsasanay. Upang gawin ito, kailangan mong idirekta ang isang manipis na sinag sa anumang mapanimdim na ibabaw. Ang isang laser pointer at isang regular na salamin ay perpekto para sa mga layuning ito.

Ang epekto ng batas sa pagsasagawa

Ituro ang laser pointer sa salamin. Bilang isang resulta, ang laser beam ay makikita mula sa salamin at kumalat pa sa isang tiyak na direksyon. Sa kasong ito, ang mga anggulo ng insidente at sinasalamin na sinag ay magiging pantay kahit na tinitingnan sila nang normal.

Tandaan! Ang liwanag mula sa naturang mga ibabaw ay makikita sa isang mahinang anggulo at higit na magpapalaganap sa isang mababang tilapon, na matatagpuan malapit sa ibabaw. Ngunit ang sinag, na babagsak halos patayo, ay makikita sa isang matinding anggulo. Kasabay nito, ang karagdagang landas nito ay halos magkapareho sa pagbagsak.

Tulad ng nakikita mo, ang pangunahing punto ng panuntunang ito ay ang katotohanan na ang mga anggulo ay dapat masukat mula sa patayo sa ibabaw sa punto ng saklaw ng liwanag na pagkilos ng bagay.

Tandaan! Ang batas na ito ay napapailalim hindi lamang sa liwanag, kundi pati na rin sa anumang uri ng electromagnetic waves (microwave, radio, x-ray waves, atbp.).

Mga tampok ng nagkakalat na pagmuni-muni

Maraming mga bagay ang maaari lamang magpakita ng liwanag na insidente ng radiation sa kanilang ibabaw. Ang mga bagay na may mahusay na ilaw ay malinaw na nakikita mula sa iba't ibang mga anggulo, dahil ang kanilang ibabaw ay sumasalamin at nagkakalat ng liwanag sa iba't ibang direksyon.

Nagkakalat na pagmuni-muni

Ang phenomenon na ito ay tinatawag na scattered (diffuse) reflection. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nangyayari kapag ang radiation ay tumama sa iba't ibang magaspang na ibabaw. Salamat dito, nagagawa nating makilala ang mga bagay na walang kakayahang maglabas ng liwanag. Kung zero ang scattering ng light radiation, hindi natin makikita ang mga bagay na ito.

Tandaan! Ang nagkakalat na pagmuni-muni ay hindi nagdudulot ng kakulangan sa ginhawa sa isang tao.

Ang kawalan ng kakulangan sa ginhawa ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na hindi lahat ng liwanag, ayon sa panuntunang inilarawan sa itaas, ay bumalik sa pangunahing kapaligiran. Bukod dito, ang parameter na ito ay magiging iba para sa iba't ibang mga ibabaw:

• ang snow ay sumasalamin sa humigit-kumulang 85% ng radiation;
• para sa puting papel - 75%;
• para sa itim at velor - 0.5%.

Kung ang pagmuni-muni ay nagmumula sa magaspang na ibabaw, ang ilaw ay ididirekta nang random na may kaugnayan sa bawat isa.

Mga Tampok ng Mirroring

Ang specular reflection ng light radiation ay naiiba sa mga naunang inilarawan na sitwasyon. Ito ay dahil sa ang katunayan na bilang isang resulta ng daloy na bumabagsak sa isang makinis na ibabaw sa isang tiyak na anggulo, sila ay makikita sa isang direksyon.

Pagsalamin sa salamin

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay madaling kopyahin gamit ang isang regular na salamin. Kapag ang salamin ay nakadirekta patungo sa sinag ng araw, ito ay kumikilos bilang isang mahusay na mapanimdim na ibabaw.

Tandaan! Ang isang bilang ng mga katawan ay maaaring mauri bilang mga ibabaw ng salamin. Halimbawa, kasama sa pangkat na ito ang lahat ng makinis na optical na bagay. Ngunit ang naturang parameter bilang ang laki ng mga iregularidad at inhomogeneities sa mga bagay na ito ay magiging mas mababa sa 1 micron. Ang wavelength ng liwanag ay humigit-kumulang 1 micron.

Lahat ng naturang specular reflective surface ay sumusunod sa mga naunang inilarawang batas.

Paggamit ng batas sa teknolohiya

Ngayon, ang teknolohiya ay madalas na gumagamit ng mga salamin o mga bagay na may salamin na may hubog na mapanimdim na ibabaw. Ang mga ito ay tinatawag na spherical mirror.
Ang mga naturang bagay ay mga katawan na may hugis ng isang spherical segment. Ang ganitong mga ibabaw ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang paglabag sa paralelismo ng mga sinag.
Sa kasalukuyan, mayroong dalawang uri ng spherical mirror:

• malukong. Ang mga ito ay may kakayahang sumasalamin sa liwanag na radiation mula sa panloob na ibabaw ng kanilang sphere segment. Kapag naaninag, ang mga sinag ay nakolekta dito sa isang punto. Samakatuwid, sila ay madalas ding tinatawag na "mga tagatipon";

Malukong salamin

• matambok. Ang ganitong mga salamin ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagmuni-muni ng radiation mula sa panlabas na ibabaw. Sa panahon nito, ang pagpapakalat ay nangyayari sa mga gilid. Para sa kadahilanang ito, ang mga naturang bagay ay tinatawag na "scattering".

Matambok na salamin

Sa kasong ito, mayroong maraming mga pagpipilian para sa pag-uugali ng mga sinag:

• nasusunog halos parallel sa ibabaw. Sa sitwasyong ito, ito ay bahagyang humipo sa ibabaw at makikita sa isang napaka-purol na anggulo. Pagkatapos ito ay sumusunod sa isang medyo mababang tilapon;
• kapag bumabagsak, ang mga sinag ay makikita sa isang matinding anggulo. Sa kasong ito, gaya ng sinabi namin sa itaas, susundan ng reflected beam ang isang landas na napakalapit sa insidente.

Tulad ng nakikita natin, ang batas ay natutupad sa lahat ng kaso.

Konklusyon

Ang mga batas ng pagmuni-muni ng light radiation ay napakahalaga sa atin dahil ang mga ito ay pangunahing pisikal na phenomena. Nakakita sila ng malawak na aplikasyon sa iba't ibang larangan ng aktibidad ng tao. Ang mga pangunahing kaalaman sa optika ay itinuro sa mataas na paaralan, na muling nagpapatunay sa kahalagahan ng naturang pangunahing kaalaman.

Paano gumawa ng mga angel eyes para sa isang plorera sa iyong sarili?