Legea reflexiei speciilor de lumină. Ce trebuie să știți despre legile reflexiei luminii

Legea reflecției a fost menționată pentru prima dată în Catoptric a lui Euclid, datată cu aproximativ 300 î.Hr. e.

Legile reflexiei. Formule Fresnel

Legea reflexiei luminii - stabilește o schimbare a direcției fasciculului de lumină ca urmare a unei întâlniri cu o suprafață reflectorizantă (oglindă): razele incidente și reflectate se află în același plan cu normala la suprafața reflectantă în punctul de incidență, iar această normală împarte unghiul dintre raze în două părți egale. Formularea folosită pe scară largă, dar mai puțin precisă, „unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie” nu indică direcția exactă de reflexie a fasciculului. Totuși, arată așa:

Această lege este o consecință a aplicării principiului lui Fermat asupra unei suprafețe reflectorizante și, ca toate legile opticii geometrice, este derivată din optica undelor. Legea este valabilă nu numai pentru suprafețele care reflectă perfect, ci și pentru limita a două medii, reflectând parțial lumina. În acest caz, precum și legea refracției luminii, nu precizează nimic despre intensitatea luminii reflectate.

mecanism de reflexie

Când o undă electromagnetică lovește o suprafață conducătoare, apare un curent, al cărui câmp electromagnetic tinde să compenseze acest efect, ceea ce duce la reflexia aproape completă a luminii.

Tipuri de reflexie

Reflectarea luminii poate fi oglindă(adică așa cum se observă atunci când se folosesc oglinzi) sau difuz(în acest caz, în timpul reflexiei, nu se păstrează traseul razelor dinspre obiect, ci doar componenta energetică a fluxului luminos) în funcție de natura suprafeței.

Oglinda O. s. există o anumită relație între pozițiile razelor incidente și reflectate: 1) raza reflectată se află într-un plan care trece prin raza incidentă și normala la suprafața reflectantă; 2) unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidenta j. Intensitatea luminii reflectate (caracterizată prin coeficientul de reflexie) depinde de j și de polarizarea fasciculului incident de raze (vezi Polarizarea luminii), precum și de raportul indicilor de refracție n2 și n1 ai 2-a și 1-a. mass-media. Cantitativ, această dependență (pentru un mediu reflectorizant - un dielectric) este exprimată prin formulele Fresnel. Din acestea, în special, rezultă că atunci când lumina este incidentă de-a lungul normalului la suprafață, coeficientul de reflexie nu depinde de polarizarea fasciculului incident și este egal cu

(n2 - n1)²/(n2 + n1)²

Într-un caz particular foarte important de cădere normală din aer sau sticlă pe interfața lor (nair „1.0; nst = 1.5), acesta este „4%.

Natura polarizării luminii reflectate se modifică cu j și este diferită pentru componentele luminii incidente polarizate paralel (componenta p) și perpendiculară (componenta s) pe planul de incidență. Sub planul de polarizare se înțelege, ca de obicei, planul de oscilație al vectorului electric al undei luminoase. La unghiurile j egale cu așa-numitul unghi Brewster (vezi legea lui Brewster), lumina reflectată devine complet polarizată perpendicular pe planul de incidență (componenta p a luminii incidente este complet refracta în mediul reflectorizant; dacă acest mediu este puternic absoarbe lumina, apoi componenta p refracta trece in mediu este foarte mic). Această caracteristică a oglinzii O. cu. utilizat într-un număr de dispozitive de polarizare. Pentru j mai mare decât unghiul Brewster, coeficientul de reflexie din dielectrici crește odată cu creșterea j, tinzând la 1 în limită, indiferent de polarizarea luminii incidente. În cazul reflexiei speculare, după cum reiese din formulele lui Fresnel, faza luminii reflectate se schimbă în general brusc. Dacă j = 0 (lumina este incidentă în mod normal la interfață), atunci pentru n2 > n1 faza undei reflectate este deplasată cu p, pentru 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.

