Odsev ogledala v ogledalu. Odsev v ravnem ogledalu. Odboj žarka od ogledala. Zakoni odboja svetlobe Fizika zakaj ogledalo odbija

Naročite se na kanal "Akademija zabavnih znanosti" in si oglejte nove lekcije: http://www.youtube.com/user/AcademiaNauk?sub_confirmation=1 Akademija zabavnih znanosti. Fizika. Lekcija 2. Fizika ogledal. Video lekcije fizike. V drugi epizodi oddaje »Akademija zabavnih znanosti. Fizika« Profesor Quark bo otrokom pripovedoval o fiziki ogledal. Izkazalo se je, da ima ogledalo veliko zanimivih lastnosti in s pomočjo fizike lahko ugotovite, zakaj se to zgodi. Zakaj ogledalo odseva vse obratno? Zakaj se predmeti v ogledalu zdijo bolj oddaljeni, kot so? Kako narediti, da ogledalo pravilno odseva predmete? Odgovore na ta in številna druga vprašanja boste izvedeli z ogledom video lekcije o fiziki ogledal. Fizika ogledal Ogledalo je gladka površina, ki odbija svetlobo. Izum pravega steklenega ogledala sega v leto 1279, ko je frančiškan John Peckham opisal metodo prevleke stekla s tanko plastjo svinca. Fizika ogledala ni tako zapletena. Pot žarkov, ki se odbijejo od ogledala, je preprosta, če uporabimo zakone geometrijske optike. Svetlobni žarek pade na zrcalno površino pod kotom alfa na normalo (pravokotno), narisano na vpadno točko žarka na zrcalo. Kot odbitega žarka bo enak enaki vrednosti alfa. Žarek, ki vpade na zrcalo pravokotno na ravnino zrcala, se odbije nazaj vase. Pri najpreprostejšem - ravnem - ogledalu bo slika nameščena za ogledalom simetrično glede na ravnino ogledala; bo navidezna, ravna in enake velikosti kot predmet sam. Tega ni težko ugotoviti z uporabo zakona odboja svetlobe. Odboj je fizikalni proces medsebojnega delovanja valov ali delcev s površino, sprememba smeri valovne fronte na meji dveh medijev z različnimi lastnostmi, pri čemer se valovna fronta vrne v medij, iz katerega je prišla. Hkrati z odbojem valov na meji med mediji praviloma pride do loma valov (z izjemo primerov popolnega notranjega odboja). Zakon odboja svetlobe - določa spremembo smeri potovanja svetlobnega žarka zaradi srečanja z odbojno (zrcalno) površino: vpadni in odbiti žarki ležijo v isti ravnini z normalo na zrcalno površino pri vpadna točka, ta normala pa deli kot med žarkoma na dva enaka dela. Široko uporabljena, a manj natančna formulacija »odbojni kot je enak vpadnemu kotu« ne pove točne smeri odboja žarka. Fizika ogledala vam omogoča izvajanje različnih zanimivih trikov, ki temeljijo na optičnih iluzijah. Daniil Edisonovich Quark bo nekatere od teh trikov televizijskim gledalcem demonstriral v svojem laboratoriju.

Znana sodobna ogledala praviloma niso nič drugega kot steklena plošča s tanko kovinsko plastjo, ki je na hrbtni strani. Zdi se, kot da so ogledala vedno obstajala, v takšni ali drugačni obliki, a v sedanji obliki so relativno nova. Do pred tisoč leti so bila ogledala polirani diski iz bakra ali brona, ki so stali več, kot si je večina ljudi tiste dobe lahko privoščila. Kmet, ki je želel videti svoj odsev, je šel pogledat v ribnik. Celotna ogledala so še novejši izum. Stari so le okoli 400 let.

Ogledala nam predstavljajo resnico in iluzijo hkrati. Morda so zaradi tega paradoksa ogledala središče privlačnosti za magijo in znanost.

