Zákon odrazu světelných druhů. Co potřebujete vědět o zákonech odrazu světla

Zákon odrazu byl poprvé zmíněn v Euklidově Catoptricku, datovaném asi do roku 300 před Kristem. E.

Zákony odrazu. Fresnelovy vzorce

Zákon odrazu světla - určuje změnu směru světelného paprsku v důsledku setkání s odrazným (zrcadlovým) povrchem: dopadající a odražené paprsky leží ve stejné rovině s normálou k odraznému povrchu v bodě a tato normála rozděluje úhel mezi paprsky na dvě stejné části. Široce používaná, ale méně přesná formulace „úhel dopadu se rovná úhlu odrazu“ neudává přesný směr odrazu paprsku. Nicméně to vypadá takto:

Tento zákon je důsledkem aplikace Fermatova principu na odraznou plochu a jako všechny zákony geometrické optiky je odvozen z vlnové optiky. Zákon platí nejen pro dokonale odrážející povrchy, ale i pro rozhraní dvou prostředí, částečně odrážejících světlo. V tomto případě, stejně jako zákon lomu světla, nevypovídá nic o intenzitě odraženého světla.

reflexní mechanismus

Při dopadu elektromagnetické vlny na vodivý povrch vzniká proud, jehož elektromagnetické pole má tendenci tento efekt kompenzovat, což vede k téměř úplnému odrazu světla.

Typy odrazů

Odraz světla může být zrcadlo(tedy jak je pozorováno při použití zrcadel) popř šířit(v tomto případě při odrazu není zachována dráha paprsků od předmětu, ale pouze energetická složka světelného toku) v závislosti na charakteru povrchu.

Mirror O. s. mezi polohami dopadajícího a odraženého paprsku existuje určitý vztah: 1) odražený paprsek leží v rovině procházející dopadajícím paprskem a normálou k odrazné ploše; 2) úhel odrazu je roven úhlu dopadu j. Intenzita odraženého světla (charakterizovaná koeficientem odrazu) závisí na j a polarizaci dopadajícího svazku paprsků (viz Polarizace světla), jakož i na poměru indexů lomu n2 a n1 2. a 1. média. Kvantitativně je tato závislost (pro reflexní médium - dielektrikum) vyjádřena Fresnelovými vzorci. Z nich zejména vyplývá, že když světlo dopadá podél normály k povrchu, koeficient odrazu nezávisí na polarizaci dopadajícího paprsku a je roven

(n2 - n1)²/(n2 + n1)²

Ve velmi důležitém konkrétním případě normálního pádu ze vzduchu nebo skla na jejich rozhraní (nair "1,0; nst = 1,5) je to "4%.

Povaha polarizace odraženého světla se mění s j a je různá pro složky dopadajícího světla polarizované rovnoběžně (p-složka) a kolmo (s-složka) k rovině dopadu. Pod rovinou polarizace se jako obvykle rozumí rovina kmitání elektrického vektoru světelné vlny. Při úhlech j rovných tzv. Brewsterově úhlu (viz Brewsterův zákon) se odražené světlo zcela polarizuje kolmo k rovině dopadu (p-složka dopadajícího světla se zcela láme do odrážejícího prostředí; pokud toto médium silně absorbuje světlo, pak lomená p-složka přechází do média velmi malou cestou). Tato vlastnost zrcadla O. s. používá se v řadě polarizačních zařízení. Pro j větší než Brewsterův úhel se koeficient odrazu od dielektrik zvyšuje s rostoucím j, inklinuje k 1 v limitu, bez ohledu na polarizaci dopadajícího světla. V případě zrcadlového odrazu, jak je zřejmé z Fresnelových vzorců, se fáze odraženého světla obecně prudce mění. Pokud j = 0 (světlo dopadá normálně na rozhraní), pak pro n2 > n1 je fáze odražené vlny posunuta o p, pro 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.