Absorbția într-un mediu reflectorizant duce la absența unghiului Brewster și la valori mai mari (în comparație cu dielectricii) ale coeficientului de reflexie - chiar și la o incidență normală poate depăși 90% (acesta este motivul pentru utilizarea pe scară largă a metalului neted). iar suprafeţele metalizate în oglinzi).Diferă şi caracteristicile de polarizare.unde luminoase reflectate din mediul absorbant (datorită altor defazări ale componentelor p şi s ale undelor incidente). Natura polarizării luminii reflectate este atât de sensibilă la parametrii mediului reflectorizant încât numeroase metode optice de studiere a metalelor se bazează pe acest fenomen (vezi Magneto-optică, Metaloptică).

difuz O. cu. - împrăștierea acesteia de către suprafața neuniformă a celui de-al doilea mediu în toate direcțiile posibile. Distribuția spațială a fluxului de radiație reflectată și intensitatea acestuia sunt diferite în diferite cazuri specifice și sunt determinate de raportul dintre l și dimensiunea neregulilor, distribuția neregulilor pe suprafață, condițiile de iluminare și proprietățile mediului reflectorizant. Cazul limitativ al distribuției spațiale a luminii reflectate difuz, care nu este strict îndeplinit în natură, este descris de legea Lambert. difuz O. cu. Se observă și din medii a căror structură internă este neomogenă, ceea ce duce la împrăștierea luminii în volumul mediului și întoarcerea unei părți din acesta în primul mediu. Modele de O. difuză cu. din astfel de medii sunt determinate de natura proceselor de împrăștiere unică și multiplă a luminii în ele. Atât absorbția, cât și împrăștierea luminii pot prezenta o dependență puternică de l. Rezultatul este o schimbare în compoziția spectrală a luminii reflectate difuz, care (când este iluminată cu lumină albă) este percepută vizual ca culoarea corpurilor.

Reflecție internă totală

Pe măsură ce unghiul de incidență crește i, crește și unghiul de refracție, în timp ce intensitatea fasciculului reflectat crește, iar cea a fasciculului refractat scade (suma lor este egală cu intensitatea fasciculului incident). La o oarecare valoare i = i k injecţie r\u003d π / 2, intensitatea fasciculului refractat va deveni egală cu zero, toată lumina va fi reflectată. Cu o creștere suplimentară a unghiului i > i k nu va exista fascicul refractat, există o reflexie totală a luminii.

Valoarea unghiului critic de incidență, la care începe reflexia totală, aflăm, o punem în legea refracției r= π / 2, apoi sin r= 1 înseamnă:

păcat i k = n 2 / n 1

Difuzarea luminii difuze

θ i = θ r .
Unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie

Principiul de funcționare al reflectorului de colț


Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți care este „Legea reflectării luminii” în alte dicționare:

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

    LEGILE REFLECTIEI LUMINII- două legi conform cărora procesul de întoarcere parțială sau completă a razelor de lumină care ajung la interfața dintre două medii are loc la mediul din care razele incidente se apropie de această limită. Prima lege: raza incidentă, raza reflectată și ...... Marea Enciclopedie Politehnică

    legea lui Snell- legea sinusurilor Legea care determină raportul dintre unghiurile de incidență, reflexie și refracție a undelor la interfața dintre medii, în funcție de vitezele de fază ale undelor din aceste medii. [Sistem de testare nedistructivă. Tipuri (metode) și tehnologie nedistructivă ... ... Manualul Traducătorului Tehnic

    Mecanica continuumului ... Wikipedia

    O ilustrare a polarizării luminii reflectate incidente pe o interfață la unghiul Brewster Legea lui Brewster este legea opticii care exprimă relația dintre indicele de refracție al unui dielectric cu un astfel de unghi n ... Wikipedia

    Reflecție Reflecția podului din Canalul Central, Indianapolis Reflecția în trei sfere Reflexia este procesul fizic de interacțiune a undelor sau particulelor cu suprafața, schimbând direcția frontului de undă la limita a două medii cu optica diferită ... Wikipedia

