Kaj je odsev svetlobe: vrste refleksije, zakoni, fenomen popolne notranje refleksije

Fizični fenomen refleksije je opazil vsak človek na svetu, ko se je pogledal v ogledalo. Ta učinek se pojavi, ko vidimo nebo na površini luže ali jezera in bleščanje iz nape avtomobilov. V članku bomo s fizičnega vidika razmislili, kaj je to - razmislek, in vam tudi povedali, v katere naprave se uporablja.

Bistvo fizičnega pojava

Refleksija je proces nenadnega spreminjanja smeri širjenja svetlobnega vala v določenem transparentnem mediju, ko ta val na svoji poti naleti na veliko oviro. Pri velikih dimenzijah mislimo na geometrijske parametre ovire, ki daleč presegajo dolžino udarnega vala.

Ta pojav, v nasprotju z lomom, potrebuje le en pregleden material za svoj obstoj. Ovira je lahko povsem kateri koli predmet, na primer kovinska plošča, ogledalo, list papirja itd., Kot tudi vmesnik med dvema prozornima medijoma.

Če je ovira izdelana iz neprozornega materiala, se del svetlobe absorbira, drugi del pa se odraža. Če svetloba pade na vmesnik preglednega medija, se del žarka lomi in del se odbije.

Vrste razmišljanja

Na splošno obstajata dve vrsti:

• ogledalo;
• razpršena.

Prva vrsta refleksije je proces, pri katerem se debelina vpadnega in odbite svetlobnega snopa ne spremeni. V primeru difuznega odboja se odbije žarek razprši. Razlog za takšno obnašanje je v strukturi površinskega sloja ovire. Če je površina gladka (ogledalo, vodna površina), potem je ogledalo. Če na površini ovire obstajajo hrapavosti različnih velikosti, potem opazimo razpršeni odsev.

Kaj združuje obe vrsti je, da se držijo enakih fizičnih zakonov.

Zakoni refleksije

Ustanovljeni so bili v antičnih časih (dela čaplje Aleksandrijske in Ptolomejske), vendar so dobili fizično utemeljitev šele sredi 17. stoletja, ko je Francoz Pierre Fermat oblikoval svoje načelo.

Če skozi točko, kjer se snop žarka nabere na oviro, naravna normalno N na površino te ovire, označimo kot med normalnim in vpadnim žarkom ter normalo in žarek, izražen kot θ ₁ in θ ₂ , potem so fizikalni zakoni za obravnavani pojav oblikovani takole:

• Žarek se odraža v isti ravnini kot vpadni žarek in normalni N.
• Koti θ ₁ in θ _{2 sta} vedno enaki.

Omenjeno načelo Fermat navaja, da se svetloba vedno premika vzdolž takšne poti med dvema točkama, tako da je čas gibanja minimalen. Z uporabo tega načela lahko zlahka pokažemo veljavnost formuliranih zakonov odseva žarka svetlobe.

Odsev v sferičnih ogledalih

Izkazalo se je, da je fenomen refleksije proces, ki ga lahko uporabimo za povečanje ali zmanjšanje realnih objektov. To naredimo s pomočjo konveksnih in konkavnih ogledal. Ti predmeti so zrcalna površina, ki se nahaja na sferičnem segmentu.

Če želite zgraditi sliko v teh ogledalih, morate vedeti, kako se obnašajo trije žarki:

• odsev žarka sovpada s samim žarkom, če pade na ogledalo, ki prehaja skozi njegovo središče C;
• skozi žarišče F se žarek vedno odbija vzporedno z osjo ogledala;
• vsi vzporedni žarki svetlobe se odražajo v fokusu F.

Ustvarjanje slik v različnih vrstah ogledal je prikazano na spodnji sliki.

Konveksna zrcala se trenutno uporabljajo za povečanje vidnega kota za voznike avtomobilov, pa tudi za izdelavo teleskopov za lomljenje.

Notranji popolni odsev

Kot je navedeno zgoraj, odsev vedno spremlja izguba jakosti vpadnega žarka. Tudi v primeru odboja v ogledalu se izgubi približno 5-10% energije. Vendar je v naravi pojav, v katerem je odsev 100%, zato se imenuje popoln.

Popolna refleksija se pojavi samo na meji med prozornimi mediji, optična gostota prvega pa mora biti večja od druge. Poleg tega mora vpadni kot svetlobe presegati kritično vrednost, ki je odvisna od lomnih količnikov obeh medijev. Na primer, za par vodno-zračni je kritični kot 48,75 ^o .

Popolna refleksija se uporablja v optičnih vlaknih. Zaradi njih se lahko elektromagnetna energija prenese brez izgube na katerokoli razdaljo.