Absorpce v odrazném prostředí vede k absenci Brewsterova úhlu a vyšším (ve srovnání s dielektrikem) hodnotám koeficientu odrazu - i při normálním dopadu může překročit 90% (to je důvod pro rozšířené použití hladkého kovu a metalizované povrchy v zrcadlech).Liší se i polarizační charakteristiky.světelné vlny odražené od absorbujícího prostředí (v důsledku jiných fázových posunů p- a s-složky dopadajících vln). Povaha polarizace odraženého světla je natolik citlivá na parametry odrážejícího prostředí, že na tomto jevu jsou založeny četné optické metody pro studium kovů (viz Magnetooptika, Metaloptika).

Difuzní O. s. - jeho rozptyl nerovným povrchem 2. prostředí všemi možnými směry. Prostorové rozložení toku odraženého záření a jeho intenzita jsou v různých konkrétních případech různé a jsou určeny poměrem mezi l a velikostí nerovností, rozložením nerovností na povrchu, světelnými podmínkami a vlastnostmi odrazného média. Limitní případ prostorového rozložení difúzně odraženého světla, který v přírodě striktně není splněn, popisuje Lambertův zákon. Difuzní O. s. Pozoruje se i z prostředí, jejichž vnitřní struktura je nehomogenní, což vede k rozptylu světla v objemu prostředí a jeho části k návratu do 1. prostředí. Vzory difúzní O. s. z takových médií jsou určeny povahou procesů jednoduchého a vícenásobného rozptylu světla v nich. Absorpce i rozptyl světla mohou vykazovat silnou závislost na l. Výsledkem je změna spektrálního složení difúzně odraženého světla, které je (při osvětlení bílým světlem) vizuálně vnímáno jako barva těles.

Totální vnitřní odraz

S rostoucím úhlem dopadu i roste také úhel lomu, zatímco intenzita odraženého paprsku roste a lomeného paprsku klesá (jejich součet je roven intenzitě dopadajícího paprsku). V nějaké hodnotě i = i k injekce r\u003d π / 2, intenzita lomu paprsku bude rovna nule, veškeré světlo se odrazí. S dalším zvětšením úhlu i > i k nedojde k žádnému lomu paprsku, dojde k úplnému odrazu světla.

Hodnotu kritického úhlu dopadu, při kterém začíná totální odraz, zjistíme, dáme do zákona lomu r= π / 2, pak hřích r= 1 znamená:

hřích i k = n 2 / n 1

Difuzní rozptyl světla

θi = θr.
Úhel dopadu se rovná úhlu odrazu

Princip činnosti rohového reflektoru


Nadace Wikimedia. 2010

Podívejte se, co je „Zákon odrazu světla“ v jiných slovnících:

    zákon odrazu světla- šviesos atspindžio dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. zákon odrazu světla vok. Reflexionsgesetz des Lichtes, n rus. zákon odrazu světla, m ​​pranc. loi de reflexion de la lumière, f … Fizikos terminų žodynas

    ZÁKONY ODRAZU SVĚTLA- dva zákony, podle kterých dochází k procesu částečného nebo úplného návratu světelných paprsků, které dosáhnou rozhraní mezi dvěma prostředími, do prostředí, ze kterého se k této hranici přibližují dopadající paprsky. První zákon: dopadající paprsek, odražený paprsek a ... ... Velká polytechnická encyklopedie

    Snellův zákon- sinový zákon Zákon, který určuje poměr úhlů dopadu, odrazu a lomu vlnění na rozhraní mezi prostředími v závislosti na fázových rychlostech vlnění v těchto prostředích. [Systém nedestruktivního testování. Typy (metody) a technologie nedestruktivních ... ... Technická příručka překladatele

    Mechanika kontinua ... Wikipedie

    Znázorněním polarizace odraženého světla dopadajícího na rozhraní pod Brewsterovým úhlem Brewsterův zákon je zákon optiky vyjadřující vztah mezi indexem lomu dielektrika s takovým úhlem n ... Wikipedia