    Schimbarea direcției de propagare a radiației optice (luminii) atunci când aceasta trece prin interfața dintre două medii. Pe o interfață plată extinsă de mediu izotrop omogen transparent (neabsorbant) cu indici de refracție ... ... Enciclopedia fizică

    1. Proprietăți caracteristice ale unui fascicul de lumină. 2. Lumina nu este mișcarea unui corp elastic elastic al mecanicii. 3. Fenomenele electromagnetice ca procese mecanice în eter. 4. Prima teorie a lui Maxwell despre lumină și electricitate. 5. A doua teorie maxwelliană. 6.… … Dicţionar enciclopedic F.A. Brockhaus și I.A. Efron

natura electromagnetică a luminii. Viteza luminii. optică geometrică

Lumină vizibilă - unde electromagnetice în intervalul de la 3,8 * 10 -7 m până la 7,6 * 10 -7 m. Viteza luminii este c \u003d 3 * 10 8 m / s. principiul Huygens. Frontul de undă - o suprafață care conectează toate punctele undei care se află în aceeași fază (adică toate punctele undei care se află în aceeași stare de oscilație în același timp). Fiecare punct până la care a ajuns perturbația devine în sine o sursă de unde sferice secundare. Suprafața undelor este anvelopa undelor secundare. Pentru o undă sferică, frontul de undă este o sferă a cărei rază este R = vt, unde v este viteza undei.

Optica geometrică este o ramură a opticii care studiază legile propagării luminii în medii transparente și reflectarea luminii din oglindă sau suprafețe translucide.

Legile reflexiei luminii. 1. Fascicul incident, fascicul reflectat și perpendicular, restaurat la interfața dintre două medii în punctul de incidență al fasciculului se află în același plan.

Unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență.

REFRACȚIA LUMINII - o schimbare a direcției de propagare a unei unde luminoase (rascicul de lumină) la trecerea prin interfața dintre două medii transparente diferite. 1. Razele incidente și refractate și perpendiculara trase pe interfața dintre două medii în punctul de incidență al fasciculului se află în același plan. 2. Raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție este o valoare constantă pentru două medii:,Unde α - unghiu de incidenta,β - unghiul de refracțien - o valoare constantă independentă de unghiul de incidență.

este indicele relativ de refracție al luminii în al doilea mediu față de primul. Arată de câte ori viteza luminii în primul mediu diferă de viteza luminii în al doilea

n - o mărime fizică egală cu raportul dintre viteza luminii în vid și viteza luminii într-un mediu dat:


Indicele de refracție absolut al mediului arată de câte ori viteza de propagare a luminii într-un mediu dat este mai mică decât viteza luminii în vid. Reflexia internă totală este observată atunci când un fascicul trece de la un mediu optic mai dens la unul optic mai puțin dens (din apă în aer). α0 este unghiul limitativ de reflexie totală, unghiul de incidență la care unghiul refracția este 90 0. Reflexia internă totală este utilizată în fibrele optice.

Datând din jurul anului 300 î.Hr. e.

Legile reflexiei. Formule Fresnel

Legea reflexiei luminii - stabilește o schimbare a direcției fasciculului de lumină ca urmare a unei întâlniri cu o suprafață reflectorizantă (oglindă): razele incidente și reflectate se află în același plan cu normala la suprafața reflectantă în punctul de incidență, iar această normală împarte unghiul dintre raze în două părți egale. Formularea folosită pe scară largă, dar mai puțin precisă, „unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie” nu indică direcția exactă de reflexie a fasciculului. Totuși, arată așa:

Această lege este o consecință a aplicării principiului lui Fermat asupra unei suprafețe reflectorizante și, ca toate legile opticii geometrice, este derivată din optica undelor. Legea este valabilă nu numai pentru suprafețele care reflectă perfect, ci și pentru limita a două medii, reflectând parțial lumina. În acest caz, precum și legea refracției luminii, nu precizează nimic despre intensitatea luminii reflectate.

mecanism de reflexie

Când o undă electromagnetică lovește o suprafață conducătoare, apare un curent, al cărui câmp electromagnetic tinde să compenseze acest efect, ceea ce duce la reflexia aproape completă a luminii.

