A visszaverődés törvényét először Euklidész katoptrikájában említették, Kr.e. 300 körül. e.

A tükrözés törvényei. Fresnel képletek

A fényvisszaverődés törvénye - a fénysugár haladási irányának változását állapítja meg a tükröző (tükör) felülettel való találkozás eredményeként: a beeső és a visszavert sugár egy síkban van a visszaverő felület normáljával. a beesési pont, és ez a normál két egyenlő részre osztja a sugarak közötti szöget. A széles körben használt, de kevésbé pontos megfogalmazás „a beesési szög egyenlő a visszaverődési szöggel” nem jelzi a sugár pontos visszaverődési irányát. Ez azonban így néz ki:

Ez a törvény a Fermat-elv tükröző felületre való alkalmazásának következménye, és mint minden törvény geometriai optika, hullámoptikából származik. A törvény nemcsak a tökéletesen visszaverő felületekre érvényes, hanem két, részben fényt visszaverő közeg határára is. Ebben az esetben a fénytörés törvényéhez hasonlóan nem mond semmit a visszavert fény intenzitásáról.

Reflexiós mechanizmus

Amikor ütik elektromágneses hullám a vezető felületen áram keletkezik, amelynek elektromágneses tere ezt a hatást kompenzálja, ami a fény szinte teljes visszaverődéséhez vezet.

A reflexió típusai

A fény visszaverődése lehet tükrözött(vagyis a tükrök használatakor megfigyelhető) ill diffúz(ebben az esetben visszaverődéskor a tárgyból érkező sugarak útja nem marad meg, hanem csak a fényáram energiakomponense) a felület jellegétől függően.

Tükör O. s. a beeső és a visszavert sugarak helyzete közötti bizonyos kapcsolat különbözteti meg: 1) a visszavert sugár a beeső sugáron átmenő síkban és a visszaverő felület normálsán fekszik; 2) visszaverődési szög egyenlő a j beesési szöggel. A visszavert fény intenzitása (amelyet a reflexiós együttható jellemez) függ j-től és a beeső sugarak polarizációjától (lásd: Fény polarizációja), valamint a 2. és 1. közeg n2 és n1 törésmutatóinak arányától. . Ezt a függőséget (reflexiós közeg - dielektrikum esetén) mennyiségileg a Fresnel-képlet fejezi ki. Ezekből különösen az következik, hogy amikor a fény a felületre merőlegesen esik, a visszaverődési együttható nem függ a beeső sugár polarizációjától, és egyenlő

(n2 - n1)²/(n2 + n1)²

Abban a nagyon fontos speciális esetben, amikor a levegőből vagy üvegből a felületükre esik (nair " 1.0; nst = 1.5), ez " 4%.

A visszavert fény polarizációja a j változásával változik, és eltérő a beeső fény komponensei esetében, amelyek a beesési síkkal párhuzamosan (p-komponens) és merőlegesen (s-komponens) polarizálódnak. Polarizációs síkon szokás szerint az oszcillációk síkját értjük elektromos vektor gyenge hullám. Az úgynevezett Brewster-szöggel egyenlő j szögeknél (lásd Brewster-törvény) a visszavert fény a beesési síkra merőlegesen teljesen polarizálódik (a beeső fény p-komponense teljesen megtörik a visszaverő közegbe; ha ez a közeg erősen elnyeli a fényt, akkor a megtört p-komponens a környezetbe nagyon kis út). Ez a tulajdonsága a tükör O. s. számos polarizáló berendezésben használják. A Brewster-szögnél nagyobb j esetén a dielektrikumok visszaverődési együtthatója j növekedésével növekszik, és a határértéken 1-re hajlik, függetlenül a beeső fény polarizációjától. Spekkuláris optikai rendszer esetén, amint az Fresnel-képletekből kiderül, a visszavert fény fázisa általános eset hirtelen megváltozik. Ha j = 0 (a fény normálisan esik a határfelületre), akkor n2 > n1 esetén a visszavert hullám fázisa p-vel eltolódik, n2 esetén< n1 - остаётся неизменной. Сдвиг фазы при О. с. в случае j ¹ 0 может быть различен для р- и s-составляющих падающего света в зависимости от того, больше или меньше j угла Брюстера, а также от соотношения n2 и n1. О. с. от поверхности оптически менее плотной среды (n2 < n1) при sin j ³ n2 / n1 является полным belső reflexió, amelyben a beeső sugárnyaláb összes energiája visszatér az 1. közegbe. Tükör O. s. Erősen visszaverő közegek (például fémek) felületéről a Fresnel-képletekhez hasonló képletekkel írják le, azzal a (bevallottan igen jelentős) változással, hogy n2 komplex mennyiséggé válik, amelynek képzeletbeli része a beeső fény elnyelését jellemzi.