    Odraz Odraz mostu v Central Channel, Indianapolis Odraz ve třech sférách Odraz je fyzikální proces interakce vln nebo částic s povrchem, který mění směr čela vlny na rozhraní dvou prostředí s různými optickými ... Wikipedie

    Změna směru šíření optického záření (světla) při jeho průchodu rozhraním mezi dvěma prostředími. Na rozšířeném plochém rozhraní homogenních izotropních průhledných (neabsorbujících) médií s indexy lomu ... ... Fyzická encyklopedie

    1. Charakteristické vlastnosti svazku světla. 2. Světlo není pohyb pružného tuhého tělesa mechaniky. 3. Elektromagnetické jevy jako mechanické děje v éteru. 4. Maxwellova první teorie světla a elektřiny. 5. Druhá Maxwellova teorie. 6.… … Encyklopedický slovník F.A. Brockhaus a I.A. Efron

elektromagnetická povaha světla. Rychlost světla. geometrická optika

Viditelné světlo - elektromagnetické vlny v rozsahu od 3,8 * 10 -7 m do 7,6 * 10 -7 m. Rychlost světla je c \u003d 3 * 10 8 m / s. Huygensův princip. Čelo vlny - plocha spojující všechny body vlny, které jsou ve stejné fázi (tj. všechny body vlny, které jsou současně ve stejném stavu kmitání). Každý bod, do kterého porucha dosáhla, se sám stává zdrojem sekundárních sférických vln. Vlnoplocha je obal sekundárních vln. Pro kulovou vlnu je vlnoplocha koule, jejíž poloměr je R = vt, kde v je rychlost vlny.

Geometrická optika je obor optiky, který studuje zákony šíření světla v průhledných médiích a odraz světla od zrcadlových nebo průsvitných povrchů.

Zákony odrazu světla. 1. Dopadající paprsek, odražený paprsek a kolmice, obnoveny k rozhraní mezi dvěma prostředími v místě dopadu paprsku leží ve stejné rovině.

Úhel odrazu se rovná úhlu dopadu.

LOM SVĚTLA - změna směru šíření světelné vlny (světelného paprsku) při průchodu rozhraním mezi dvěma různými průhlednými médii. 1. Dopadající a lomené paprsky a kolmice vedená k rozhraní mezi dvěma prostředími v bodě dopadu paprsku leží ve stejné rovině. 2. Poměr sinu úhlu dopadu k sinu úhlu lomu je konstantní hodnota pro dvě prostředí:,kde α - úhel dopadu,β - úhel lomun - konstantní hodnota nezávislá na úhlu dopadu.

je relativní index lomu světla ve druhém prostředí vzhledem k prvnímu. Ukazuje, kolikrát se rychlost světla v prvním prostředí liší od rychlosti světla ve druhém

n - fyzikální veličina rovna poměru rychlosti světla ve vakuu k rychlosti světla v daném prostředí:


Absolutní index lomu média ukazuje, kolikrát je rychlost šíření světla v daném prostředí menší než rychlost světla ve vakuu. Úplný vnitřní odraz je pozorován, když paprsek přechází z opticky hustšího prostředí do opticky méně hustého (z vody do vzduchu). α0 je limitní úhel totálního odrazu, úhel dopadu, pod kterým je úhel refrakce je 900. Totální vnitřní odraz se používá v optických vláknech.

Pochází z doby kolem roku 300 před naším letopočtem. E.

