Vandaag zullen we het hebben over de wet van weerkaatsing van licht. We zullen ook het deel van lineaire optica benadrukken waarop dit fenomeen van toepassing is.
School en licht
Kinderen gaan ongeduldig naar de eerste klas. Ze zijn geïnteresseerd in wat studeren betekent, ze worden gegrepen door het gedoe met schoolboeken en notitieboekjes. Maar discipline is een strikt iets. Ja, en de psychologische wetten van een gesloten groep kinderen zijn behoorlijk wreed. Daarom associëren oudere studenten met school alleen een terughoudendheid om daarheen te gaan. Maar met een creatieve benadering van de kennis zelf, kun je de manier waarop je naar de wereld van lessen en dagboeken kijkt veranderen. Vandaag zullen we het hebben over een belangrijk concept van optica. Natuurkunde graad 8 geeft dit fenomeen als de wetten van breking en reflectie van licht.
Golf en licht
Hoe vreemd het ook klinkt, licht is een golf. "Welke zeeën?" zullen de studenten vragen. En we zullen antwoorden: "In elektromagnetisch". Dit complexe systeem begint met een bewegend geladen object. In de letterlijke zin van het woord. Als de onderzoeker een stuk barnsteen elektriseert en er snel mee rent, zal tijdens het bewegingsproces een zeer zwak en zeer kort elektromagnetisch veld ontstaan. De bron van grote velden die het hele universum doordringen, is inmeestal sterren. De zon is ook een object met een lading die niet nul is, dus de aarde 'bad' letterlijk in de deeltjes en elektromagnetische velden die daardoor worden gecreëerd. En licht is een kwantum van het elektromagnetische veld, wat betekent dat de wet van reflectie erop kan worden toegepast.
Reflectie, breking, absorptie
Dus, wat is de essentie van de wet? In het volgende:
- Als een lichtstraal op een glad oppervlak v alt, dan liggen de normaal op het oppervlak op het punt van inval en het gereflecteerde licht in hetzelfde vlak.
- De hellingshoek van de invallende bundel met de normaal is gelijk aan de hellingshoek van het gereflecteerde licht.
Soms zijn schoolkinderen bang voor het onbegrijpelijke woord 'normaal'. Maar het is helemaal niet verschrikkelijk. Het is gewoon een loodlijn op een bepaald punt op het oppervlak. En de normaal is meestal een denkbeeldige lijn, die moet worden doordacht om het probleem op te lossen.
De hoek van inval is gelijk aan de hoek van terugkaatsing
Hoe schadelijk is deze formulering van de wet van weerkaatsing van licht? Groep 8 vermindert vaak het aantal woorden in schoolregels om ze beter te onthouden. Maar zelfs lineaire optica is een onderwerp waarin de vector van actie en voortplanting van belang is. Dat wil zeggen dat niet alleen de onderlinge hoeken van de lichtbundels van belang zijn, maar ook de richting van hun voortplanting. In dit geval is het belangrijk om niet te vergeten dat er voor het incident, het gereflecteerde beeld en de normaal op het oppervlak slechts één vlak is op het invalspunt.
Soorten reflectie
Het lijkt erop dat deze regel niet eenvoudiger kan zijn. Maar hier zijn er enkele eigenaardigheden:
- Ontmoeting met een diëlektricum, licht veroorzaakt oscillaties in zijn atomendiëlektrische polarisatie. Dit leidt ertoe dat elk punt van het medium een secundaire bron van golven wordt. Wanneer ze worden gecombineerd, genereren ze gereflecteerd, gebroken en diffuus licht.
- Wanneer elektromagnetische straling een geleidend materiaal raakt, zorgt dit ervoor dat elektronen gaan oscilleren. Het materiaal heeft de neiging om de resulterende stroom te compenseren, wat resulteert in een bijna totale reflectie. Daarom is het metaal zo glanzend.
