Odraz zrcadla v zrcadle. Odraz v plochém zrcadle. Odraz paprsku od zrcadla. Zákony odrazu světla Fyzika proč se zrcadlo odráží

Přihlaste se k odběru kanálu „Akademie zábavných věd“ a sledujte nové lekce: http://www.youtube.com/user/AcademiaNauk?sub_confirmation=1 Akademie zábavných věd. Fyzika. Lekce 2. Fyzika zrcadlení. Video lekce fyziky. Ve druhé řadě programu „Akademie zábavných věd. Fyzika „Profesor Quark bude dětem vyprávět o fyzice zrcadla. Ukazuje se, že zrcadlo má mnoho zajímavých funkcí a s pomocí fyziky můžete rozluštit, proč se to děje. Proč zrcadlo odráží všechno obráceně? Proč se předměty v zrcadle jeví dále, než jsou? Jak přimět zrcadlo, aby správně odráželo předměty? Odpovědi na tyto a mnohé další otázky se dozvíte sledováním videonávodu o fyzice zrcadlení. Fyzika zrcadla Zrcadlo je hladký povrch navržený tak, aby odrážel světlo. Vynález skutečného skleněného zrcadla lze vysledovat až do roku 1279, kdy františkán John Pecamum popsal způsob, jak pokrýt sklo tenkou vrstvou olova. Fyzika zrcadla není tak složitá. Průběh paprsků odražených od zrcadla je jednoduchý, pokud jsou aplikovány zákony geometrické optiky. Paprsek světla dopadá na povrch zrcadla pod úhlem alfa k normále (kolmice) tažené do bodu, kde paprsek dopadá na zrcadlo. Úhel odraženého paprsku bude roven stejné hodnotě alfa. Paprsek dopadající na zrcadlo v pravém úhlu k rovině zrcadla se odrazí zpět k sobě. U nejjednoduššího - plochého - zrcadla bude obraz umístěn za zrcadlem symetricky k předmětu vzhledem k rovině zrcadla, bude imaginární, přímý a bude mít stejnou velikost jako samotný předmět. To lze snadno zjistit pomocí zákona odrazu světla. Odraz je fyzikální proces interakce vln nebo částic s povrchem, změna směru čela vlny na rozhraní dvou prostředí s různými vlastnostmi, při které se čelo vlny vrací do prostředí, ze kterého vzešlo. Současně s odrazem vlnění na rozhraní mezi prostředími zpravidla dochází k lomu vlnění (s výjimkou případů úplného vnitřního odrazu). 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 odrazu se rovná úhlu dopadu“ neudává přesný směr odrazu paprsku. Zrcadlová fyzika umožňuje provádět různé zajímavé triky založené na optických klamech. Některé z těchto triků předvede divákům ve své laboratoři Daniil Edisonovich Quark.

Známá moderní zrcadla zpravidla nejsou nic jiného než skleněná tabule s tenkou kovovou vrstvou nanesenou na vnitřní straně. Zdá se, že zrcadla tu byla vždy, v té či oné podobě, ale ve své současné podobě se objevila relativně nedávno. Již před tisíci lety byly zrcadla leštěné měděné nebo bronzové disky, které stály více, než si většina lidí té doby mohla dovolit. Sedlák, který chtěl vidět svůj vlastní odraz, se šel podívat do rybníka. Zrcadla po celé délce jsou ještě novějším vynálezem. Jsou staré jen asi 400 let.

Zrcadla nám představují pravdu a iluzi zároveň. Možná tento paradox činí zrcadla středem přitažlivosti pro magii a vědu.

Zrcadla v historii

Když lidé kolem roku 600 př. n. l. začali vyrábět jednoduchá zrcadla, používali jako odraznou plochu leštěný obsidián. Nakonec začali vyrábět propracovanější zrcadla vyrobená z mědi, bronzu, stříbra, zlata a dokonce olova.