Zrcala v zgodovini

Ko so okoli leta 600 pr. n. št. ljudje začeli izdelovati preprosta ogledala, so kot odsevno površino uporabili poliran obsidian. Sčasoma so začeli proizvajati bolj zapletena ogledala iz bakra, brona, srebra, zlata in celo svinca.

Vendar so bila ta ogledala glede na težo materiala po naših standardih majhna. Redko so dosegli 20 cm v premeru in so bili večinoma uporabljeni kot okras. Posebej šik je bilo nositi ogledalo, pripeto na pas z verižico.

Ena izjema je bil svetilnik Faros, eno od sedmih čudes sveta, katerega veliko bronasto ogledalo je ponoči odsevalo ogenj velikega požara.

Moderna ogledala so se pojavila šele ob koncu srednjega veka, vendar je bila v tistih časih njihova izdelava težavna in draga. Ena od težav je bila, da je stekleni pesek vseboval preveč nečistoč, ki so preprečile ustvarjanje prave prosojnosti. Poleg tega je toplotni šok, ki ga povzroči dodajanje staljene kovine za ustvarjanje odsevne površine, skoraj vedno razbil steklo.

V renesansi, ko so Firentinci izumili metodo izdelave nizkotemperaturne svinčene podlage, so se pojavila sodobna ogledala. Ta ogledala so bila končno čista, kar je omogočilo njihovo uporabo v umetnosti. Na primer, arhitekt Filippo Brunelleschi je ustvaril linearno perspektivo z ogledali, da bi ustvaril iluzijo globine v prostoru. Poleg tega so ogledala ustanovila novo obliko umetnosti - avtoportret. Beneški mojstri izdelovanja ogledal so dosegli vrhunce v steklarski tehniki. Njihove skrivnosti so bile tako dragocene in trgovina z ogledali tako donosna, da so bili izdajalski mojstri, ki so skušali svoje znanje prodati v tujino, pogosto ubiti.

Takrat so bila ogledala še vedno na voljo le bogatim, vendar so znanstveniki začeli iskati alternativne načine njihove uporabe. V zgodnjih šestdesetih letih 16. stoletja so matematiki ugotovili, da bi lahko ogledala potencialno uporabili v teleskopih namesto leč. James Bradley je to znanje uporabil, da je leta 1721 zgradil prvi reflektorski teleskop.

Sodobno ogledalo je narejeno s posrebrenjem – napršenjem tanke plasti srebra ali aluminija na zadnjo stran steklene plošče. Ta postopek je leta 1835 izumil Justus von Leibig. Večina današnjih ogledal je izdelanih z naprednejšo metodo segrevanja aluminija v vakuumu, ki se nato prilepi na hladnejše steklo. Srebro se še vedno lahko uporablja za gospodinjska ogledala, vendar ima srebro pomembno pomanjkljivost - hitro oksidira in absorbira atmosfersko žveplo, kar ustvarja temne predele. Aluminij je manj dovzeten za temnenje, ker tanka plast aluminijevega oksida ostane prozorna. Ogledala se zdaj uporabljajo za vse, od LCD projekcij do avtomobilskih žarometov in laserjev.

Fizika ogledal

Da bi razumeli fiziko ogledala, moramo najprej razumeti fiziko svetlobe. IN zakon refleksije rečeno je, da ko žarek svetlobe zadene površino, se odbije na določen način, kot žoga, vržena ob steno. Dohodni kot, imenovan vpadni kot, vedno enaka kotu, pod katerim žarek zapusti površino, oz odbojni kot.

Sama svetloba je nevidna, dokler se ne odbije od nečesa in ne zadene naših oči. Svetlobni žarek, ki potuje skozi vesolje, ni viden od zunaj, dokler ne zadene medija, ki ga razprši, kot je oblak vodika. Ta disperzija je znana kot difuzni odboj in tako si naše oči razlagajo, kaj se zgodi, ko svetloba zadene neravno površino. Zakon odboja še vedno velja, vendar svetloba namesto na eno gladko površino zadene številne mikroskopske površine.

