Sommige natuurkundige wetten zijn moeilijk voorstelbaar zonder het gebruik van visuele hulpmiddelen. Dit geldt niet voor het gebruikelijke licht dat op verschillende objecten v alt. Dus op de grens die twee media scheidt, is er een verandering in de richting van de lichtstralen als deze grens veel groter is dan de golflengte. In dit geval treedt de reflectie van licht op wanneer een deel van zijn energie terugkeert naar het eerste medium. Als een deel van de stralen in een ander medium doordringt, worden ze gebroken. In de natuurkunde wordt de stroom van lichtenergie die de grens van twee verschillende media raakt, invallend genoemd, en degene die daarvan terugkeert naar het eerste medium wordt gereflecteerd genoemd. Het is de onderlinge rangschikking van deze stralen die de wetten van reflectie en breking van licht bepa alt.
Voorwaarden
De hoek tussen de invallende bundel en de loodrechte lijn op het grensvlak tussen twee media, hersteld tot het punt van inval van de lichtenergiestroom, wordt de invalshoek genoemd. Er is nog een belangrijke indicator. Dit is de reflectiehoek. Het treedt op tussen de gereflecteerde bundel en de loodrechte lijn die is hersteld tot het punt van inval. licht kanplanten zich alleen in een rechte lijn voort in een homogeen medium. Verschillende media absorberen en reflecteren lichtstraling op verschillende manieren. De reflectiecoëfficiënt is een waarde die de reflectiviteit van een stof kenmerkt. Het laat zien hoeveel energie die door lichtstraling naar het oppervlak van het medium wordt gebracht, de energie is die door gereflecteerde straling wordt weggevoerd. Deze coëfficiënt is afhankelijk van een aantal factoren, waarvan de invalshoek en de samenstelling van de straling de belangrijkste zijn. Totale reflectie van licht treedt op wanneer het op voorwerpen of stoffen met een reflecterend oppervlak v alt. Dit gebeurt bijvoorbeeld wanneer stralen een dunne film van zilver en vloeibaar kwik op glas raken. Totale reflectie van licht komt in de praktijk vrij veel voor.
Wetten
De wetten van reflectie en breking van licht werden geformuleerd door Euclides in de 3e eeuw voor Christus. BC e. Ze zijn allemaal experimenteel vastgesteld en gemakkelijk te bevestigen door het puur geometrische principe van Huygens. Volgens hem is elk punt van het medium dat de verstoring bereikt, een bron van secundaire golven.
De eerste wet van lichtreflectie: de invallende en reflecterende bundels, evenals de loodrechte lijn op de interface tussen de media, hersteld op het punt van inval van de lichtbundel, bevinden zich in hetzelfde vlak. Een vlakke golf v alt op een reflecterend oppervlak, waarvan de golfoppervlakken strepen zijn.
Een andere wet zegt dat de hoek van weerkaatsing van licht gelijk is aan de hoek van inval. Dit komt omdat ze onderling loodrecht staankanten. Gebaseerd op de principes van gelijkheid van driehoeken, volgt hieruit dat de hoek van inval gelijk is aan de hoek van reflectie. Het kan gemakkelijk worden bewezen dat ze in hetzelfde vlak liggen met de loodrechte lijn hersteld op het grensvlak tussen de media op het invalspunt van de bundel. Deze belangrijkste wetten gelden ook voor het omgekeerde lichtverloop. Vanwege de omkeerbaarheid van energie, zal een bundel die zich voortplant langs het pad van het gereflecteerde gereflecteerd worden langs het pad van het incident.
Eigenschappen van reflecterende lichamen
De overgrote meerderheid van objecten weerkaatst alleen de lichtstraling die erop v alt. Ze zijn echter geen lichtbron. Goed verlichte lichamen zijn van alle kanten perfect zichtbaar, omdat de straling van hun oppervlak in verschillende richtingen wordt gereflecteerd en verstrooid. Dit fenomeen wordt diffuse (verstrooide) reflectie genoemd. Het treedt op wanneer licht een ruw oppervlak raakt. Om het pad te bepalen van de bundel die door het lichaam wordt gereflecteerd op het punt van inval, wordt een vlak getekend dat het oppervlak raakt. Vervolgens worden in relatie daarmee de invalshoeken van stralen en reflectie opgebouwd.