Vzhledem k hmotnosti materiálu však byla tato zrcadla na naše poměry malinká. Zřídka dosahovaly průměru 20 cm a používaly se hlavně jako dekorace. Obzvláště šik bylo nosit zrcátko připevněné k opasku řetízkem.

Jednou z výjimek byl maják Pharos, jeden ze sedmi divů světa, jehož velké bronzové zrcadlo v noci odráželo oheň obrovského ohně.

Moderní zrcadla se objevila až na konci středověku, ale v té době byla jejich výroba obtížná a nákladná. Jedním z problémů bylo, že písek skla obsahoval příliš mnoho nečistot, aby vytvořil skutečnou průhlednost. Navíc tepelný šok způsobený přidáním roztaveného kovu k vytvoření reflexního povrchu sklo téměř vždy rozbil.

Během renesance, kdy Florenťané vynalezli způsob, jak vyrobit nízkoteplotní olovo zpět, debutovala moderní zrcadla. Tato zrcadla byla konečně čistá, což umožnilo jejich použití v umění. Například architekt Filippo Brunelleschi vytvořil lineární perspektivu se zrcadly, aby vytvořil iluzi hloubky. Zrcadla navíc založila novou uměleckou formu - autoportrét. Benátští mistři zrcadlového obchodu dosáhli výšin ve sklářské technologii. Jejich tajemství byla tak drahocenná a obchod se zrcadly tak výnosný, že zrádní řemeslníci, kteří se snažili prodat své znalosti v zahraničí, byli často zabiti.

V této době byla zrcadla stále dostupná pouze pro bohaté, ale vědci začali hledat alternativní způsoby, jak je využít. Na počátku 60. let 17. století matematici poznamenali, že zrcadla by mohla být potenciálně použita v dalekohledech místo čoček. James Bradley použil tyto znalosti k sestrojení prvního odrazového dalekohledu v roce 1721.

Moderní zrcadlo se vyrábí stříbřením - nástřikem tenké vrstvy stříbra nebo hliníku na špatnou stranu tabule skla. Justus von Leibig vynalezl tento proces v roce 1835. Většina zrcadel vyrobených dnes je vyrobena pokročilejším procesem zahřívání hliníku ve vakuu, který se pak přilepí na chladnější sklo. Stříbro lze stále použít pro zrcadla pro domácnost, ale stříbro má významnou nevýhodu - rychle oxiduje a absorbuje atmosférickou síru a vytváří tmavé oblasti. Hliník je méně náchylný ke ztmavnutí, protože tenká vrstva oxidu hlinitého zůstává průhledná. Zrcadla se nyní používají pro vše od LCD projekce po světlomety automobilů a lasery.

Zrcadlová fyzika

Abychom porozuměli fyzice zrcadla, musíme nejprve porozumět fyzice světla. V odrazový zákonříká se, že když paprsek světla dopadne na povrch, určitým způsobem se odrazí, jako míč vržený na zeď. Příchozí roh, tzv úhel dopadu, je vždy rovna úhlu, pod kterým paprsek opouští povrch, popř úhel odrazu.

Samotné světlo je neviditelné, dokud se od něčeho neodrazí a nevstoupí do našich očí. Paprsek světla šířící se vesmírem není zvenčí viditelný, dokud nevstoupí do prostředí, které jej rozptýlí, jako je například oblak vodíku. Tato disperze je známá jako difuzní odraz a takto naše oči interpretují, co se stane, když světlo dopadne na nerovný povrch. Zákon odrazu stále platí, ale místo dopadu na jeden hladký povrch dopadá světlo na mnoho mikroskopických povrchů.

Zrcadla s hladkým povrchem odrážejí světlo, aniž by rušily příchozí obrazy. To se nazývá zrcadlový odraz. Obraz v zrcadle je imaginární, protože není tvořen průsečíkem samotných odražených světelných paprsků, ale jejich „pokračováním zrcadlem.“ Mnoho lidí má zvědavou otázku - proč zrcadla vždy ukazují obrázky otočené „zleva“ vpravo“ a ne „správně“? Faktem je, že zrcadlový obraz vypadá jako "světelné razítko", a ne pohled na objekt z pohledu zrcadla. Přitom jak vzdálenost k objektu, tak velikost objektu v plochém zrcadle zůstávají stejné jako v originále.