- Diffuse reflectie treedt op wanneer een oppervlak ruw is. Hun grootte moet groter zijn dan de golflengte van de invallende straling. Er kan zich echter een situatie voordoen waarin violette straling met een korte golflengte wordt verstrooid, terwijl rode straling met een lange golflengte perfect wordt gereflecteerd.
- Interne reflectie. Als licht van een dichter medium in een ijler medium v alt (bijvoorbeeld van water naar lucht), dan wordt onder een bepaalde hoek de hele bundel teruggekaatst. De wet van totale reflectie houdt verband met het verschil in de brekingsindices van licht in een medium. De formule wordt als volgt uitgedrukt:
- sin j=n2 / n1
waarbij j de hoek is waaronder totale interne reflectie optreedt, en n2 en n1 zijn de brekingsindices van de twee media.
Wat en wanneer wordt weerspiegeld?
Naast schoollessen en saaie taken, kan de wet van reflectie, waarvan we de formule iets hoger hebben gegeven, in andere gevallen worden nageleefd:
- Als geluidsgolven weerkaatsen van vaste oppervlakken, kaatsen ze terug als een echo. Vanwege dit effect klinken kinderstemmen luider in een omheinde tuin dan buiten.rivierbed. Een lege kamer direct na renovatie echoot ook, en het meubilair dat er daarna wordt neergezet, absorbeert luchttrillingen.
- Verkenningsschepen lanceren ultrasone golven voor hen uit, waarvan de reflectiesnelheid kan worden gebruikt om de bodemtopografie te beoordelen.
- Radiogolven worden gereflecteerd door vliegtuigen, waardoor u hun locatie in de lucht kunt bepalen.
- Bij een medisch onderzoek wordt echografie gereflecteerd vanaf de rand van organen en geeft het specialisten de mogelijkheid om de processen die plaatsvinden in een persoon te beoordelen zonder weefsel te snijden.
Spiegel en China
Denk echter niet dat reflectie de nieuwste uitvinding is. Zodra mensen leerden hoe ze puur metaal (brons) konden krijgen, wilden vrouwen meteen weten hoe ze eruit zagen.
Om het materiaal beter te laten reflecteren, is het oppervlak lange tijd met de hand gepolijst. En aangezien het mogelijk was om slechts in één richting van de bronzen schijf te kijken, was de andere versierd met een soort patroon.
In het oude China waren sommige meesters in staat spiegels te maken, waarvan het mysterie tot nu toe niet is opgelost. Als een zonnestraal van de gladde kant van een dergelijk object op een witte muur of een vel papier wordt gericht, dan verschijnt in de cirkel van licht … de afbeelding die op de achterkant is gegraveerd. De essentie van dit fenomeen kon zelfs door moderne onderzoeksmethoden niet worden verklaard. Raden hoe dit gebeurt is:
- Het patroon wordt erdoor gedrukt, dan wordt één kant geslepen en het verschil in de structuur van het metaal blijft.
- Kopersmelt wordt in een vooraf voorbereide sjabloon gegoten, eneen dikkere laag metaal (waar het patroon een uitstulping heeft) stolt in een iets andere vorm dan een dun element. Dit verschil blijft ook na het polijsten aanwezig.
- De gladde kant van de spiegel is geëtst met zuur. Na verwerking is het kleurverschil niet merkbaar, maar de intensiteit van het gereflecteerde beeld is anders bij fel zonlicht.
- Het patroon wordt toegepast op het spiegelgedeelte van het object met een andere kwaliteit koper.
- De afbeelding wordt op de achterkant van de spiegel uitgesneden als de voorkant al tot op zekere hoogte is geschuurd. Druk werkt op beide delen van het object. De spiegelzijde is als het ware bedekt met een reeks micro-uitstulpingen die overeenkomen met het patroon. Nog een keer schuren maakt het werk af, waardoor de gecreëerde oneffenheden en dalen er gladder uitzien.
Het is moeilijk te geloven dat er in het tijdperk van atomaire spectroscopie en röntgenonderzoek van materie nog steeds mysteries zijn die verband houden met reflectie, maar feiten zijn hardnekkige dingen.