Ogledala z gladko površino odbijajo svetlobo, ne da bi pri tem motila vhodne slike. Imenuje se zrcalna slika. Slika v ogledalu je namišljena, saj je oblikovana ne s presečiščem samih odbitih svetlobnih žarkov, temveč z njihovim »nadaljevanjem skozi ogledalo«. od leve proti desni« in ne »pravilno«? Bistvo je, da zrcalna slika izgleda kot "svetlobni žig" in ne kot pogled na predmet z vidika ogledala. Hkrati pa tako razdalja do predmeta kot velikost predmeta v ravnem ogledalu ostaneta enaki kot pri originalu.

Vrste ogledal

Preprost način, da spremenite način delovanja ogledala, je, da ga upognete. Ukrivljena ogledala so na voljo v dveh glavnih različicah: konveksna in konkavna.

Odboj vzporednega snopa žarkov od konveksnega zrcala. F – namišljeno žarišče zrcala, O – optično središče; OP – glavna optična os

Konveksno zrcalo, v katerem je središče ukrivljeno navzven, odseva širok kot blizu svojih robov, kar ustvarja rahlo popačeno sliko, ki je manjša od dejanske velikosti. Konveksna ogledala imajo veliko uporab. Manjša kot je velikost slike, več lahko vidite v takem ogledalu. Konveksna ogledala se uporabljajo v avtomobilskih vzvratnih ogledalih. Nekatere veleblagovnice nameščajo navpično konveksna ogledala v garderobe, ker so stranke videti višje in tanjše, kot so v resnici.

Odboj vzporednega snopa žarkov od konkavnega sferičnega zrcala. Točke O – optično središče, P – pol, F – glavno žarišče zrcala; OP – glavna optična os, R – polmer ukrivljenosti zrcala

Konkavno oz sferične zrcala z navznoter ukrivljenostjo izgledajo kot delček krogle. Pri teh ogledalih se svetloba odbija na določenem območju pred njimi. To območje se imenuje žarišče. Od daleč bodo predmeti v takem zrcalu videti obrnjeni, če pa zrcalo približate bližje žarišču, se bo slika obrnila na glavo. Konkavna ogledala se uporabljajo povsod, na primer za prižig olimpijskega ognja.

Goriščnim razdaljam sferičnih ogledal je pripisan določen znak:

za konkavno zrcalo za konveksno zrcalo, kjer je R polmer ukrivljenosti zrcala.

Zdaj, ko poznate glavne vrste ogledal, lahko pomislite na druge, bolj nenavadne vrste. Tukaj je kratek seznam:

1. Nepovratno ogledalo: Patent za nepovratno ogledalo sega v leto 1887, ko ga je John Derby ustvaril tako, da je postavil dve ogledali pravokotno drug na drugega.

2. Akustična ogledala: Akustična ogledala, oblikovana kot ogromne betonske posode, so zgrajena tako, da odbijajo in razpršijo zvok namesto svetlobe. Britanska vojska jih je uporabljala pred njihovim izumom radar kot sistem zgodnjega opozarjanja pred zračnimi napadi.

3. Dvostranska ogledala: Ta ogledala so narejena tako, da eno stran steklene plošče prekrijejo z zelo tanko plastjo odsevnega materiala, skozi katerega lahko prehaja močna svetloba. Takšna ogledala so nameščena v sobah za zasliševanje. Na eni strani takega ogledala je temna soba za opazovanje policistov, na drugi strani je močno osvetljena soba za zasliševanje. Opazovalci iz temne sobe vidijo izpraševanca v svetli sobi, vendar v takem ogledalu vidi le svojo zrcalno sliko. Tudi navadno okensko steklo je slabo odsevni material. Zaradi tega je ponoči, ko so v sobi prižgane luči, težko kaj videti na ulici.