Typy zrcadel

Snadný způsob, jak změnit fungování zrcadla, je pokřivit ho. Zakřivená zrcadla existují ve dvou základních verzích: konvexní a konkávní.

Odraz rovnoběžného svazku paprsků od konvexního zrcadla. F je pomyslné ohnisko zrcadla, O je optický střed; OP - hlavní optická osa

konvexní zrcadlo, ve kterém je střed vyklenutý ven, odráží široký úhel blízko jeho okrajů, čímž vzniká mírně zkreslený obraz, který je menší než skutečná velikost. Konvexní zrcadla mají mnoho využití. Čím menší je velikost obrázku, tím více v takovém zrcadle uvidíte. Konvexní zrcátka se používají v automobilových zpětných zrcátkách. Některé obchodní domy instalují vertikálně konvexní zrcadla do šaten, protože díky nim zákazníci vypadají vyšší a hubenější, než ve skutečnosti jsou.

Odraz rovnoběžného svazku paprsků od konkávního sférického zrcadla. Body O - optický střed, P - pól, F - hlavní ohnisko zrcadla; OP je hlavní optická osa, R je poloměr zakřivení zrcadla

Konkávní nebo kulovitý zrcadla s vnitřním zakřivením vypadají jako fragmenty koule. U těchto zrcadel se světlo odráží v určité oblasti před nimi. Tato oblast se nazývá ohnisko. Z dálky se předměty v takovém zrcadle budou jevit obrácené, ale pokud se k zrcadlu přiblížíte blíže než k ohnisku, obraz se obrátí vzhůru nohama. Všude se používají konkávní zrcadla, například k zapálení olympijského ohně.

Ohniskové vzdálenosti kulových zrcadel jsou přiřazeny určité znaménko:

pro konkávní zrcadlo pro konvexní, kde R je poloměr zakřivení zrcadla.

Nyní, když znáte hlavní typy zrcadel, můžete přemýšlet o dalších, neobvyklejších typech. Zde je krátký seznam:

1. Necouvací zrcátko: Necouvací zrcadlo bylo patentováno v roce 1887, kdy jej vytvořil John Derby umístěním dvou zrcadel kolmo k sobě.

2. Akustická zrcátka: Akustická zrcadla v podobě obrovských betonových talířů jsou postavena tak, aby odrážela a šířila zvuk, nikoli světlo. Britská armáda je používala před vynálezem radar jako systém včasného varování před leteckými útoky.

3. Oboustranná zrcátka: Tato zrcadla jsou vyrobena potažením jedné strany skleněné tabule velmi tenkou vrstvou reflexního materiálu, kterou může procházet jasné světlo. Taková zrcadla jsou instalována ve výslechových místnostech. Na jedné straně takového zrcadla je tmavá místnost pro sledování policistů, na druhé jasně osvětlená výslechová místnost. Pozorovatelé z tmavé místnosti vidí vyslýchaného ve světlé místnosti a on v takovém zrcadle vidí jen svůj zrcadlový obraz. Obyčejné okenní sklo je také slabý reflexní materiál. Z tohoto důvodu je obtížné v noci na ulici něco vidět, když je v místnosti rozsvíceno.

Zrcadla v literatuře a pověrčivosti

Magická zrcadla přetékají v literatuře, od prastarého příběhu o krásném Narcisovi, zamilovaném a toužícím po vlastním odrazu v kaluži vody, až po Alicinu cestu zrcadlem. V čínské mytologii existuje příběh o Zrcadlovém království, kde jsou tvorové spoutáni kouzlem snu, ale jednoho dne budou vzkříšeni, aby bojovali s naším světem.