A fényvisszaverő közegben történő abszorpció a Brewster-szög hiányához és a reflexiós együttható magasabb (a dielektrikumokhoz képest) értékéhez vezet - még normál előfordulásnál is meghaladhatja a 90%-ot (ez magyarázza). széles körű alkalmazás sima fém és fémezett felületek tükrökben Az elnyelő közegről visszaverődő fényhullámok polarizációs jellemzői is különböznek (a beeső hullámok p- és s-komponenseinek egyéb fáziseltolódásai miatt). A visszavert fény polarizációjának természete annyira érzékeny a visszaverő közeg paramétereire, hogy számos optikai módszerek fémkutatás (lásd Magneto-optika, Fémoptika).

Diffúz O. s. - diszperziója a 2. közeg egyenetlen felülete által lehetséges irányok. A visszavert sugárzási fluxus térbeli eloszlása ​​és intenzitása eltérő konkrét esetekés az l és az egyenetlenségek nagyságának kapcsolata, az egyenetlenségek felületi eloszlása, a fényviszonyok és a visszaverő közeg tulajdonságai határozzák meg. A diffúz visszavert fény térbeli eloszlásának határesetét, amely a természetben nem teljesül szigorúan, a Lambert-törvény írja le. Diffúz O. s. környezetből is megfigyelhető belső szerkezet amely inhomogén, ami a fény szóródásához vezet a közeg térfogatában és egy része visszakerül az 1. közegbe. Diffúz O. s mintázatai. az ilyen közegekből a bennük lévő egyszeri és többszörös fényszórási folyamatok természete határozza meg. Mind a fényelnyelés, mind a szóródás erős függőséget mutathat az l-től. Ennek eredményeként megváltozik a diffúzan visszavert fény spektrális összetétele, amely (fehér fénnyel megvilágítva) vizuálisan a testek színeként érzékelhető.

Teljes belső reflexió

A beesési szög növekedésével én, a törésszög is nő, miközben a visszavert sugár intenzitása nő, a megtört sugár csökken (összegük megegyezik a beeső sugár intenzitásával). Valamilyen értékben én = én k sarok r= π / 2, akkor a megtört nyaláb intenzitása lesz egyenlő nullával, az összes fény visszaverődik. A szög további növelésével én > én k nem lesz megtört sugár, megtörténik teljes tükröződés Sveta.

Jelentése kritikus szög meg fogjuk találni azt az incidenciát, amelynél a teljes visszaverődés kezdődik, tedd a fénytörés törvényébe r= π / 2, akkor sin r= 1 azt jelenti:

Diffúz fényszórás

θ i = θ r.
A beesési szög egyenlő a visszaverődés szögével

A sarokreflektor működési elve

Wikimédia Alapítvány. 2010.