Tipuri de reflexie

Reflectarea luminii poate fi oglindă(adică așa cum se observă atunci când se folosesc oglinzi) sau difuz(în acest caz, în timpul reflexiei, nu se păstrează traseul razelor dinspre obiect, ci doar componenta energetică a fluxului luminos) în funcție de natura suprafeței.

Oglinda O. s. există o anumită relație între pozițiile razelor incidente și reflectate: 1) raza reflectată se află într-un plan care trece prin raza incidentă și normala la suprafața reflectantă; 2) unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidenta j. Intensitatea luminii reflectate (caracterizată prin coeficientul de reflexie) depinde de j și de polarizarea fasciculului incident de raze (vezi Polarizarea luminii), precum și de raportul indicilor de refracție n2 și n1 ai 2-a și 1-a. mass-media. Cantitativ, această dependență (pentru un mediu reflectorizant - un dielectric) este exprimată prin formulele Fresnel. Din acestea, în special, rezultă că atunci când lumina este incidentă de-a lungul normalului la suprafață, coeficientul de reflexie nu depinde de polarizarea fasciculului incident și este egal cu

(n2 - n1)²/(n2 + n1)²

Într-un caz particular foarte important de cădere normală din aer sau sticlă pe interfața lor (nair „1.0; nst = 1.5), acesta este „4%.

Natura polarizării luminii reflectate se modifică cu j și este diferită pentru componentele luminii incidente polarizate paralel (componenta p) și perpendiculară (componenta s) pe planul de incidență. Sub planul de polarizare se înțelege, ca de obicei, planul de oscilație al vectorului electric al undei luminoase. La unghiurile j egale cu așa-numitul unghi Brewster (vezi legea lui Brewster), lumina reflectată devine complet polarizată perpendicular pe planul de incidență (componenta p a luminii incidente este complet refracta în mediul reflectorizant; dacă acest mediu este puternic absoarbe lumina, apoi componenta p refracta trece in mediu este foarte mic). Această caracteristică a oglinzii O. cu. utilizat într-un număr de dispozitive de polarizare. Pentru j mai mare decât unghiul Brewster, coeficientul de reflexie din dielectrici crește odată cu creșterea j, tinzând la 1 în limită, indiferent de polarizarea luminii incidente. În cazul reflexiei speculare, după cum reiese din formulele lui Fresnel, faza luminii reflectate se schimbă în general brusc. Dacă j = 0 (lumina este incidentă în mod normal la interfață), atunci pentru n2 > n1 faza undei reflectate este deplasată cu p, pentru 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.

Absorbția într-un mediu reflectorizant duce la absența unghiului Brewster și la valori mai mari (în comparație cu dielectricii) ale coeficientului de reflexie - chiar și la o incidență normală poate depăși 90% (acesta este motivul pentru utilizarea pe scară largă a metalului neted). iar suprafeţele metalizate în oglinzi).Diferă şi caracteristicile de polarizare.unde luminoase reflectate din mediul absorbant (datorită altor defazări ale componentelor p şi s ale undelor incidente). Natura polarizării luminii reflectate este atât de sensibilă la parametrii mediului reflectorizant încât numeroase metode optice de studiere a metalelor se bazează pe acest fenomen (vezi Magneto-optică, Metaloptică).