Zrcadla také úzce souvisí s konceptem duše. To vede k mnoha divokým pověrám. Když například rozbijete zrcadlo, vyděláte si údajně celých sedm let smůly. Vysvětlení je, že vaše duše, obnovovaná každých sedm let, je zničena spolu s rozbitým zrcadlem. Ze stejné teorie vyplývá, že upíři, kteří nemají duši, se stávají v zrcadle neviditelnými. Pohled do zrcadla je nebezpečný i pro miminka, jejichž duše není vyvinutá nebo začnou koktat.

Parfémy jsou často spojovány se zrcadly. Zrcadla jsou pokryta látkou z úcty k památce těch, kteří zemřeli během židovského smutku, ale v mnoha zemích je to také zvykem. Podle pověry může zrcadlo uvěznit duši umírajícího člověka. Žena, která rodí a dívá se do zrcadla, brzy uvidí za jejím odrazem vykukovat přízračné tváře. Navíc, když se na Štědrý večer se svíčkou v ruce podíváte do zrcadla a hlasitě zavoláte jméno zesnulého, pak vám síla zrcadla ukáže tvář toho člověka. Časté jsou také dívčí věštby o „snoubencích“, ve kterých by podle plánu věštkyně mělo zrcadlo ukazovat tvář budoucího ženicha.

Na rozhraní mezi dvěma různými médii, pokud toto rozhraní výrazně přesahuje vlnovou délku, dochází ke změně směru šíření světla: část světelné energie se vrací do prvního prostředí, tzn. odráží, a část proniká do druhého média a zároveň lomené. Volá se AO paprsek dopadající paprsek, a paprsek OD je odražený paprsek(viz obr. 1.3). Vzájemné uspořádání těchto paprsků je určeno zákony odrazu a lomu světla.

Rýže. 1.3. Odraz a lom světla.

Úhel α mezi dopadajícím paprskem a kolmicí k rozhraní, obnovený k povrchu v místě dopadu paprsku, se nazývá úhel dopadu.

Úhel γ mezi odraženým paprskem a stejnou kolmicí se nazývá úhel odrazu.

Každé médium do určité míry (tedy svým způsobem) odráží a pohlcuje světelné záření. Hodnota, která charakterizuje odrazivost povrchu látky, se nazývá koeficient odrazu. Koeficient odrazu ukazuje, jaká část energie přivedené zářením na povrch tělesa je energie odnesená z tohoto povrchu odraženým zářením. Tento koeficient závisí na mnoha faktorech, například na složení záření a na úhlu dopadu. Světlo se zcela odráží od tenkého filmu stříbra nebo tekuté rtuti naneseného na tabuli skla.

Zákony odrazu světla

Zákony odrazu světla byly experimentálně nalezeny již ve 3. století před naším letopočtem starověkým řeckým vědcem Eukleidem. Tyto zákony lze získat také jako důsledek Huygensova principu, podle kterého je každý bod prostředí, do kterého porucha dosáhla, zdrojem sekundárních vln. Vlnová plocha (čelo vlny) je v příštím okamžiku tečnou plochou ke všem sekundárním vlnám. Huygensův princip je čistě geometrický.

Na hladký odrazný povrch CM dopadá rovinná vlna (obr. 1.4), tedy vlna, jejíž vlnové plochy jsou proužky.

Rýže. 1.4. Konstrukce Huygens.

A 1 A a B 1 B jsou paprsky dopadající vlny, AC je vlnoplocha této vlny (nebo čela vlny).

sbohem čelo vlny z bodu C se přesune za čas t do bodu B, z bodu A se sekundární vlna bude šířit po polokouli do vzdálenosti AD ​​= CB, protože AD ​​= vt a CB = vt, kde v je rychlost šíření vln.

Vlnová plocha odražené vlny je přímka BD, tečná k polokoulím. Dále se vlnová plocha bude pohybovat rovnoběžně sama se sebou ve směru odražených paprsků AA2 a BB2.

Pravoúhlé trojúhelníky ΔACB a ΔADB mají společnou přeponu AB a stejné ramena AD = CB. Proto jsou si rovni.