Nézze meg, mi a „fényvisszaverődés” más szótárakban:

Az a jelenség, hogy amikor az első közegből a fény (optikai sugárzás) a második közeggel való határfelületre esik, a fény kölcsönhatása a második közeggel egy fényhullám megjelenéséhez vezet, amely a határfelületről visszaterjed az elsőre... . .. Fizikai enciklopédia

Egy fényhullám visszatérése, amikor az két különböző törésmutatójú közeg interfészére esik vissza az első közegbe. Tükröző fényvisszaverődések vannak (az interfészen lévő szabálytalanságok l-es méretei kisebb hosszúság fény... ... Nagy enciklopédikus szótár

FÉNYVISSZATÜRÖZÉS, a két közeg interfészére eső fénysugár egy részének visszaadása az első közeghez. Megkülönböztetik a fény tükröződő visszaverődését (a határfelületen lévő egyenetlenségek L méretei kisebbek, mint az l fény hullámhossza) és a diffúz visszaverődés (L?... ... Modern enciklopédia

A fény visszaverődése- FÉNYVISSZATÜRÖZÉS, a két közeg interfészére beeső fénysugár egy részének visszaadása az első közeghez. Megkülönböztetik a fény tükröződő visszaverődését (a határfelületen lévő egyenetlenségek L méretei kisebbek, mint a fény hullámhossza l) és a diffúz visszaverődés (L... Illusztrált enciklopédikus szótár

fényvisszaverődés- Az a jelenség, hogy két különböző törésmutatójú közeg határfelületére eső fény részben vagy teljesen visszakerül abba a közegbe, amelyből kiesik. [Ajánlott kifejezések gyűjteménye. 79. szám. Fizikai...... Műszaki fordítói útmutató

Az a jelenség, hogy amikor a fény (optikai sugárzás) esik (lásd. Optikai sugárzás)) az egyik közegből a 2. közeggel való határfelületéig a fény és az anyag kölcsönhatása fényhullám megjelenéséhez vezet,... ... Nagy Szovjet Enciklopédia

A fényhullám visszatérése, amikor két különböző törésmutatójú közeg közötti interfészre esik „vissza” az első közeghez. A fény tükröződő visszaverődése (a felületen lévő egyenetlenségek l méretei kisebbek, mint a fény hossza... ... enciklopédikus szótár

fényvisszaverődés- šviesos atspindys statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. fényvisszaverődés vok. Reflexion des Lichtes, f rus. fényvisszaverődés, n pranc. réflexion de la lumière, f… Fizikos terminų žodynas

A fény visszaverődésének és törésének törvényei. A fény teljes belső visszaverődése

A fényvisszaverődés törvényeit kísérleti úton fedezte fel az ie 3. században az ókori görög tudós, Eukleidész. Ezeket a törvényeket a Huygens-elv következményeként is megkaphatjuk, amely szerint a közeg minden olyan pontja, amelyet a zavar elért, másodlagos hullámok forrása. A hullámfelület (hullámfront) a következő pillanatban minden másodlagos hullám érintőfelülete. Huygens elve tisztán geometrikus.

A CM sima visszaverő felületére síkhullám esik (1. ábra), vagyis olyan hullám, amelynek hullámfelületei csíkok.

Rizs. 1 Huygens konstrukciója.

A 1 A és B 1 B a beeső hullám sugarai, AC ennek a hullámnak a hullámfelülete (vagy a hullámfront).

Viszlát hullámfront C pontból t idő alatt B pontba, A pontból egy másodlagos hullám terjed a féltekén AD = CB távolságra, mivel AD = vt és CB = vt, ahol v a hullám sebessége szaporítás.

A visszavert hullám hullámfelülete egy BD egyenes, amely érinti a félgömböket. Továbbá a hullámfelület önmagával párhuzamosan mozog a visszavert AA 2 és BB 2 sugarak irányában.

Derékszögű háromszögek A ΔАСВ és ΔADB közös AB hipotenusszal és egyenlő lábak AD = CB. Ezért egyenlőek.