Zákony odrazu. Fresnelovy vzorce

Zákon odrazu světla - určuje změnu směru světelného paprsku v důsledku setkání s odrazným (zrcadlovým) povrchem: dopadající a odražené paprsky leží ve stejné rovině s normálou k odraznému povrchu v bodě a tato normála rozděluje úhel mezi paprsky na dvě stejné části. Široce používaná, ale méně přesná formulace „úhel dopadu se rovná úhlu odrazu“ neudává přesný směr odrazu paprsku. Nicméně to vypadá takto:

Tento zákon je důsledkem aplikace Fermatova principu na odraznou plochu a jako všechny zákony geometrické optiky je odvozen z vlnové optiky. Zákon platí nejen pro dokonale odrážející povrchy, ale i pro rozhraní dvou prostředí, částečně odrážejících světlo. V tomto případě, stejně jako zákon lomu světla, nevypovídá nic o intenzitě odraženého světla.

reflexní mechanismus

Při dopadu elektromagnetické vlny na vodivý povrch vzniká proud, jehož elektromagnetické pole má tendenci tento efekt kompenzovat, což vede k téměř úplnému odrazu světla.

Typy odrazů

Odraz světla může být zrcadlo(tedy jak je pozorováno při použití zrcadel) popř šířit(v tomto případě při odrazu není zachována dráha paprsků od předmětu, ale pouze energetická složka světelného toku) v závislosti na charakteru povrchu.

Mirror O. s. mezi polohami dopadajícího a odraženého paprsku existuje určitý vztah: 1) odražený paprsek leží v rovině procházející dopadajícím paprskem a normálou k odrazné ploše; 2) úhel odrazu je roven úhlu dopadu j. Intenzita odraženého světla (charakterizovaná koeficientem odrazu) závisí na j a polarizaci dopadajícího svazku paprsků (viz Polarizace světla), jakož i na poměru indexů lomu n2 a n1 2. a 1. média. Kvantitativně je tato závislost (pro reflexní médium - dielektrikum) vyjádřena Fresnelovými vzorci. Z nich zejména vyplývá, že když světlo dopadá podél normály k povrchu, koeficient odrazu nezávisí na polarizaci dopadajícího paprsku a je roven

(n2 - n1)²/(n2 + n1)²

Ve velmi důležitém konkrétním případě normálního pádu ze vzduchu nebo skla na jejich rozhraní (nair "1,0; nst = 1,5) je to "4%.

Povaha polarizace odraženého světla se mění s j a je různá pro složky dopadajícího světla polarizované rovnoběžně (p-složka) a kolmo (s-složka) k rovině dopadu. Pod rovinou polarizace se jako obvykle rozumí rovina kmitání elektrického vektoru světelné vlny. Při úhlech j rovných tzv. Brewsterově úhlu (viz Brewsterův zákon) se odražené světlo zcela polarizuje kolmo k rovině dopadu (p-složka dopadajícího světla se zcela láme do odrážejícího prostředí; pokud toto médium silně absorbuje světlo, pak lomená p-složka přechází do média velmi malou cestou). Tato vlastnost zrcadla O. s. používá se v řadě polarizačních zařízení. Pro j větší než Brewsterův úhel se koeficient odrazu od dielektrik zvyšuje s rostoucím j, inklinuje k 1 v limitu, bez ohledu na polarizaci dopadajícího světla. V případě zrcadlového odrazu, jak je zřejmé z Fresnelových vzorců, se fáze odraženého světla obecně prudce mění. Pokud j = 0 (světlo dopadá normálně na rozhraní), pak pro n2 > n1 je fáze odražené vlny posunuta o p, pro 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.

Absorpce v odrazném prostředí vede k absenci Brewsterova úhlu a vyšším (ve srovnání s dielektrikem) hodnotám koeficientu odrazu - i při normálním dopadu může překročit 90% (to je důvod pro rozšířené použití hladkého kovu a metalizované povrchy v zrcadlech).Liší se i polarizační charakteristiky.světelné vlny odražené od absorbujícího prostředí (v důsledku jiných fázových posunů p- a s-složky dopadajících vln). Povaha polarizace odraženého světla je natolik citlivá na parametry odrážejícího prostředí, že na tomto jevu jsou založeny četné optické metody pro studium kovů (viz Magnetooptika, Metaloptika).