Úhly CAB = α a DBA = γ jsou stejné, protože se jedná o úhly se vzájemně kolmými stranami. A z rovnosti trojúhelníků vyplývá, že α = γ.

Z Huygensovy konstrukce také vyplývá, že dopadající a odražené paprsky leží ve stejné rovině s kolmicí k povrchu obnovenou v místě dopadu paprsku.

Zákony odrazu platí pro opačný směr světelných paprsků. Díky vratnosti průběhu světelných paprsků máme, že paprsek šířící se po dráze odraženého se odráží po dráze dopadajícího.

Většina těles pouze odráží záření dopadající na ně, aniž by byla zdrojem světla. Osvětlené objekty jsou viditelné ze všech stran, protože světlo se od jejich povrchu odráží v různých směrech a rozptyluje se. Tento jev se nazývá difuzní odraz nebo difuzní odraz. Od všech drsných povrchů dochází k difúznímu odrazu světla (obr. 1.5). Pro určení dráhy odraženého paprsku takového povrchu je v místě dopadu paprsku nakreslena rovina tečná k povrchu a vzhledem k této rovině jsou vyneseny úhly dopadu a odrazu.

Rýže. 1.5. Difúzní odraz světla.

Například 85 % bílého světla se odráží od povrchu sněhu, 75 % od bílého papíru, 0,5 % od černého sametu. Difúzní odraz světla nezpůsobuje lidskému oku nepohodlí, na rozdíl od zrcadlového odrazu.

- to je, když se paprsky světla dopadající na hladký povrch pod určitým úhlem odrážejí převážně v jednom směru (obr. 1.6). Reflexní plocha je v tomto případě tzv zrcadlo(nebo zrcadlový povrch). Zrcadlové plochy lze považovat za opticky hladké, pokud velikosti nerovností a nehomogenit na nich nepřesahují vlnovou délku světla (méně než 1 μm). U takových povrchů je splněn zákon odrazu světla.

Rýže. 1.6. Zrcadlový odraz světla.

ploché zrcadlo je zrcadlo, jehož odraznou plochou je rovina. Ploché zrcadlo umožňuje vidět předměty před ním a tyto předměty se zdají být umístěny za rovinou zrcadlení. V geometrické optice je každý bod světelného zdroje S považován za střed rozbíhavého svazku paprsků (obr. 1.7). Takový paprsek paprsků se nazývá homocentrický. Obraz bodu S v optickém zařízení je středem S' homocentrického odraženého a lomeného svazku paprsků v různých prostředích. Pokud světlo rozptýlené povrchy různých těles narazí na ploché zrcadlo a poté, odražené od něj, spadne do oka pozorovatele, pak jsou v zrcadle viditelné obrazy těchto těles.

Rýže. 1.7. Obraz vytvořený plochým zrcadlem.

Obraz S' se nazývá skutečný, pokud se odražené (lomené) paprsky paprsku samy protínají v bodě S'. Obraz S' se nazývá imaginární, pokud se v něm neprotínají samotné odražené (lomené) paprsky, ale jejich pokračování. Světelná energie do tohoto bodu nevstupuje. Na Obr. 1.7 ukazuje obraz svítícího bodu S, který se objeví pomocí plochého zrcadla.

Paprsek SO dopadá na zrcadlo KM pod úhlem 0°, úhel odrazu je tedy 0° a tento paprsek po odrazu sleduje dráhu OS. Z celé množiny paprsků dopadajících z bodu S do plochého zrcadla vybereme paprsek SO 1.

Paprsek SO 1 dopadá na zrcadlo pod úhlem α a odráží se pod úhlem γ (α = γ ). Budeme-li pokračovat v odražených paprskech za zrcadlem, pak se budou sbíhat v bodě S 1, což je pomyslný obraz bodu S v plochém zrcadle. Člověku se tedy zdá, že paprsky vycházejí z bodu S 1, ačkoli ve skutečnosti žádné paprsky z tohoto bodu nevycházejí a nevstupují do oka. Obraz bodu S 1 je umístěn symetricky k nejsvítivějšímu bodu S vzhledem k zrcadlu KM. Pojďme to dokázat.