A CAB = α és DBA = γ szögek egyenlőek, mert szögek egymással merőleges oldalai. A háromszögek egyenlőségéből pedig az következik, hogy α = γ.

Huygens konstrukciójából az is következik, hogy a beeső és a visszavert sugár egy síkban van a sugár beesési pontján helyreállított felületre merőlegessel.

A tükrözés törvényei akkor érvényesek, amikor ellentétes irány fénysugarak útja. A fénysugarak útjának megfordíthatósága miatt azt tapasztaljuk, hogy a visszavert sugár útján terjedő sugár a beeső útja mentén visszaverődik.

A legtöbb test csak a rájuk eső sugárzást tükrözi vissza, anélkül, hogy fényforrás lenne. A megvilágított tárgyak minden oldalról láthatóak, mivel a fény visszaverődik a felületükről különböző irányokba, eloszlató.

Ezt a jelenséget az ún diffúz visszaverődés vagy diffúz visszaverődés. A fény diffúz visszaverődése (2. ábra) minden érdes felületről fellép. Egy ilyen felület visszavert sugár útjának meghatározásához a sugár beesési pontján a felületet érintő síkot rajzolunk, és ehhez a síkhoz viszonyítva megszerkesztjük a beesési és visszaverődési szögeket.

Rizs. 2. Diffúz fényvisszaverődés.

Például 85% fehér fény visszaverődik a hó felületéről, 75% fehér papírról, 0,5% fekete bársonyról. A diffúz fényvisszaverődés nem okoz kellemetlen érzéseket az emberi szemben, ellentétben a tükörvisszaverődéssel.

Tükörtükrözés Sveta– ekkor a sima felületre bizonyos szögben eső fénysugarak túlnyomórészt egy irányba verődnek vissza (3. ábra). A fényvisszaverő felületet ebben az esetben ún tükör(vagy tükörfelület). A tükörfelületek akkor tekinthetők optikailag simának, ha a rajtuk lévő egyenetlenségek és inhomogenitások mérete nem haladja meg a fény hullámhosszát (1 mikronnál kisebb). Ilyen felületekre teljesül a fényvisszaverődés törvénye.

Rizs. 3. A fény tükrös visszaverődése.

Lapos tükör olyan tükör, amelynek tükröző felülete egy sík. A lapos tükör lehetővé teszi az előtte lévő tárgyak megtekintését, és úgy tűnik, hogy ezek a tárgyak a tükörsík mögött helyezkednek el. A geometriai optikában az S fényforrás minden pontját egy széttartó sugárnyaláb középpontjának tekintjük (4. ábra). Az ilyen sugárnyaláb ún homocentrikus. Az S pont képe egy optikai eszközben egy homocentrikusan visszavert és megtört sugárnyaláb S' középpontja. különböző környezetekben. Ha a különböző testek felületén szórt fény egy lapos tükörre esik, majd onnan visszaverődően a szemlélő szemébe esik, akkor ezeknek a testeknek a képei láthatók a tükörben.

Rizs. 4. Síktükör segítségével készített kép.

Az S’ képet valósnak nevezzük, ha a nyaláb visszavert (megtört) sugarai az S 1 pontban metszik egymást. Képzetesnek nevezzük az S 1 képet, ha nem maguk a visszavert (megtört) sugarak metszik egymást benne, hanem azok folytatásai. A fényenergia nem éri el ezt a pontot. ábrán. A 4. ábra egy S világítópont képe látható, amely síktükör segítségével jelenik meg.

Az SO sugár a CM tükörre 0°-os szögben esik, ezért a visszaverődés szöge 0°, és ez a sugár a visszaverődés után az OS utat követi. Az S pontból egy lapos tükörre eső teljes sugárhalmazból kiválasztjuk az SO 1 sugarat.