difuz O. cu. - împrăștierea acesteia de către suprafața neuniformă a celui de-al doilea mediu în toate direcțiile posibile. Distribuția spațială a fluxului de radiație reflectată și intensitatea acestuia sunt diferite în diferite cazuri specifice și sunt determinate de raportul dintre l și dimensiunea neregulilor, distribuția neregulilor pe suprafață, condițiile de iluminare și proprietățile mediului reflectorizant. Cazul limitativ al distribuției spațiale a luminii reflectate difuz, care nu este strict îndeplinit în natură, este descris de legea Lambert. difuz O. cu. Se observă și din medii a căror structură internă este neomogenă, ceea ce duce la împrăștierea luminii în volumul mediului și întoarcerea unei părți din acesta în primul mediu. Modele de O. difuză cu. din astfel de medii sunt determinate de natura proceselor de împrăștiere unică și multiplă a luminii în ele. Atât absorbția, cât și împrăștierea luminii pot prezenta o dependență puternică de l. Rezultatul este o schimbare în compoziția spectrală a luminii reflectate difuz, care (când este iluminată cu lumină albă) este percepută vizual ca culoarea corpurilor.

Reflecție internă totală

Pe măsură ce unghiul de incidență crește i, crește și unghiul de refracție, în timp ce intensitatea fasciculului reflectat crește, iar cea a fasciculului refractat scade (suma lor este egală cu intensitatea fasciculului incident). La o oarecare valoare i = i k injecţie r\u003d π / 2, intensitatea fasciculului refractat va deveni egală cu zero, toată lumina va fi reflectată. Cu o creștere suplimentară a unghiului i > i k nu va exista fascicul refractat, există o reflexie totală a luminii.

Valoarea unghiului critic de incidență, la care începe reflexia totală, aflăm, o punem în legea refracției r= π / 2, apoi sin r= 1 înseamnă:

păcat i k = n 2 / n 1

Difuzarea luminii difuze

θ i = θ r .
Unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie

Principiul de funcționare al reflectorului de colț


Fundația Wikimedia. 2010 .

Vedeți ce este „Reflectarea luminii” în alte dicționare:

    Fenomenul constând în faptul că atunci când lumina (radiația optică) cade din primul mediu pe interfața cu al doilea mediu, acțiunea luminii cu acesta din urmă duce la apariția unei unde luminoase care se propagă de la interfață înapoi la primul. .. ... Enciclopedia fizică

    Revenirea unei unde luminoase, când aceasta cade pe interfața dintre două medii cu indici de refracție diferiți, înapoi la primul mediu. Există o reflexie speculară a luminii (dimensiunile l ale neregulilor de pe interfață sunt mai mici decât lungimea luminii ... ... Dicţionar enciclopedic mare

    REFLECȚIA LUMINII, întoarcerea unei părți a fasciculului de lumină incidentă pe interfața dintre două medii înapoi la primul mediu. Există reflexie speculară a luminii (dimensiunile L ale neregularităților de pe interfață sunt mai mici decât lungimea de undă a luminii l) și difuză (L? ... ... Enciclopedia modernă

    reflexia luminii- REFLECȚIA LUMINII, întoarcerea unei părți a fasciculului de lumină incidentă pe interfața dintre două medii „înapoi” la primul mediu. Există reflexie speculară a luminii (dimensiunile L ale neregulilor de pe interfață sunt mai mici decât lungimea de undă a luminii l) și difuză (L ... Dicţionar Enciclopedic Ilustrat

    reflexia luminii- Fenomenul conform căruia lumina care cade pe interfața dintre două medii cu indici de refracție diferiți revine parțial sau complet în mediul din care cade. [Culegere de termeni recomandați. Problema 79. Fizic ...... Manualul Traducătorului Tehnic

    Fenomenul constând în faptul că atunci când lumina (radiația optică (Vezi radiația optică)) cade dintr-un mediu pe interfața sa cu al 2-lea mediu, interacțiunea luminii cu materia duce la apariția unei unde luminoase, ... .. . Marea Enciclopedie Sovietică

    Revenirea unei unde luminoase atunci când aceasta cade pe interfața a două medii cu indici de refracție diferiți „înapoi” la primul mediu. Există reflexii speculare ale luminii (dimensiunile l ale neregulilor de pe interfață sunt mai mici decât lungimea luminii ... ... Dicţionar enciclopedic

