Закони рефлексије светлости и историја њиховог открића

Запажањима и експериментима откривен је закон рефлексије светлости. Наравно, може се теоретски извести, али сви принципи који се сада користе су дефинисани и утемељени у пракси. Познавање главних карактеристика овог феномена помаже у планирању осветљења и избору опреме. Овај принцип функционише и у другим областима - радио таласима, рендгенским зрацима итд. понашају се потпуно исто у рефлексији.

Шта је рефлексија светлости и њене врсте, механизам

Закон је формулисан на следећи начин: упадни и одбијени зраци леже у истој равни, имају управу на рефлектујућу површину, која излази из тачке упада. Упадни угао једнак је углу рефлексије.

У суштини, рефлексија је физички процес у којем сноп, честице или зрачење ступају у интеракцију са равнином. Правац таласа се мења на граници два медија, јер имају различита својства.Рефлектована светлост се увек враћа у медијум из којег је дошла. Најчешће се током рефлексије примећује и феномен преламања таласа.

Ово је шематско објашњење закона рефлексије светлости.

Одраз у огледалу

У овом случају постоји јасна веза између рефлектованих и упадних зрака, то је главна карактеристика ове сорте. Постоји неколико главних тачака специфичних за пресликавање:

1. Рефлектовани зрак је увек у равни која пролази кроз упадни зрак и нормалу на рефлектујућу површину, која се реконструише у тачки упада.
2. Упадни угао једнак је углу рефлексије светлосног зрака.
3. Карактеристике рефлектованог зрака су пропорционалне поларизацији снопа зрака и његовом упадном углу. Такође, на индикатор утичу карактеристике две средине.

У спекуларној рефлексији, углови упада и рефлексије су увек исти.

У овом случају, индекси преламања зависе од својстава равни и карактеристика светлости. Овај одраз се може наћи свуда где постоје глатке површине. Али за различита окружења услови и принципи се могу променити.

Тотална унутрашња рефлексија

Типично за звучне и електромагнетне таласе. Јавља се на месту где се сусрећу две средине. У овом случају, таласи морају пасти из средине у којој је брзина простирања мања. Што се тиче светлости, можемо рећи да се индекси преламања у овом случају веома повећавају.

Потпуна унутрашња рефлексија је карактеристична за површину воде.

Упадни угао светлосног зрака утиче на угао преламања. Са повећањем његове вредности, интензитет рефлектованих зрака се повећава, а преломљених се смањује.Када се достигне одређена критична вредност, индекси преламања се смањују на нулу, што доводи до тоталне рефлексије зрака.

Критични угао се израчунава појединачно за различите медије.

Дифузна рефлексија светлости

Ова опција се одликује чињеницом да када удари у неравну површину, зраци се рефлектују у различитим правцима. Рефлектована светлост се једноставно распршује и због тога не можете видети свој одраз на неравној или мат површини. Феномен дифузије зрака се примећује када су неправилности једнаке или веће од таласне дужине.

У овом случају, једна те иста раван може бити дифузно рефлектујућа за светлост или ултраљубичасто, али у исто време добро рефлектовати инфрацрвени спектар. Све зависи од карактеристика таласа и особина површине.

Дифузна рефлексија је хаотична због неправилности на површини.

Реверзна рефлексија

Ова појава се примећује када се зраци, таласи или друге честице одбијају назад, односно ка извору. Ово својство се може користити у астрономији, природним наукама, медицини, фотографији и другим областима. Захваљујући систему конвексних сочива у телескопима, могуће је видети светлост звезда које нису видљиве голим оком.

Задњи одраз се може контролисати сферним обликом рефлектујуће површине.

Важно је створити одређене услове да се светлост врати извору, то се најчешће постиже оптиком и смером снопа зрака. На пример, овај принцип се користи у ултразвучним студијама, захваљујући рефлектованим ултразвучним таласима, слика органа који се проучава се приказује на монитору.

Историја открића закона рефлексије

Овај феномен је одавно познат.Први пут се одраз светлости помиње у делу „Катоптрик” које датира из 200. године пре нове ере. а написао га је древни грчки научник Еуклид. Први експерименти су били једноставни, тако да се тада није појавила никаква теоријска основа, али је он открио овај феномен. У овом случају је коришћен Фермаов принцип за површине огледала.