Difuzní O. s. - jeho rozptyl nerovným povrchem 2. prostředí všemi možnými směry. Prostorové rozložení toku odraženého záření a jeho intenzita jsou v různých konkrétních případech různé a jsou určeny poměrem mezi l a velikostí nerovností, rozložením nerovností na povrchu, světelnými podmínkami a vlastnostmi odrazného média. Limitní případ prostorového rozložení difúzně odraženého světla, který v přírodě striktně není splněn, popisuje Lambertův zákon. Difuzní O. s. Pozoruje se i z prostředí, jejichž vnitřní struktura je nehomogenní, což vede k rozptylu světla v objemu prostředí a jeho části k návratu do 1. prostředí. Vzory difúzní O. s. z takových médií jsou určeny povahou procesů jednoduchého a vícenásobného rozptylu světla v nich. Absorpce i rozptyl světla mohou vykazovat silnou závislost na l. Výsledkem je změna spektrálního složení difúzně odraženého světla, které je (při osvětlení bílým světlem) vizuálně vnímáno jako barva těles.

Totální vnitřní odraz

S rostoucím úhlem dopadu i roste také úhel lomu, zatímco intenzita odraženého paprsku roste a lomeného paprsku klesá (jejich součet je roven intenzitě dopadajícího paprsku). V nějaké hodnotě i = i k injekce r\u003d π / 2, intenzita lomu paprsku bude rovna nule, veškeré světlo se odrazí. S dalším zvětšením úhlu i > i k nedojde k žádnému lomu paprsku, dojde k úplnému odrazu světla.

Hodnotu kritického úhlu dopadu, při kterém začíná totální odraz, zjistíme, dáme do zákona lomu r= π / 2, pak hřích r= 1 znamená:

hřích i k = n 2 / n 1

Difuzní rozptyl světla

θi = θr.
Úhel dopadu se rovná úhlu odrazu

Princip činnosti rohového reflektoru


Nadace Wikimedia. 2010

Podívejte se, co je "Reflection of Light" v jiných slovnících:

    Jev spočívající v tom, že když světlo (optické záření) dopadá z prvního prostředí na rozhraní s druhým prostředím, působení světla s druhým prostředím vede ke vzniku světelné vlny šířící se z rozhraní zpět do prvního prostředí. ... ... Fyzická encyklopedie

    Návrat světelné vlny, když dopadá na rozhraní mezi dvěma prostředími s různými indexy lomu, zpět do prvního prostředí. Dochází k zrcadlovému odrazu světla (rozměry l nepravidelností na rozhraní jsou menší než délka světla ... ... Velký encyklopedický slovník

    ODRAZ SVĚTLA, návrat části světelného paprsku dopadajícího na rozhraní mezi dvěma médii zpět do prvního média. Existuje zrcadlový odraz světla (rozměry L nepravidelností na rozhraní jsou menší než vlnová délka světla l) a difúzní (L? ... ... Moderní encyklopedie

    odraz světla- ODRAZ SVĚTLA, návrat části světelného paprsku dopadajícího na rozhraní mezi dvěma médii „zpět“ k prvnímu médiu. Existuje zrcadlový odraz světla (rozměry L nepravidelností na rozhraní jsou menší než vlnová délka světla l) a difúzní (L ... Ilustrovaný encyklopedický slovník

    odraz světla- Jev, že světlo dopadající na rozhraní mezi dvěma prostředími s různými indexy lomu se částečně nebo úplně vrací do prostředí, ze kterého dopadá. [Sbírka doporučených termínů. Vydání 79. Fyzické ... ... Technická příručka překladatele

    Jev spočívající v tom, že když světlo (optické záření (viz Optické záření)) dopadá z jednoho prostředí na jeho rozhraní s 2. prostředím, interakce světla s hmotou vede ke vzniku světelné vlny, ... .. . Velká sovětská encyklopedie