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

    reflexia luminii- ▲ reflexia (din care) reflexia luminii. strălucire. albedo. albedometru. ↓ reflector. reflectometru. optica metalica... Dicționar ideologic al limbii ruse

    Revenirea unei unde luminoase atunci când aceasta cade pe interfața dintre două medii cu decomp. indici de refracție înapoi la primul mediu. Dacă rugozitatea interfeței este mică în comparație cu lungimea de undă X a luminii incidente, atunci se observă o imagine în oglindă cu ... Marele dicționar politehnic enciclopedic

Cărți

  • Reflexia internă totală a luminii. Cercetare educațională, Mayer Valery Vilgelmovich, Cartea conține descrieri ale studiilor experimentale educaționale ale fenomenului de reflexie internă totală de la granița mediilor omogene optic și stratificate-neomogene. fizic simplu... Categoria: Manuale pentru școlari Seria: Biblioteca profesorului și elevului Editura: FIZMATLIT, Producator:

Unele legi ale fizicii sunt greu de imaginat fără utilizarea mijloacelor vizuale. Acest lucru nu se aplică luminii obișnuite care cade pe diverse obiecte. Deci, la limita care separă două medii, are loc o schimbare a direcției razelor de lumină dacă această limită este mult mai mare decât atunci când lumina apare când o parte din energia sa revine în primul mediu. Dacă o parte din raze pătrunde în alt mediu, atunci acestea sunt refractate. În fizică, energia care lovește limita a două medii diferite se numește incidentă, iar cea care se întoarce din ea în primul mediu se numește reflectată. Dispunerea reciprocă a acestor raze este cea care determină legile reflexiei și refracției luminii.

Termeni

Unghiul dintre fasciculul incident și linia perpendiculară pe interfața dintre două medii, restabilit la punctul de incidență a fluxului de energie luminoasă, se numește Există un alt indicator important. Acesta este unghiul de reflexie. Are loc între fasciculul reflectat și linia perpendiculară restabilită la punctul de incidență. Lumina se poate propaga în linie dreaptă numai într-un mediu omogen. Mediile diferite absorb și reflectă radiația luminoasă în moduri diferite. Coeficientul de reflexie este o valoare care caracterizează reflectivitatea unei substanțe. Arată câtă energie adusă de radiația luminoasă la suprafața mediului va fi cea care este transportată de acesta de radiația reflectată. Acest coeficient depinde de o serie de factori, unul dintre cei mai importanți fiind unghiul de incidență și compoziția radiației. Reflexia totală a luminii are loc atunci când aceasta cade pe obiecte sau substanțe cu suprafață reflectorizante. Deci, de exemplu, acest lucru se întâmplă atunci când razele lovesc o peliculă subțire de argint și mercur lichid depus pe sticlă. Reflexia totală a luminii este destul de comună în practică.

Legile

Legile reflexiei și refracției luminii au fost formulate de Euclid încă din secolul al III-lea. î.Hr e. Toate au fost stabilite experimental și sunt ușor confirmate de principiul pur geometric al lui Huygens. Potrivit acestuia, orice punct al mediului, la care ajunge perturbația, este o sursă de unde secundare.

Prima lumină: fasciculele incidente și reflectorizante, precum și linia perpendiculară pe interfața dintre medii, restabilite în punctul de incidență a fasciculului de lumină, sunt situate în același plan. O undă plană este incidentă pe o suprafață reflectorizantă, ale cărei suprafețe de undă sunt dungi.

O altă lege spune că unghiul de reflectare a luminii este egal cu unghiul de incidență. Acest lucru se datorează faptului că au laturi reciproc perpendiculare. Pe baza principiilor egalității triunghiurilor, rezultă că unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie. Se poate dovedi cu ușurință că acestea se află în același plan cu linia perpendiculară restabilită la interfața dintre medii în punctul de incidență al fasciculului. Aceste legi cele mai importante sunt valabile și pentru mersul invers al luminii. Datorită reversibilității energiei, un fascicul care se propagă de-a lungul traseului reflectat va fi reflectat de-a lungul traseului incidentului.