Diffuse reflectie
Alleen door het bestaan van diffuse (diffuse) reflectie van lichtenergie, onderscheiden we objecten die geen licht kunnen uitstralen. Elk lichaam zal absoluut onzichtbaar voor ons zijn als de verstrooiing van stralen nul is.
Diffuse reflectie van lichtenergie veroorzaakt geen ongemak in de ogen van een persoon. Dit komt doordat niet al het licht terugkeert naar zijn oorspronkelijke omgeving. Dus uit de sneeuwongeveer 85% van de straling wordt gereflecteerd, van wit papier - 75%, maar van zwart velours - slechts 0,5%. Wanneer licht wordt gereflecteerd door verschillende ruwe oppervlakken, worden de stralen willekeurig ten opzichte van elkaar gericht. Afhankelijk van de mate waarin oppervlakken lichtstralen reflecteren, worden ze mat of spiegel genoemd. Deze termen zijn echter relatief. Dezelfde oppervlakken kunnen spiegelend en mat zijn bij verschillende golflengten van invallend licht. Een oppervlak dat stralen gelijkmatig in verschillende richtingen verstrooit, wordt als absoluut mat beschouwd. Hoewel dergelijke objecten praktisch niet in de natuur voorkomen, staan ongeglazuurd porselein, sneeuw en tekenpapier er heel dicht bij.
Spiegelreflectie
Spiegelreflectie van lichtstralen verschilt van andere soorten doordat wanneer energiestralen onder een bepaalde hoek op een glad oppervlak vallen, ze in één richting worden gereflecteerd. Dit fenomeen is bekend bij iedereen die ooit een spiegel onder de lichtstralen heeft gebruikt. In dit geval is het een reflecterend oppervlak. Ook andere instanties behoren tot deze categorie. Alle optisch gladde objecten kunnen worden geclassificeerd als spiegelende (reflecterende) oppervlakken als de grootte van inhomogeniteiten en onregelmatigheden erop minder dan 1 micron is (de golflengte van het licht niet overschrijden). Voor al dergelijke oppervlakken gelden de wetten van lichtreflectie.
Reflectie van licht van verschillende spiegeloppervlakken
Spiegels met een gebogen reflecterend oppervlak (sferische spiegels) worden vaak gebruikt in de techniek. Zulke objecten zijn lichamengevormd als een bolvormig segment. Het parallellisme van de stralen in het geval van reflectie van licht van dergelijke oppervlakken wordt sterk geschonden. Er zijn twee soorten van dergelijke spiegels:
• concaaf - reflecteren licht vanaf het binnenoppervlak van het bolsegment, ze worden verzamelen genoemd, omdat parallelle lichtstralen na reflectie ervan op een punt worden verzameld;
• convex - weerkaats licht van het buitenoppervlak, terwijl parallelle stralen naar de zijkanten worden verstrooid, daarom worden convexe spiegels verstrooiing genoemd.
Opties voor reflecterende lichtstralen
Een straal die bijna evenwijdig aan het oppervlak inv alt, raakt hem maar een klein beetje aan en wordt dan onder een zeer stompe hoek gereflecteerd. Het gaat dan verder op een zeer lage baan, zo dicht mogelijk bij het oppervlak. Een bijna verticaal vallende bundel wordt onder een scherpe hoek gereflecteerd. In dit geval zal de richting van de reeds gereflecteerde straal dicht bij het pad van de invallende straal zijn, wat volledig in overeenstemming is met de fysieke wetten.
Breking van licht
Reflectie is nauw verwant aan andere fenomenen van geometrische optica, zoals breking en totale interne reflectie. Vaak gaat licht door de grens tussen twee media. Breking van licht is een verandering in de richting van optische straling. Het treedt op wanneer het van het ene medium naar het andere gaat. De breking van licht heeft twee patronen:
• de straal die door de grens tussen de media gaat, bevindt zich in een vlak dat door de loodlijn op het oppervlak en de invallende straal gaat;
•hoek van inval en breking zijn gerelateerd.
Breking gaat altijd gepaard met weerkaatsing van licht. De som van de energieën van de gereflecteerde en gebroken stralenbundels is gelijk aan de energie van de invallende bundel. Hun relatieve intensiteit hangt af van de polarisatie van het licht in de invallende bundel en de invalshoek. De structuur van veel optische apparaten is gebaseerd op de wetten van lichtbreking.