Zrcala v literaturi in vraževerja

V literaturi je veliko čarobnih ogledal, od starodavne zgodbe o čednem Narcisu, ki se zaljubi in hrepeni po lastnem odsevu v mlaki vode, do Alicinega potovanja skozi ogledalo. V kitajski mitologiji obstaja zgodba o Zrcalnem kraljestvu, kjer so bitja vezana s čarovnijo spanja, vendar bodo nekega dne vstala, da bi se spopadla z našim svetom.

Ogledala so tesno povezana tudi s konceptom duše. To povzroča mnoga divja vraževerja. Če na primer razbiješ ogledalo, si boš menda prislužil celih sedem let nesreče. Razlaga je, da je vaša duša, ki se obnavlja vsakih sedem let, uničena, ko se razbije ogledalo. Iz iste teorije izhaja, da vampirji, ki nimajo duše, postanejo nevidni v ogledalu. Pogled v ogledalo je nevaren tudi za dojenčke, katerih duša je nerazvita ali pa bodo začeli jecljati.

Parfum je pogosto povezan z ogledali. Med judovskim žalovanjem so ogledala pokrita s tkanino iz spoštovanja do mrtvih, vendar je v mnogih državah to tudi običajno. Po vraževerju lahko ogledalo ujame dušo umirajoče osebe. Ženska, ki rodi in se pogleda v ogledalo, bo kmalu videla srhljive obraze, ki kukajo izza njenega odseva. Še več, če se na božični večer s svečo v roki pogledate v ogledalo in na ves glas zakličete ime pokojnika, vam bo moč ogledala pokazala obraz te osebe. Pogosta so tudi dekliška vedeževanja za »zaročence«, pri katerih naj bi po načrtu vedeževalk ogledalo kazalo obraz bodočega ženina.

Na vmesniku med dvema različnima medijema, če ta vmesnik bistveno presega valovno dolžino, pride do spremembe smeri širjenja svetlobe: del svetlobne energije se vrne v prvi medij, tj. odraža, del pa prodre v drugo okolje in hkrati lomljena. Žarek AO se imenuje vpadni žarek, in žarek OD – odbit žarek(glej sliko 1.3). Določen je relativni položaj teh žarkov zakone odboja in loma svetlobe.

riž. 1.3. Odboj in lom svetlobe.

Kot α med vpadnim žarkom in navpičnico na ploskev, vzpostavljeno na površino v točki vpadanja žarka, se imenuje vpadni kot.

Imenuje se kot γ med odbitim žarkom in isto navpičnico odbojni kot.

Vsak medij v določeni meri (to je na svoj način) odbija in absorbira svetlobno sevanje. Količina, ki označuje odbojnost površine snovi, se imenuje odbojni koeficient. Odbojni koeficient kaže, kolikšen del energije, ki jo sevanje prinese na površino telesa, predstavlja energija, ki jo s te površine odnese odbito sevanje. Ta koeficient je odvisen od številnih dejavnikov, na primer od sestave sevanja in od vpadnega kota. Svetloba se v celoti odbija od tankega filma srebra ali tekočega živega srebra, ki je nanesen na stekleno ploščo.

Zakoni odboja svetlobe

Zakone odboja svetlobe je eksperimentalno odkril starogrški znanstvenik Evklid v 3. stoletju pred našim štetjem. Prav tako lahko te zakone dobimo kot posledico Huygensovega načela, po katerem je vsaka točka v mediju, do katere je prišla motnja, vir sekundarnih valov. Valovna ploskev (valovna fronta) je v naslednjem trenutku tangentna ploskev na vse sekundarne valove. Huygensovo načelo je čisto geometrijska.

Ravni val pade na gladko odbojno površino CM (slika 1.4), to je val, katerega valovne površine so proge.

riž. 1.4. Huygensova konstrukcija.

A 1 A in B 1 B sta žarka vpadnega vala, AC je valovna površina tega vala (ali valovna fronta).

adijo valovna fronta od točke C se bo premaknil v času t do točke B, od točke A se bo sekundarni val razširil po polobli na razdaljo AD = CB, saj je AD = vt in CB = vt, kjer je v hitrost valovanja razmnoževanje.