Прочитајте такође

Колико брзо светлост путује у вакууму

 

Фреснел формуле

Огист Френел је био француски физичар који је развио бројне формуле које се широко користе до данас. Користе се у прорачуну интензитета и амплитуде рефлектованих и преломљених електромагнетних таласа. Истовремено, они морају проћи кроз јасну границу између два медија са различитим вредностима преламања.

Све појаве које се уклапају у формуле једног француског физичара називају се Фреснелова рефлексија. Али треба имати на уму да сви изведени закони важе само када су медији изотропни, а граница између њих је јасна. У овом случају, упадни угао је увек једнак углу рефлексије, а вредност преламања је одређена Снеловим законом.

Важно је да када светлост падне на равну површину, могу постојати две врсте поларизације:

1. п-поларизацију карактерише чињеница да вектор електромагнетног поља лежи у равни упада.
2. с-поларизација се разликује од првог типа по томе што се вектор интензитета електромагнетног таласа налази управно на раван у којој леже и упадни и рефлектовани сноп.

Фреснел је извео читав низ формула које вам омогућавају да извршите све потребне прорачуне.

Формуле за ситуације са различитим поларизацијама се разликују.То је због чињенице да поларизација утиче на карактеристике зрака и то се одражава на различите начине. Када светлост пада под одређеним углом, рефлектовани сноп може бити потпуно поларизован. Овај угао се назива Брустеров угао, зависи од карактеристика преламања медија на интерфејсу.

Између осталог! Рефлектовани сноп је увек поларизован, чак и ако је упадна светлост била неполаризована.

Хајгенсов принцип

Хајгенс је холандски физичар који је успео да изведе принципе који омогућавају описивање таласа било које природе. Уз његову помоћ најчешће доказују и закон рефлексије и закон преламања светлости.

Ово је најједноставнији шематски приказ Хајгенсовог принципа.

У овом случају, светлост се схвата као талас равног облика, односно све таласне површине су равне. У овом случају, таласна површина је скуп тачака са осцилацијама у истој фази.

Формулација иде овако: свака тачка до које је дошло до пертурбације касније постаје извор сферних таласа.

У видеу, закон из физике 8. разреда је објашњен врло једноставним речима помоћу графике и анимације.

Федоровљева смена

Такође се назива ефекат Федоров-Ембер. У овом случају долази до померања светлосног снопа са тоталном унутрашњом рефлексијом. У овом случају, померање је безначајно, увек је мање од таласне дужине. Због овог померања, рефлектовани сноп не лежи у истој равни као упадни сноп, што је противно закону рефлексије светлости.

Диплома за научно откриће додељена је Ф.И. Федоров 1980. године.

Бочно померање зрака је теоретски доказао совјетски научник 1955. године захваљујући математичким прорачунима. Што се тиче експерименталне потврде овог ефекта, француски физичар Амбер је то учинио нешто касније.

Употреба закона у пракси

Примери рефлексије светлости су свеприсутни.

Закон о коме је реч много је чешћи него што се чини. Овај принцип се широко користи у различитим областима:

1. Огледало је најједноставнији пример. То је глатка површина која добро рефлектује светлост и друге врсте зрачења. Користе се и равне верзије и елементи других облика, на пример, сферне површине омогућавају померање предмета, што их чини незаменљивим као ретровизори у аутомобилу.
2. Разна оптичка опрема такође ради због разматраних принципа. Ово укључује све, од наочара, које се налазе свуда, до моћних телескопа са конвексним сочивима или микроскопа који се користе у медицини и биологији.
3. Ултразвучни уређаји такође користе исти принцип. Ултразвучна опрема омогућава прецизне прегледе. Рендгенски зраци се шире по истим принципима.
4. микроталасне пећнице – Још један пример примене предметног закона у пракси. Такође укључује сву опрему која ради због инфрацрвеног зрачења (на пример, уређаји за ноћно осматрање).
5. конкавна огледала дозволите батеријским лампама и лампама да повећају перформансе. У овом случају, снага сијалице може бити много мања него без употребе елемента огледала.

Између осталог! Кроз одраз светлости видимо месец и звезде.

Закон рефлексије светлости објашњава многе природне појаве, а познавање његових карактеристика омогућило је стварање опреме која се широко користи у нашем времену.