Paprsek SB, dopadající na zrcadlo pod úhlem 2 (obr. 1.8), se podle zákona odrazu světla odráží pod úhlem 1 = 2.

Rýže. 1.8. Odraz od plochého zrcadla.

Z Obr. 1.8 je vidět, že úhly 1 a 5 jsou stejné - jako svislé. Součet úhlů 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Proto úhly 3 = 4 a 2 = 5.

Pravoúhlé trojúhelníky ΔSOB a ΔS 1 OB mají společnou nohu OB a stejné ostré úhly 3 a 4, proto jsou tyto trojúhelníky stejné na straně a dva úhly sousedící s ramenem. To znamená, že SO = OS 1 , to znamená, že bod S 1 je umístěn symetricky k bodu S vzhledem k zrcadlu.

Abychom našli obraz předmětu AB v plochém zrcadle, stačí snížit kolmice z krajních bodů předmětu k zrcadlu a pokračovat v nich za zrcadlem a vyhradit za ním vzdálenost rovnající se vzdálenosti od zrcadla ke krajnímu bodu předmětu (obr. 1.9). Tento obrázek bude imaginární a v životní velikosti. Rozměry a vzájemná poloha objektů jsou zachovány, ale zároveň v zrcadle je levá a pravá strana obrazu převrácena ve srovnání s objektem samotným. Není narušena ani rovnoběžnost světelných paprsků dopadajících na ploché zrcadlo po odrazu.

Rýže. 1.9. Obraz předmětu v plochém zrcadle.

Ve strojírenství se často používají zrcadla se složitě zakřivenou odraznou plochou, jako jsou kulová zrcadla. sférické zrcadlo- jedná se o povrch tělesa, který má tvar kulového segmentu a odráží světlo zrcadlově. Rovnoběžnost paprsků při odrazu od takových povrchů je narušena. Zrcadlo se nazývá konkávní, pokud se paprsky odrážejí od vnitřního povrchu kulového segmentu. Paralelní světelné paprsky po odrazu od takového povrchu se shromažďují v jednom bodě, proto se nazývá konkávní zrcadlo shromáždění. Pokud se paprsky odrážejí od vnějšího povrchu zrcadla, pak se to stane konvexní. Paralelní světelné paprsky se rozptylují různými směry, takže konvexní zrcadlo volala rozptylování.

V této lekci se seznámíte s odrazem světla a zformulujeme základní zákony odrazu světla. Pojďme se s těmito pojmy seznámit nejen z pohledu geometrické optiky, ale také z pohledu vlnové podstaty světla.

Jak vidíme drtivou většinu předmětů kolem nás, protože nejsou zdroji světla? Odpověď je vám známá, dostali jste ji v kurzu fyziky v 8. třídě. Svět kolem sebe vidíme odrazem světla.

Nejprve si připomeňme definici.

Když světelný paprsek dopadá na rozhraní mezi dvěma médii, dochází k odrazu, to znamená, že se vrací do původního média.

Pozor na následující: odraz světla není zdaleka jediným možným vyústěním dalšího chování dopadajícího paprsku, částečně proniká do jiného prostředí, tedy je pohlcováno.

Absorpce světla (absorpce) je jev ztráty energie světelnou vlnou procházející látkou.

Sestrojme dopadající paprsek, odražený paprsek a kolmici k bodu dopadu (obr. 1.).

Rýže. 1. Dopadající paprsek

Úhel dopadu je úhel mezi dopadajícím paprskem a kolmicí (),

Úhel skluzu.

Tyto zákony poprvé formuloval Euklides ve svém díle „Katoptrik“. A už jsme se s nimi seznámili v rámci programu fyzika 8. třídy.