Proprietățile corpurilor reflectorizante

Marea majoritate a obiectelor reflectă doar radiația luminoasă incidentă asupra lor. Cu toate acestea, ele nu sunt o sursă de lumină. Corpurile bine luminate sunt perfect vizibile din toate părțile, deoarece radiația de la suprafața lor este reflectată și împrăștiată în direcții diferite. Acest fenomen se numește reflexie difuză (împrăștiată). Apare atunci când lumina lovește orice suprafață aspră. Pentru a determina traseul fasciculului reflectat de corp în punctul său de incidență, se desenează un plan care atinge suprafața. Apoi, în raport cu acesta, se construiesc unghiurile de incidență a razelor și de reflexie.

reflexie difuză

Numai datorită existenței unei reflexii difuze (difuze) a energiei luminoase facem distincție între obiectele care nu sunt capabile să emită lumină. Orice corp va fi absolut invizibil pentru noi dacă împrăștierea razelor este zero.

Reflexia difuză a energiei luminii nu provoacă disconfort în ochii unei persoane. Acest lucru se datorează faptului că nu toată lumina se întoarce la mediul său original. Deci aproximativ 85% din radiație este reflectată de zăpadă, 75% din hârtie albă și doar 0,5% din velur negru. Când lumina este reflectată de pe diferite suprafețe rugoase, razele sunt direcționate aleatoriu unele față de altele. În funcție de măsura în care suprafețele reflectă razele de lumină, acestea se numesc mate sau oglindă. Cu toate acestea, aceste concepte sunt relative. Aceleași suprafețe pot fi speculare și mate la diferite lungimi de undă ale luminii incidente. O suprafață care împrăștie razele uniform în direcții diferite este considerată absolut mată. Deși practic nu există astfel de obiecte în natură, porțelanul nesmălțuit, zăpada și hârtia de desen sunt foarte aproape de ele.

Reflecție în oglindă

Reflexia speculară a razelor de lumină diferă de alte tipuri prin aceea că, atunci când fasciculele de energie cad pe o suprafață netedă la un anumit unghi, ele sunt reflectate într-o direcție. Acest fenomen este familiar pentru oricine a folosit vreodată o oglindă sub razele de lumină. În acest caz, este o suprafață reflectorizantă. În această categorie fac parte și alte organisme. Toate obiectele netede din punct de vedere optic pot fi clasificate ca suprafețe în oglindă (reflectorizante) dacă dimensiunile neomogenităților și neregularităților de pe ele sunt mai mici de 1 micron (nu depășesc lungimea de undă a luminii). Pentru toate aceste suprafețe sunt valabile legile reflexiei luminii.

Reflectarea luminii de pe diferite suprafețe de oglindă

În tehnologie, oglinzile cu o suprafață reflectorizantă curbată (oglinzi sferice) sunt adesea folosite. Astfel de obiecte sunt corpuri având forma unui segment sferic. Paralelismul razelor în cazul reflectării luminii de pe astfel de suprafețe este puternic încălcat. Există două tipuri de astfel de oglinzi:

Concave - reflectă lumina de pe suprafața interioară a unui segment al sferei, ele se numesc colectare, deoarece razele paralele de lumină după reflectarea lor sunt colectate într-un punct;

Convex - reflectă lumina de pe suprafața exterioară, în timp ce razele paralele sunt împrăștiate în lateral, motiv pentru care oglinzile convexe se numesc împrăștiere.

Opțiuni pentru reflectarea razelor de lumină

Un fascicul incident aproape paralel cu suprafața o atinge doar puțin și apoi este reflectat într-un unghi foarte obtuz. Se continuă apoi pe o traiectorie foarte joasă, cât mai aproape de suprafață. Un fascicul care cade aproape vertical este reflectat într-un unghi ascuțit. În acest caz, direcția fasciculului deja reflectat va fi aproape de calea fasciculului incident, ceea ce este pe deplin în concordanță cu legile fizice.

