Dnes budeme mluvit o zákonu odrazu světla. Zdůrazníme také část lineární optiky, na kterou se tento jev vztahuje.
Škola a světlo
Děti chodí do první třídy netrpělivě. Zajímají se o to, co znamená studovat, zajímají je povyk s učebnicemi a sešity. Ale disciplína je přísná věc. Jo a psychologické zákony uzavřené skupiny dětí jsou dost kruté. Starší studenti si proto se školou spojují pouze nechuť tam chodit. Kreativním přístupem k samotnému poznání však můžete změnit pohled na svět lekcí a deníků. Dnes si povíme o jednom důležitém pojmu optika. Fyzikální stupeň 8 uvádí tento jev jako zákony lomu a odrazu světla.
Vlna a světlo
Ač to zní divně, světlo je vlna. "Jaká moře?" budou se ptát studenti. A my odpovíme: „V elektromagnetickém“. Tento složitý systém začíná pohybujícím se nabitým objektem. V přeneseném slova smyslu. Pokud experimentátor zelektrizuje kus jantaru a rychle s ním běží, pak v procesu pohybu vznikne velmi slabé a velmi krátké elektromagnetické pole. Zdroj velkých polí, která prostupují celý vesmír, jsou invětšinou hvězdy. Slunce je také objekt s nenulovým nábojem, takže se Země doslova „koupe“v jimi vytvářených částicích a elektromagnetických polích. A světlo je kvantem elektromagnetického pole, což znamená, že na něj lze aplikovat zákon odrazu.
Odraz, lom, absorpce
Co je tedy podstatou zákona? V následujícím:
- Pokud paprsek světla dopadá na hladký povrch, pak kolmica k povrchu v bodě dopadu a odražené světlo leží ve stejné rovině.
- Úhel sklonu dopadajícího paprsku k normále se rovná úhlu sklonu odraženého světla.
Někdy školáky vyděsí nesrozumitelné slovo „normální“. Ale není to vůbec hrozné. Je to jen kolmice k danému bodu na povrchu. A normální je nejčastěji imaginární čára, musí se promyslet, aby se problém vyřešil.
Úhel dopadu se rovná úhlu odrazu
Jak škodlivá je tato formulace zákona odrazu světla? 8. třída často snižuje počet slovíček ve školním řádu, aby si je lépe zapamatovala. Ale i lineární optika je téma, ve kterém záleží na vektoru působení a šíření. Čili důležité jsou nejen vzájemné úhly světelných paprsků, ale také směr jejich šíření. V tomto případě je důležité nezapomenout, že pro dopad, odražený obraz a normálu k povrchu je v místě dopadu pouze jedna rovina.
Typy odrazu
Zdá se, že toto pravidlo nemůže být jednodušší. Ale jsou tu některé zvláštnosti:
- Při setkání s dielektrikem světlo způsobí oscilace v jeho atomechdielektrická polarizace. To vede k tomu, že každý bod média se stává sekundárním zdrojem vlnění. Když se spojí, generují odražené, lomené a rozptýlené světlo.
- Když elektromagnetické záření dopadne na vodivý materiál, způsobí oscilaci elektronů. Materiál má tendenci kompenzovat výsledný proud, což má za následek téměř úplný odraz. Proto je kov tak lesklý.
- K difuznímu odrazu dochází, když je povrch drsný. Jejich velikost musí přesáhnout vlnovou délku dopadajícího záření. Může však nastat situace, kdy je krátkovlnné fialové záření rozptýleno, zatímco dlouhovlnné červené záření se dokonale odráží.
- Vnitřní odraz. Dopadá-li světlo z hustšího prostředí do řidšího (například z vody do vzduchu), pak se pod určitým úhlem odrazí celý paprsek zpět. Zákon úplného odrazu souvisí s rozdílem v indexech lomu světla v médiu. Jeho vzorec je vyjádřen takto:
- sin j=n2 / n1
kde j je úhel, pod kterým dochází k úplnému vnitřnímu odrazu, a n2 a n1 jsou indexy lomu těchto dvou media.
Co a kdy se odráží?
Kromě školních lekcí a nudných úkolů lze zákon odrazu, jehož vzorec jsme dali o něco výše, pozorovat i v dalších případech:
- Když se zvukové vlny odrážejí od pevných povrchů, odrážejí se zpět jako ozvěna. Právě kvůli tomuto efektu znějí dětské hlasy na uzavřeném dvoře hlasitěji než venku.břeh řeky. Prázdná místnost ihned po renovaci se také ozývá a nábytek, který se tam následně umístí, absorbuje vibrace vzduchu.
- Průzkumné lodě před sebou vypouštějí ultrazvukové vlny, jejichž rychlost odrazu lze využít k posouzení topografie dna.
- Rádiové vlny se odrážejí od letadel, což vám umožňuje určit jejich polohu ve vzduchu.
- Při lékařském vyšetření se ultrazvuk odráží od hranice orgánů a dává specialistům příležitost posoudit procesy probíhající uvnitř člověka bez řezání tkáně.
Zrcadlo a Čína
Nemyslete si však, že odraz je nejnovější vynález. Jakmile se lidé naučili, jak získat čistý kov (bronz), ženy okamžitě chtěly vědět, jak vypadají.
Aby se materiál lépe odrážel, jeho povrch byl dlouhou dobu ručně leštěn. A protože bylo možné dívat se na bronzový kotouč pouze jedním směrem, druhý byl zdoben jakýmsi vzorem.
Ve starověké Číně uměli někteří mistři vyrábět zrcadla, jejichž záhada nebyla dosud vyřešena. Pokud je sluneční paprsek z hladké strany takového předmětu nasměrován na bílou stěnu nebo list papíru, pak se v kruhu světla … objeví obrázek vyrytý na zadní straně. Podstatu tohoto jevu se nepodařilo vysvětlit ani moderními výzkumnými metodami. Hádejte, jak se to stane:
- Vzor je protlačen, poté je jedna strana vybroušena a rozdíl ve struktuře kovu zůstává.
- Tavenina mědi se nalije do předem připravené šablony asilnější vrstva kovu (kde má vzor vybouleninu) tuhne v trochu jiném tvaru než tenký prvek. Tento rozdíl zůstává i po vyleštění.
- Hladká strana zrcadla je leptaná kyselinou. Po zpracování není rozdíl v barvě patrný, ale intenzita odraženého obrazu je na jasném slunci jiná.
- Vzor je aplikován na zrcadlovou část předmětu s jinou kvalitou mědi.
- Obraz je na zadní straně zrcadla vyříznut, když je přední strana již do určité míry obroušena. Tlak působí na obě části objektu. Zrcadlová strana je jakoby pokryta řadou mikrovyboulenin, které odpovídají vzoru. Dalším broušením je práce dokončena a vytvořené hrbolky a prohlubně získávají hladší vzhled.
Je těžké uvěřit, že ve věku atomové spektroskopie a rentgenového výzkumu hmoty stále existují záhady související s odrazem, ale fakta jsou tvrdohlavé věci.