Valovna ploskev odbitega vala je ravna črta BD, ki se dotika polobli. Nadalje se bo valovna površina gibala vzporedno sama s seboj v smeri odbitih žarkov AA 2 in BB 2.

Pravokotna trikotnika ΔACB in ΔADB imata skupno hipotenuzo AB in enaka kraka AD = CB. Zato sta enakovredna.

Kota CAB = = α in DBA = = γ sta enaka, ker sta to kota z medsebojno pravokotnima stranicama. In iz enakosti trikotnikov sledi, da je α = γ.

Iz Huygensove konstrukcije tudi sledi, da vpadni in odbiti žarek ležita v isti ravnini s pravokotno na površino, ki je obnovljena v točki vpadanja žarka.

Zakoni odboja veljajo, ko svetlobni žarki potujejo v nasprotni smeri. Kot posledica reverzibilnosti poti svetlobnih žarkov imamo, da se žarek, ki se širi po poti odbitega, odbije po poti vpadnega.

Večina teles samo odbija sevanje, ki pada nanje, ne da bi bila vir svetlobe. Osvetljeni predmeti so vidni z vseh strani, saj se svetloba odbija od njihove površine v različnih smereh in se razprši. Ta pojav se imenuje difuzni odboj oz difuzni odboj. Difuzni odboj svetlobe (slika 1.5) nastane od vseh hrapavih površin. Za določitev poti odbitega žarka takšne površine se na vpadni točki žarka nariše ravnina, ki se dotika površine, in glede na to ravnino sestavijo vpadni in odbojni kot.

riž. 1.5. Difuzni odboj svetlobe.

Na primer, 85% bele svetlobe se odbija od površine snega, 75% od belega papirja, 0,5% od črnega žameta. Difuzni odboj svetlobe ne povzroča neprijetnih občutkov v človeškem očesu, za razliko od zrcalne refleksije.

- to je, ko se svetlobni žarki, ki vpadajo na gladko površino pod določenim kotom, odbijajo pretežno v eno smer (slika 1.6). Odsevna površina v tem primeru se imenuje ogledalo(oz zrcalna površina). Zrcalne površine lahko štejemo za optično gladke, če velikost nepravilnosti in nehomogenosti na njih ne presega svetlobne valovne dolžine (manj kot 1 mikron). Za takšne površine je zakon odboja svetlobe izpolnjen.

riž. 1.6. Zrcalni odboj svetlobe.

Ravno ogledalo je ogledalo, katerega zrcalna površina je ravnina. Ravno zrcalo omogoča ogled predmetov pred njim, ti predmeti pa se zdijo, kot da se nahajajo za zrcalno ravnino. V geometrijski optiki se vsaka točka svetlobnega vira S šteje za središče divergentnega snopa žarkov (slika 1.7). Tak snop žarkov imenujemo homocentrično. Slika točke S v optični napravi je središče S' homocentričnega odbitega in lomljenega snopa žarkov v različnih medijih. Če svetloba, razpršena na površinah različnih teles, pade na ravno ogledalo in nato, odbita od njega, pade v oko opazovalca, potem so slike teh teles vidne v ogledalu.

riž. 1.7. Slika, ki jo ustvari ravno zrcalo.

Slika S' se imenuje prava, če se odbiti (lomljeni) žarki žarka sekajo v točki S'. Slika S’ se imenuje namišljena, če se ne sekajo sami odbiti (lomljeni) žarki, ampak njihova nadaljevanja. Svetlobna energija ne doseže te točke. Na sl. Slika 1.7 prikazuje sliko svetleče točke S, ki se pojavi s pomočjo ravnega zrcala.

Žarek SO pade na zrcalo CM pod kotom 0°, torej je odbojni kot 0°, ta žarek pa po odboju sledi poti OS. Iz celotne množice žarkov, ki padajo iz točke S na ravno zrcalo, izberemo žarek SO 1.