Refracția luminii

Reflexia este strâns legată de alte fenomene ale opticii geometrice, cum ar fi refracția și reflexia internă totală. Adesea, lumina trece prin granița dintre două medii. Refracția luminii este o schimbare a direcției radiației optice. Apare atunci când trece dintr-un mediu în altul. Refracția luminii are două modele:

Fasciculul care trece prin limita dintre medii este situat într-un plan care trece prin perpendiculara pe suprafață și fasciculul incident;

Unghiul de incidență și refracția sunt legate.

Refracția este întotdeauna însoțită de reflexia luminii. Suma energiilor fasciculelor reflectate și refractate de raze este egală cu energia fasciculului incident. Intensitatea lor relativă depinde de fasciculul incident și de unghiul de incidență. Structura multor dispozitive optice se bazează pe legile refracției luminii.

Razele reflectate și incidente se află într-un plan care conține perpendiculara pe suprafața reflectantă în punctul de incidență, iar unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie.

Imaginați-vă că ați îndreptat un fascicul subțire de lumină către o suprafață reflectorizantă, cum ar fi strălucirea unui indicator laser pe o oglindă sau pe o suprafață metalică lustruită. Fasciculul va fi reflectat de pe o astfel de suprafață și se va propaga mai departe într-o anumită direcție. Unghiul dintre perpendiculara pe suprafata ( normal) și se numește fasciculul inițial unghiu de incidenta, iar unghiul dintre normală și raza reflectată este unghi de reflexie. Legea reflexiei spune că unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie. Acest lucru este pe deplin în concordanță cu ceea ce ne spune intuiția noastră. O rază incidentă aproape paralelă cu suprafața o va atinge doar ușor și, după ce s-a reflectat într-un unghi obtuz, își va continua calea de-a lungul unei traiectorii joase situată aproape de suprafață. O rază incidentă aproape vertical, pe de altă parte, va fi reflectată într-un unghi ascuțit, iar direcția razei reflectate va fi apropiată de direcția razei incidente, așa cum este cerut de lege.

Legea reflecției, ca orice lege a naturii, a fost obținută pe baza observațiilor și experimentelor. Poate fi derivat și teoretic - formal, este o consecință a principiului lui Fermat (dar acest lucru nu nega semnificația justificării sale experimentale).

Punctul cheie al acestei legi este că unghiurile sunt măsurate de la perpendiculară pe suprafață în punctul de cădere grindă. Pentru o suprafață plană, cum ar fi o oglindă plată, acest lucru nu este atât de important, deoarece perpendiculara pe aceasta este direcționată în același mod în toate punctele. Un semnal luminos focalizat paralel, cum ar fi lumina unui far de mașină sau a unui proiector, poate fi gândit ca un fascicul dens de fascicule paralele de lumină. Dacă un astfel de fascicul este reflectat de pe o suprafață plană, toate razele reflectate din fascicul vor fi reflectate la același unghi și rămân paralele. De aceea, o oglindă dreaptă nu îți distorsionează imaginea vizuală.

Există însă și oglinzi curbate. Diverse configurații geometrice ale suprafețelor oglinzii modifică imaginea reflectată în moduri diferite și fac posibilă obținerea de diferite efecte utile. Oglinda principală concavă a unui telescop reflectorizant face posibilă focalizarea luminii de la obiecte spațiale îndepărtate în ocular. Oglinda retrovizoare curbată a mașinii vă permite să extindeți unghiul de vizualizare. Iar oglinzile strâmbe din camera de râs îți permit să te distrezi din inimă, uitându-te la reflexe complicate distorsionate ale ta.

Nu numai lumina se supune legii reflexiei. Orice unde electromagnetice - radio, microunde, raze X etc. - se comportă exact în același mod. De aceea, de exemplu, atât antenele uriașe de recepție ale radiotelescoapelor, cât și antenele de televiziune prin satelit sunt sub forma unei oglinzi concave - folosesc același principiu de focalizare a razelor paralele care intră într-un punct.