    Návrat světelné vlny při dopadu na rozhraní dvou prostředí s různými indexy lomu „zpět“ do prvního prostředí. Dochází k zrcadlovým odrazům světla (rozměry l nepravidelností na rozhraní jsou menší než délka světla ... ... encyklopedický slovník

    odraz světla- šviesos atspindys statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. odraz světla vok. Reflexion des Lichtes, fr rus. odraz světla, n pranc. reflexion de la lumière, f … Fizikos terminų žodynas

    odraz světla- ▲ odraz (od kterého) odraz světla. lesk. albedo. albedometr. ↓ reflektor. reflektometr. kovová optika... Ideografický slovník ruského jazyka

    Návrat světelné vlny při dopadu na rozhraní mezi dvěma médii s dekomp. indexy lomu zpět do prvního prostředí. Pokud je drsnost rozhraní malá ve srovnání s vlnovou délkou X dopadajícího světla, pak je pozorován zrcadlový obraz s ... Velký encyklopedický polytechnický slovník

knihy

  • Totální vnitřní odraz světla. Pedagogický výzkum, Mayer Valery Vilgelmovich, Kniha obsahuje popisy pedagogických experimentálních studií fenoménu totální vnitřní reflexe z hranice opticky homogenních a vrstevně-nehomogenních médií. Jednoduché fyzické... Kategorie: Učebnice pro školáky Řada: Učitelská a žákovská knihovna Vydavatel: FIZMATLIT, výrobce:

Některé fyzikální zákony je těžké si představit bez použití vizuálních pomůcek. To neplatí pro běžné světlo dopadající na různé předměty. Takže na hranici oddělující dvě média nastává změna směru světelných paprsků, pokud je tato hranice mnohem větší, než když se světlo vyskytuje, když se část jeho energie vrací do prvního média. Pokud část paprsků pronikne do jiného prostředí, pak se lámou. Ve fyzice se energie, která narazí na hranici dvou různých médií, nazývá incident a ta, která se z ní vrátí do prvního média, se nazývá odražená. Právě vzájemné uspořádání těchto paprsků určuje zákony odrazu a lomu světla.

Podmínky

Úhel mezi dopadajícím paprskem a přímkou ​​kolmou k rozhraní mezi dvěma médii, obnovený do bodu dopadu toku světelné energie, se nazývá Existuje další důležitý ukazatel. Toto je úhel odrazu. Vyskytuje se mezi odraženým paprskem a kolmicí obnovenou k bodu jeho dopadu. Světlo se může šířit přímočaře pouze v homogenním prostředí. Různá média absorbují a odrážejí světelné záření různými způsoby. Koeficient odrazu je hodnota, která charakterizuje odrazivost látky. Ukazuje, kolik energie přinesené světelným zářením na povrch média bude té, která je z něj odnesena odraženým zářením. Tento koeficient závisí na řadě faktorů, jedním z nejdůležitějších je úhel dopadu a složení záření. K úplnému odrazu světla dochází, když dopadá na předměty nebo látky s reflexním povrchem. K tomu například dochází, když paprsky dopadají na tenký film stříbra a tekuté rtuti usazený na skle. Úplný odraz světla je v praxi zcela běžný.

Zákony

Zákony odrazu a lomu světla formuloval Eukleidés již ve 3. století. před naším letopočtem E. Všechny byly stanoveny experimentálně a lze je snadno potvrdit čistě geometrickým principem Huygens. Zdrojem sekundárních vln je podle něj kterýkoli bod média, kam porucha zasahuje.

První světlo: dopadající a odrážející paprsky, stejně jako kolmice k rozhraní mezi médii, obnovené v místě dopadu světelného paprsku, jsou umístěny ve stejné rovině. Rovinná vlna dopadá na odraznou plochu, jejíž vlnové plochy jsou pruhy.