Žarek SO 1 pade na zrcalo pod kotom α in se odbije pod kotom γ (α = γ). Če odbite žarke nadaljujemo za zrcalom, se zberejo v točki S 1, ki je navidezna podoba točke S v ravnem zrcalu. Tako se človeku zdi, da žarki izhajajo iz točke S 1, čeprav v resnici ni nobenih žarkov, ki bi zapustili to točko in vstopili v oko. Slika točke S 1 se nahaja simetrično na najbolj svetlečo točko S glede na ogledalo CM. Dokažimo.

Žarek SB, ki pada na ogledalo pod kotom 2 (slika 1.8), se po zakonu odboja svetlobe odbije pod kotom 1 = 2.

riž. 1.8. Odsev od ravnega ogledala.

Iz sl. 1.8 lahko vidite, da sta kota 1 in 5 enaka - kot navpična. Vsota kotov je 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Zato sta kota 3 = 4 in 2 = 5.

Pravokotna trikotnika ΔSOB in ΔS 1 OB imata skupni krak OB in enaka ostra kota 3 in 4, zato sta ti trikotnika enaka na strani in dveh kotih, ki mejita na krak. To pomeni, da je SO = OS 1, to je, da se točka S 1 nahaja simetrično na točko S glede na zrcalo.

Da bi našli podobo predmeta AB v ravnem zrcalu, je dovolj, da spustimo pravokotnice iz skrajnih točk predmeta na zrcalo in jih nadaljujemo preko zrcala, za njim pustimo razdaljo, ki je enaka razdalji od zrcalo do skrajne točke predmeta (slika 1.9). Ta slika bo virtualna in v naravni velikosti. Dimenzije in relativni položaji predmetov so ohranjeni, hkrati pa v zrcalu leva in desna stran slike zamenjata mesti glede na sam predmet. Vzporednost svetlobnih žarkov, ki padajo na ravno ogledalo po odboju, prav tako ni porušena.

riž. 1.9. Slika predmeta v ravnem zrcalu.

V tehnologiji se pogosto uporabljajo ogledala s kompleksno ukrivljeno zrcalno površino, na primer sferična ogledala. Sferično ogledalo- to je površina telesa, ki ima obliko sferičnega segmenta in zrcalno odbija svetlobo. Vzporednost žarkov, ko se odbijajo od takšnih površin, je kršena. Ogledalo se imenuje konkavno, če se žarki odbijajo od notranje površine sferičnega segmenta. Vzporedni svetlobni žarki se po odboju od takšne površine zberejo v eni točki, zato se imenuje konkavno zrcalo. zbiranje. Če se žarki odbijajo od zunanje površine ogledala, potem se bo konveksen. Vzporedni svetlobni žarki so razpršeni v različnih smereh, tako konveksno ogledalo klical disperzivno.

V tej lekciji se boste naučili odboja svetlobe in oblikovali bomo osnovne zakonitosti odboja svetlobe. Spoznajmo te koncepte ne samo z vidika geometrijske optike, temveč tudi z vidika valovne narave svetlobe.

Kako vidimo veliko večino predmetov okoli nas, ker niso viri svetlobe? Odgovor vam je dobro znan, dobili ste ga pri predmetu fizike v 8. razredu. Svet okoli sebe vidimo zaradi odboja svetlobe.

Najprej se spomnimo definicije.

Ko svetlobni žarek zadene mejo med dvema medijema, doživi refleksijo, to pomeni, da se vrne v prvotni medij.

Upoštevajte naslednje: odboj svetlobe še zdaleč ni edini možni rezultat nadaljnjega obnašanja vpadnega žarka, del svetlobe prodre v drug medij, to je, da se absorbira.

Absorpcija svetlobe (absorpcija) je pojav izgube energije s svetlobnim valom, ki prehaja skozi snov.

Konstruirajmo vpadni žarek, odbiti žarek in navpičnico na vpadno točko (slika 1.).

riž. 1. Vpadni žarek

Vpadni kot je kot med vpadnim žarkom in navpičnico (),

Drsni kot.