Zákony odrazu světla

1. Dopadající paprsek, odražený paprsek a kolmice k bodu dopadu leží ve stejné rovině.

2. Úhel dopadu se rovná úhlu odrazu.

Ze zákona odrazu světla vyplývá vratnost světelných paprsků. Čili pokud prohodíme dopadající paprsek a odražený paprsek, tak se na trajektorii šíření světelného toku nic nezmění.

Spektrum použití zákona odrazu světla je velmi široké. Tím jsme začali lekci, že většinu předmětů kolem sebe vidíme v odraženém světle (měsíc, strom, stůl). Dalším dobrým příkladem využití odrazu světla jsou zrcadla a reflektory (reflektory).

Reflektory

Pochopíme princip fungování jednoduchého retroreflektoru.

Reflector (ze starořeckého kata - předpona s významem úsilí, fos - "světlo"), retroreflektor, flicker (z anglického flick - "blik") - zařízení určené k odrážení paprsku světla směrem ke zdroji s minimální rozptyl.

Každý cyklista ví, že jízda v noci bez odrazek může být nebezpečná.

Blikání se používají i v uniformách silničářů, dopravních policistů.

Překvapivě je vlastnost reflektoru založena na nejjednodušších geometrických skutečnostech, zejména na zákonu odrazu.

Odraz paprsku od zrcadlové plochy nastává podle zákona: úhel dopadu se rovná úhlu odrazu. Uvažujme rovinný případ: dvě zrcadla svírající úhel 90 stupňů. Paprsek pohybující se v rovině a dopadající na jedno ze zrcadel po odrazu od druhého zrcadla půjde přesně ve směru, kterým dopadl (viz obr. 2).

Rýže. 2. Princip činnosti úhlového reflektoru

Pro získání takového efektu v běžném trojrozměrném prostoru je nutné umístit tři zrcadla do vzájemně kolmých rovin. Vezměte roh krychle s hranou ve tvaru pravidelného trojúhelníku. Paprsek, který na takový systém zrcadel dopadne, po odrazu od tří rovin půjde rovnoběžně s příchozím paprskem v opačném směru (viz obr. 3.).

Rýže. 3. Rohový reflektor

Dojde k flashbacku. Právě tomuto jednoduchému zařízení se svými vlastnostmi říká rohový reflektor.

Uvažujme odraz rovinné vlny (vlna se nazývá rovinná, jsou-li plochy stejné fáze roviny) (obr. 1.)

Rýže. 4. Odraz rovinné vlny

Na obrázku - plocha a - dva paprsky dopadající rovinné vlny jsou vzájemně rovnoběžné a rovina je vlnoplocha. Vlnovou plochu odražené vlny lze získat nakreslením obálky sekundárních vln, jejichž středy leží na rozhraní mezi prostředími.

Různé části vlnoplochy nedosahují odrazové hranice současně. Buzení kmitů v bodě začne dříve než v bodě pro časový interval. V okamžiku, kdy vlna dosáhne bodu a v tomto bodě začne buzení kmitů, bude sekundární vlna centrovaná v bodě (odražený paprsek) již polokoulí o poloměru . Na základě toho, co jsme si právě zapsali, bude tento poloměr také roven segmentu.

Nyní vidíme: , trojúhelníky a - obdélníkový, což znamená . A zase je tu úhel dopadu. A je úhel odrazu. Dostaneme tedy, že úhel dopadu je roven úhlu odrazu.

S pomocí Huygensova principu jsme tedy dokázali zákon odrazu světla. Stejný důkaz lze získat pomocí Fermatova principu.

Jako příklad (obr. 5.) je znázorněn odraz od zvlněného drsného povrchu.

Rýže. 5. Odraz od hrubého, zvlněného povrchu

Obrázek ukazuje, že odražené paprsky jdou různými směry, protože směr kolmice k bodu dopadu pro jiný paprsek bude jiný a úhel dopadu a úhel odrazu budou také různé.

Povrch je považován za nerovný, pokud rozměry jeho nepravidelností nejsou menší než vlnová délka světelných vln.