Jiný zákon říká, že úhel odrazu světla se rovná úhlu dopadu. Je to proto, že mají vzájemně kolmé strany. Na základě principů rovnosti trojúhelníků vyplývá, že úhel dopadu je roven úhlu odrazu. Lze snadno dokázat, že leží ve stejné rovině s kolmicí obnovenou na rozhraní mezi prostředími v místě dopadu paprsku. Tyto nejdůležitější zákony platí i pro opačný chod světla. Díky vratnosti energie se paprsek šířící se po dráze odraženého odrazí po dráze dopadu.

Vlastnosti reflexních těles

Naprostá většina předmětů pouze odráží světelné záření dopadající na ně. Nejsou však zdrojem světla. Dobře osvětlená tělesa jsou dokonale viditelná ze všech stran, protože záření z jejich povrchu se odráží a rozptyluje do různých směrů. Tento jev se nazývá difúzní (rozptýlený) odraz. Dochází k němu, když světlo dopadne na jakýkoli drsný povrch. Pro určení dráhy paprsku odraženého od tělesa v místě jeho dopadu se nakreslí rovina, která se dotýká povrchu. V návaznosti na něj se pak sestaví úhly dopadu paprsků a odraz.

difúzní odraz

Pouze díky existenci difúzního (difúzního) odrazu světelné energie rozlišujeme předměty, které nejsou schopny vyzařovat světlo. Jakékoli těleso pro nás bude absolutně neviditelné, pokud je rozptyl paprsků nulový.

Difúzní odraz světelné energie nezpůsobuje nepohodlí v očích člověka. Je to dáno tím, že ne všechno světlo se vrací do původního prostředí. Takže asi 85 % záření se odráží od sněhu, 75 % od bílého papíru a jen 0,5 % od černého veluru. Když se světlo odráží od různých drsných povrchů, paprsky směřují náhodně vůči sobě navzájem. Podle toho, do jaké míry povrchy odrážejí světelné paprsky, se nazývají matné nebo zrcadlové. Tyto pojmy jsou však relativní. Stejné povrchy mohou být zrcadlové a matné při různých vlnových délkách dopadajícího světla. Povrch, který rozptyluje paprsky rovnoměrně v různých směrech, je považován za absolutně matný. Přestože v přírodě prakticky žádné takové předměty nejsou, neglazovaný porcelán, sníh a papír na kreslení jsou jim velmi blízké.

Zrcadlový odraz

Zrcadlový odraz světelných paprsků se od ostatních typů liší tím, že když paprsky energie dopadají na hladký povrch pod určitým úhlem, odrážejí se v jednom směru. Tento jev zná každý, kdo někdy použil zrcadlo pod paprsky světla. V tomto případě se jedná o reflexní povrch. Do této kategorie patří i další tělesa. Všechny opticky hladké předměty lze klasifikovat jako zrcadlové (reflexní) povrchy, pokud jsou velikosti nehomogenit a nepravidelností na nich menší než 1 mikron (nepřesahují vlnovou délku světla). Pro všechny takové povrchy platí zákony odrazu světla.

Odraz světla od různých zrcadlových povrchů

V technice se často používají zrcadla se zakřivenou odraznou plochou (kulová zrcadla). Takovými předměty jsou tělesa ve tvaru kulového segmentu. Rovnoběžnost paprsků v případě odrazu světla od takových povrchů je silně narušena. Existují dva typy takových zrcadel:

Konkávní - odrážejí světlo od vnitřního povrchu segmentu koule, nazývají se sběrem, protože paralelní paprsky světla po odrazu od nich jsou shromažďovány v jednom bodě;

Konvexní - odrážejí světlo od vnějšího povrchu, zatímco rovnoběžné paprsky jsou rozptýleny do stran, proto se konvexním zrcadlům říká rozptyl.

Možnosti odrážení světelných paprsků

Paprsek dopadající téměř rovnoběžně s povrchem se ho jen nepatrně dotkne a poté se odrazí ve velmi tupém úhlu. Poté pokračuje po velmi nízké dráze, co nejblíže k povrchu. Paprsek padající téměř svisle se odráží pod ostrým úhlem. V tomto případě bude směr již odraženého paprsku blízký dráze dopadajícího paprsku, což je plně v souladu s fyzikálními zákony.