Te zakone je prvi oblikoval Evklid v svojem delu Katoptrika. In z njimi smo se že seznanili v okviru programa fizike za 8. razred.

Zakoni odboja svetlobe

1. Vpadni žarek, odbiti žarek in navpičnica na vpadno točko ležijo v isti ravnini.

2. Vpadni kot je enak odbojnemu kotu.

Zakon odboja svetlobe pomeni reverzibilnost svetlobnih žarkov. To pomeni, da če zamenjamo mesta vpadnega žarka in odbitega, se z vidika poti svetlobnega toka ne bo nič spremenilo.

Področje uporabe zakona odboja svetlobe je zelo široko. To je tudi dejstvo, s katerim smo začeli učno uro, da večino predmetov okoli sebe vidimo v odbiti svetlobi (luna, drevo, miza). Drug dober primer uporabe odboja svetlobe so ogledala in svetlobni odsevniki (reflektorji).

Reflektorji

Razumejmo načelo delovanja preprostega reflektorja.

Reflektor (iz starogrške kata - predpona s pomenom napora, fos - "svetloba"), retroreflektor, fliker (iz angleškega flick - "utripati") - naprava, zasnovana za odboj žarka svetlobe proti viru z minimalna disperzija.

Vsak kolesar ve, da je lahko potovanje ponoči brez odsevnikov nevarno.

Flikerji se uporabljajo tudi v uniformah cestnih delavcev in prometnih policistov.

Presenetljivo je, da lastnost reflektorja temelji na najpreprostejših geometrijskih dejstvih, zlasti na zakonu odboja.

Odboj žarka od zrcalne površine se zgodi po zakonu: vpadni kot je enak odbojnemu kotu. Razmislite o ravnem primeru: dve ogledali, ki tvorita kot 90 stopinj. Žarek, ki potuje po ravnini in zadene eno od zrcal, bo po odboju od drugega zrcala šel natanko v smer, v katero je prišel (glej sliko 2).

riž. 2. Načelo delovanja kotnega reflektorja

Da bi dosegli takšen učinek v običajnem tridimenzionalnem prostoru, je potrebno postaviti tri ogledala v medsebojno pravokotne ravnine. Vzemite vogal kocke z robom v obliki pravilnega trikotnika. Žarek, ki zadene tak sistem zrcal, bo po odboju od treh ravnin šel vzporedno s prihajajočim žarkom v nasprotni smeri (glej sliko 3.).

riž. 3. Kotni odsevnik

Prišlo bo do refleksije. To je ta preprosta naprava s svojimi lastnostmi, ki se imenuje kotni reflektor.

Oglejmo si odboj ravnega vala (val se imenuje ravnina, če so površine enake faze ravnine) (slika 1.)

riž. 4. Odboj ravnih valov

Na sliki - površina in - dva žarka vpadnega ravninskega vala, sta vzporedna drug z drugim, ravnina pa je valovna ploskev. Valovno površino odbitega vala lahko dobimo tako, da narišemo ovojnico sekundarnih valov, katerih središča ležijo na meji med mediji.

Različni odseki valovne površine ne dosežejo odbojne meje hkrati. Vzbujanje nihanj v točki se bo začelo prej kot v točki za določen čas. V trenutku, ko val doseže točko in se na tej točki začne vzbujanje nihanj, bo sekundarni val s središčem v točki (odbiti žarek) že polobla s polmerom . Glede na to, kar smo pravkar zapisali, bo tudi ta polmer enak segmentu.

Zdaj vidimo: , trikotniki in so pravokotni, kar pomeni . In po drugi strani je tu vpadni kot. A je odbojni kot. Zato dobimo, da je vpadni kot enak odbojnemu kotu.

Tako smo s Huygensovim principom dokazali zakon odboja svetlobe. Enak dokaz lahko dobimo z uporabo Fermatovega principa.

