Idag ska vi prata om lagen om ljusreflektion. Vi kommer också att lyfta fram den del av linjär optik som detta fenomen gäller.
Skola och ljus
Barn går otåligt i första klass. De är intresserade av vad det innebär att studera, de fångas av väsen med läroböcker och anteckningsböcker. Men disciplin är en strikt sak. Ja, och de psykologiska lagarna för en sluten grupp barn är ganska grymma. Därför associerar äldre elever med skolan bara en ovilja att gå dit. Men med ett kreativt förhållningssätt till själva kunskapen kan du förändra ditt sätt att se på lektionernas och dagböckernas värld. Idag kommer vi att prata om ett viktigt begrepp för optik. Fysik årskurs 8 ger detta fenomen som lagarna för brytning och reflektion av ljus.
Våg och ljus
Hur konstigt det än låter, ljus är en våg. "Vilka hav?" kommer eleverna att fråga. Och vi kommer att svara: "I elektromagnetisk". Detta komplexa system börjar med ett rörligt laddat föremål. I ordets bokstavliga bemärkelse. Om försöksledaren elektrifierar en bit bärnsten och snabbt springer med den, kommer ett mycket svagt och mycket kort elektromagnetiskt fält att uppstå i rörelseprocessen. Källan till stora fält som genomsyrar hela universum finns imestadels stjärnor. Solen är också ett objekt med en laddning som inte är noll, så jorden "badar" bokstavligen i de partiklar och elektromagnetiska fält som skapas av den. Och ljus är ett kvantum av det elektromagnetiska fältet, vilket betyder att reflektionens lag kan tillämpas på det.
Reflektion, refraktion, absorption
Så, vad är kärnan i lagen? I följande:
- Om en ljusstråle faller på en slät yta, så ligger den, normalen till ytan vid infallspunkten och det reflekterade ljuset i samma plan.
- Lutningsvinkeln för den infallande strålen mot normalen är lika med lutningsvinkeln för det reflekterade ljuset.
Ibland blir skolbarn skrämda av det obegripliga ordet "normal". Men det är inte alls hemskt. Det är bara en vinkelrät mot en given punkt på ytan. Och det normala är oftast en tänkt linje, den måste vara genomtänkt för att lösa problemet.
Infallsvinkeln är lika med reflektionsvinkeln
Hur skadlig är denna formulering av lagen om ljusreflektion? 8:e klass minskar ofta antalet ord i skolans regler för att bättre komma ihåg dem. Men även linjär optik är ett ämne där handlingsvektorn och utbredningen spelar roll. Det vill säga att inte bara ljusstrålarnas inbördes vinklar är viktiga, utan också riktningen för deras utbredning. I det här fallet är det viktigt att inte glömma att för incidenten, reflekterad bild och normalen till ytan, finns det bara ett plan vid infallspunkten.
Typer av reflektion
Det verkar som att denna regel inte kan vara enklare. Men här finns det några egenheter:
- Ljus som möter ett dielektrikum orsakar oscillationer i dess atomerdielektrisk polarisation. Detta leder till att varje punkt i mediet blir en sekundär vågkälla. När de kombineras genererar de reflekterat, brutet och diffust ljus.
- När elektromagnetisk strålning träffar ett ledande material får det elektroner att svänga. Materialet tenderar att kompensera för den resulterande strömmen, vilket resulterar i en nästan total reflektion. Det är därför metallen är så glänsande.
- Diffus reflektion uppstår när en yta är ojämn. Deras storlek måste överstiga våglängden för den infallande strålningen. Det kan dock uppstå en situation där violett strålning med kort våglängd sprids, medan långvågig röd strålning reflekteras perfekt.
- Intern reflektion. Om ljus faller från ett tätare medium till ett mer sällsynt (till exempel från vatten till luft), reflekteras hela strålen tillbaka i en viss vinkel. Lagen om total reflektion är relaterad till skillnaden i ljusets brytningsindex i ett medium. Dess formel uttrycks enligt följande:
- sin j=n2 / n1
där j är vinkeln vid vilken total intern reflektion sker, och n2 och n1 är brytningsindexen för de två media.
Vad och när återspeglas?
Förutom skollektioner och tråkiga uppgifter kan reflektionslagen, vars formel vi har angett lite högre, iakttas i andra fall:
- När ljudvågor studsar mot fasta ytor studsar de tillbaka som ett eko. Det är på grund av denna effekt som barnröster låter högre på en inhägnad gård än utanför.flodbank. Ett tomt rum direkt efter renovering ekar också, och möblerna som ställs dit efteråt absorberar luftvibrationer.
- Rekognoseringsfartyg skjuter upp ultraljudsvågor framför sig, vars reflektionshastighet kan användas för att bedöma bottentopografin.
- Radiovågor reflekteras från flygplan, vilket gör att du kan bestämma var de befinner sig i luften.
- I en medicinsk undersökning reflekteras ultraljud från organgränsen och ger specialister möjlighet att bedöma de processer som sker inuti en person utan att skära vävnad.
Mirror and China
Tror dock inte att reflektion är den senaste uppfinningen. Så fort folk lärde sig hur man skaffar ren metall (brons) ville kvinnor genast veta hur de såg ut.
För att få materialet att reflektera bättre polerades dess yta för hand under lång tid. Och eftersom det var möjligt att bara titta åt ena hållet av bronsskivan var den andra dekorerad med något slags mönster.
I det antika Kina kunde vissa mästare göra speglar, vars mysterium inte har lösts förrän nu. Om en solstråle från den släta sidan av ett sådant föremål riktas mot en vit vägg eller ett pappersark, då i ljuscirkeln … kommer bilden ingraverad på baksidan att dyka upp. Kärnan i detta fenomen kunde inte förklaras ens med moderna forskningsmetoder. Att gissa hur detta händer är:
- Mönstret pressas igenom, sedan slipas ena sidan och skillnaden i metallens struktur kvarstår.
- Kopparsmälta hälls i en mall som förberetts i förväg, ochett tjockare lager av metall (där mönstret har en utbuktning) stelnar i en något annan form än ett tunt element. Denna skillnad kvarstår även efter polering.
- Den släta sidan av spegeln är etsad med syra. Efter bearbetning är skillnaden i färg inte märkbar, men intensiteten på den reflekterade bilden är annorlunda i starkt solljus.
- Mönstret appliceras på objektets spegeldel med en annan kopparkvalitet.
- Bilden klipps ut på baksidan av spegeln när framsidan redan är slipad till viss del. Trycket verkar på båda delarna av föremålet. Spegelsidan är så att säga täckt med en serie mikroutbuktningar som motsvarar mönstret. Ytterligare en slipning avslutar jobbet, vilket ger de skapade gupparna och dalarna ett jämnare utseende.
Det är svårt att tro att det i atomspektroskopi och röntgenforskning av materia fortfarande finns mysterier relaterade till reflektion, men fakta är envisa saker.