Lom světla

Odraz úzce souvisí s dalšími jevy geometrické optiky, jako je lom a totální vnitřní odraz. Světlo často prochází hranicí mezi dvěma médii. Lom světla je změna směru optického záření. Vyskytuje se při přechodu z jednoho média do druhého. Lom světla má dva vzorce:

Paprsek, který prošel hranicí mezi médii, je umístěn v rovině, která prochází kolmicí k povrchu a dopadajícím paprskem;

Úhel dopadu a lomu spolu souvisí.

Lom je vždy doprovázen odrazem světla. Součet energií odražených a lomených paprsků paprsků se rovná energii dopadajícího paprsku. Jejich relativní intenzita závisí na dopadajícím paprsku a úhlu dopadu. Struktura mnoha optických zařízení je založena na zákonech lomu světla.

Odražené a dopadající paprsky leží v rovině obsahující kolmici k odraznému povrchu v bodě dopadu a úhel dopadu je roven úhlu odrazu.

Představte si, že jste nasměrovali tenký paprsek světla na reflexní povrch, například na zrcadlo nebo leštěný kovový povrch posvítili laserovým ukazovátkem. Paprsek se bude od takového povrchu odrážet a bude se dále šířit určitým směrem. Úhel mezi kolmicí k povrchu ( normální) a nazývá se počáteční paprsek úhel dopadu, a úhel mezi normálou a odraženým paprskem je úhel odrazu. Zákon odrazu říká, že úhel dopadu se rovná úhlu odrazu. To je plně v souladu s tím, co nám říká naše intuice. Paprsek dopadající téměř rovnoběžně s povrchem se ho dotkne jen nepatrně a po odrazu pod tupým úhlem bude pokračovat ve své dráze po nízké trajektorii umístěné blízko povrchu. Paprsek dopadající téměř svisle se naproti tomu odrazí pod ostrým úhlem a směr odraženého paprsku se bude blížit směru dopadajícího paprsku, jak vyžaduje zákon.

Zákon odrazu, jako každý přírodní zákon, byl získán na základě pozorování a experimentů. Dá se odvodit i teoreticky - formálně je to důsledek Fermatova principu (to ale nepopírá význam jeho experimentálního zdůvodnění).

Klíčovým bodem tohoto zákona je, že úhly se měří od kolmice k povrchu v místě pádu paprsek. U rovného povrchu, jako je ploché zrcadlo, to není tak důležité, protože kolmice k němu směřuje ve všech bodech stejně. Paralelně zaostřený světelný signál, jako je světlo automobilového světlometu nebo světlometu, si lze představit jako hustý paprsek paralelních paprsků světla. Pokud se takový paprsek odrazí od rovného povrchu, všechny odražené paprsky v paprsku se odrazí pod stejným úhlem a zůstanou rovnoběžné. To je důvod, proč rovné zrcadlo nezkresluje váš vizuální obraz.

Existují však i zakřivená zrcadla. Různé geometrické konfigurace zrcadlových ploch různě mění odražený obraz a umožňují dosáhnout různých užitečných efektů. Hlavní konkávní zrcadlo odrazného dalekohledu umožňuje zaostřit světlo ze vzdálených vesmírných objektů v okuláru. Zakřivené zpětné zrcátko vozu umožňuje rozšířit zorný úhel. A křivá zrcadla v místnosti pro smích vám umožní bavit se od srdce a dívat se na složitě zkreslené odrazy sebe sama.

Nejen světlo se řídí zákonem odrazu. Jakékoli elektromagnetické vlny – rádiové, mikrovlnné, rentgenové záření atd. – se chovají úplně stejně. Proto jsou například jak obrovské přijímací antény radioteleskopů, tak paraboly satelitní televize ve formě konkávního zrcadla - využívají stejný princip zaostřování přicházejících paralelních paprsků do bodu.