Kot primer (slika 5) je prikazan odboj od valovite, hrapave površine.

riž. 5. Odsev od hrapave, valovite površine

Na sliki je razvidno, da gredo odbiti žarki v različne smeri. Navsezadnje bo smer pravokotnice na vpadno točko različna za različne žarke, zato bosta tudi vpadni kot in odbojni kot. drugačen.

Površina se šteje za neravno, če velikost njenih nepravilnosti ni manjša od dolžine svetlobnih valov.

Površina, ki bo enakomerno odbijala žarke v vseh smereh, se imenuje mat. Tako nam mat površina zagotavlja razpršeni ali difuzni odboj, ki nastane zaradi neravnin, hrapavosti in prask.

Površino, ki enakomerno razprši svetlobo v vse smeri, imenujemo popolnoma mat. V naravi ne boste našli popolnoma matirane površine, zelo blizu pa jim je površina snega, papirja in porcelana.

Če je velikost površinskih nepravilnosti manjša od svetlobne valovne dolžine, se taka površina imenuje zrcalo.

Ko se odbije od zrcalne površine, se ohrani vzporednost žarka (slika 6).

riž. 6. Odsev od zrcalne površine

Gladka površina vode, stekla in polirane kovine je približno zrcalna. Tudi matirana površina se lahko izkaže za zrcalno, če spremenite vpadni kot žarkov.

Na začetku lekcije smo govorili o tem, da se del vpadnega žarka odbije, del pa absorbira. V fiziki obstaja količina, ki označuje, kolikšen del energije vpadnega žarka se odbije in kaj absorbira.

Albedo

Albedo je koeficient, ki kaže, kolikšen delež energije vpadnega žarka se odbija od površine (iz latinskega albedo - "belina") - značilnost razpršene odbojnosti površine.

Ali z drugimi besedami, to je delež, izražen kot odstotek energije odbitega sevanja od energije, ki prihaja na površino.

Bližje kot je albedo sto, več energije se odbija od površine. Zlahka je uganiti, da je koeficient albeda odvisen od barve površine; zlasti se bo energija veliko bolje odbijala od bele površine kot od črne.

Sneg ima največji albedo za snovi. To je približno 70-90%, odvisno od njegove novosti in sorte. Zato se sneg, ko je svež, bolje rečeno bel, počasi tali. Vrednosti albeda za druge snovi in ​​površine so prikazane na sliki 7.

riž. 7. Vrednost albeda za nekatere površine

Zelo pomemben primer uporabe zakona odboja svetlobe so ravna zrcala – ravna površina, ki zrcalno odbija svetlobo. Takšna ogledala imate doma.

Ugotovimo, kako sestaviti sliko predmetov v ravnem ogledalu (slika 8).

riž. 8. Konstruiranje slike predmeta v ravnem zrcalu

Točkovni vir svetlobe, ki oddaja žarke v različnih smereh, vzemimo dva bližnja žarka, ki vpadata v ravno zrcalo. Odbiti žarki bodo šli, kot da prihajajo iz točke, ki je simetrična točki glede na ravnino zrcala. Najbolj zanimivo se bo začelo, ko bodo odbiti žarki zadeli naše oko: naši možgani sami zaključijo divergentni žarek in ga nadaljujejo za ogledalom do točke.

Zdi se nam, da odbiti žarki prihajajo iz točke.

Ta točka služi kot slika vira svetlobe. Seveda se v resnici za ogledalom nič ne sveti, je le iluzija, zato se tej točki reče namišljena slika.

Lokacija vira in velikost zrcala določata vidno polje – območje prostora, iz katerega je vidna slika vira. Vidno območje je določeno z robovi zrcala in .

Na primer, v kopalnici lahko gledate v ogledalo pod določenim kotom, a če se od njega odmaknete vstran, ne boste videli sebe ali predmeta, ki ga želite gledati.

Da bi zgradili sliko poljubnega predmeta v ravnem ogledalu, je treba zgraditi sliko vsake njegove točke. Če pa vemo, da je slika točke simetrična glede na ravnino zrcala, potem bo slika predmeta simetrična glede na ravnino zrcala (slika 9.)