Povrch, který bude odrážet paprsky rovnoměrně ve všech směrech, se nazývá matný. Matný povrch nám tedy zaručuje difúzní nebo difúzní odraz, ke kterému dochází vlivem nerovností, drsností, škrábanců.

Povrch, který rovnoměrně rozptyluje světlo do všech stran, se nazývá absolutně matný. V přírodě nenajdete absolutně matný povrch, nicméně povrch sněhu, papíru a porcelánu je jim velmi blízký.

Pokud je velikost nepravidelností povrchu menší než vlnová délka světla, bude takový povrch nazýván zrcadlem.

Při odrazu od zrcadlové plochy je zachována rovnoběžnost paprsku (obr. 6.).

Rýže. 6. Odraz od zrcadlové plochy

Přibližně zrcadlový je hladký povrch z vody, skla a leštěného kovu. Dokonce i matný povrch se může ukázat jako zrcadlo, pokud změníte úhel dopadu paprsků.

Na začátku lekce jsme mluvili o tom, že část dopadajícího paprsku se odráží a část je pohlcena. Ve fyzice existuje veličina, která charakterizuje, jak velká část energie dopadajícího paprsku se odrazí a jak velká se pohltí.

Albedo

Albedo – koeficient, který ukazuje, jaký podíl energie dopadajícího paprsku se odráží od povrchu, (z latinského albedo – „bělost“) – charakteristika difúzní odrazivosti povrchu.

Nebo jinak, toto je podíl, vyjádřený jako procento odraženého záření energie od energie vstupující na povrch.

Čím blíže je albedo 100, tím více energie se odráží od povrchu. Je snadné odhadnout, že koeficient albeda závisí na barvě povrchu, konkrétně se energie bude mnohem lépe odrážet od bílého povrchu než od černého.

Sníh má nejvyšší albedo pro látky. Je to asi 70-90% v závislosti na jeho novosti a odrůdě. Proto sníh pomalu taje, dokud je čerstvý, lépe řečeno bílý. Hodnoty Albedo pro jiné látky, povrchy jsou znázorněny na obrázku 7.

Rýže. 7. Hodnota albeda pro některé povrchy

Velmi důležitým příkladem aplikace zákona odrazu světla jsou plochá zrcadla – rovná plocha, která odráží světlo zrcadlově. Máte doma tato zrcadla?

Pojďme přijít na to, jak sestavit obraz předmětů v plochém zrcadle (obr. 8.).

Rýže. 8. Sestavení obrazu předmětu v plochém zrcadle

Bodový zdroj světla, který vyzařuje paprsky v různých směrech, vezměme dva blízké paprsky dopadající na ploché zrcadlo. Odražené paprsky půjdou, jako by přicházely z bodu , který je symetrický k bodu vzhledem k rovině zrcadla. Nejzajímavější věc začne, když odražené paprsky zasáhnou naše oko: náš mozek sám dokončí rozbíhavý paprsek a pokračuje v něm za zrcadlem až do bodu.

Zdá se nám, že odražené paprsky vycházejí z bodu.

Tento bod slouží jako obraz zdroje světla. Samozřejmě ve skutečnosti za zrcadlem nic nesvítí, je to jen iluze, proto se tomuto bodu říká imaginární obraz.

Oblast vidění závisí na umístění zdroje a velikosti zrcadla - oblasti prostoru, ze které je obraz zdroje viditelný. Oblast vidění je nastavena okraji zrcadla a .

Například do zrcadla v koupelně se můžete dívat pod určitým úhlem, pokud se od něj vzdálíte na stranu, pak neuvidíte sebe ani předmět, který chcete zkoumat.

Aby bylo možné sestrojit obraz libovolného předmětu v plochém zrcadle, je nutné sestrojit obraz každého jeho bodu. Pokud ale víme, že obraz bodu je symetrický vzhledem k rovině zrcadla, pak bude obraz předmětu symetrický vzhledem k rovině zrcadla (obr. 9.)