A SO 1 nyaláb α szögben esik a tükörre és γ szögben verődik vissza (α = γ). Ha a visszavert sugarakat a tükör mögött folytatjuk, akkor az S 1 pontban konvergálnak, ami az S pont virtuális képe síktükörben. Így az embernek úgy tűnik, hogy a sugarak az S 1 pontból jönnek ki, bár valójában nincs sugár, amely elhagyja ezt a pontot és belép a szembe. Az S 1 pont képe a CM tükörhöz képest a legvilágosabb S pontra szimmetrikusan helyezkedik el. Bizonyítsuk be.

A tükörre 2 -os szögben beeső SB sugár (5. ábra) a fényvisszaverődés törvénye szerint 1 = 2 szögben verődik vissza.

Rizs. 5. Visszaverődés lapos tükörről.

ábrából 1.8-ból láthatja, hogy az 1-es és az 5-ös szögek egyenlőek – mint a függőlegesek. A szögek összege 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Ezért a 3 = 4 és a 2 = 5 szögek.

A ΔSOB és ΔS 1 OB derékszögű háromszögeknek OB közös oldaluk van, és egyenlők éles sarkok A 3. és 4. ábrán látható, ezért ezek a háromszögek oldalirányban egyenlőek, és két szögük a lábbal szomszédos. Ez azt jelenti, hogy SO = OS 1, vagyis az S 1 pont a tükörhöz képest szimmetrikusan helyezkedik el az S ponthoz képest.

Ahhoz, hogy egy AB tárgy képét síktükörben megtaláljuk, elegendő a merőlegeseket leengedni innen szélsőséges pontok tárgyat a tükörre, és a tükörön túl folytatva hagyjon egy távolságot mögötte, egyenlő a távolsággal a tükörtől a tárgy szélső pontjáig (6. ábra). Ez a kép képzeletbeli és benne lesz életnagyság. Méretek és kölcsönös megegyezés tárgyak megmaradnak, de ugyanakkor a tükörben a bal és jobb oldal a kép helyet cserél magához a tárgyhoz képest. A lapos tükörre visszaverődés után beeső fénysugarak párhuzamossága szintén nem sérül.

Rizs. 6. Tárgy képe lapos tükörben.

A technológiában gyakran használnak összetett hajlított fényvisszaverő felületű tükröket, például gömbtükröket. Gömb alakú tükör - ez a test felülete, amely gömb alakú szegmens alakú és tükörképesen tükrözi a fényt. Az ilyen felületekről visszaverődő sugarak párhuzamossága megsérül. A tükröt úgy hívják homorú, ha a sugarak a gömbszelvény belső felületéről verődnek vissza.

Párhuzamos fénysugarak egy ilyen felületről való visszaverődés után egy ponton összegyűlnek, ezért homorú tükröt neveznek gyűjtő. Ha a sugarak visszaverődnek a tükör külső felületéről, akkor ez megtörténik konvex. A párhuzamos fénysugarak szétszóródnak különböző oldalak, Ezért domború tükör hívott szétszórt.

Fénytörés Két közeg határfelületén a beeső fényáram két részre oszlik: az egyik rész visszaverődik, a másik megtörik.
V. Snell (Snellius) H. Huygens és I. Newton előtt 1621-ben kísérletileg felfedezte a fénytörés törvényét, de nem kapott képletet, hanem táblázatok formájában fejezte ki, mert ekkorra a matematikában még nem ismerték funkciók sinés cos.
A fény törése megfelel a törvénynek: 1. A beeső sugár és a megtört sugár ugyanabban a síkban fekszik a sugár beesési pontjában felállított merőlegessel a két közeg határfelületére. 2. A beesési szög szinuszának és a törésszög szinuszának aránya két adott közeg esetén állandó érték (monokróm fény esetén).
A fénytörés oka a különböző közegekben a hullámok terjedési sebességének különbsége.
Nagyságrend, egyenlő az aránnyal a fény sebességét vákuumban egy adott közegben mért fénysebességre ún abszolút mutató a közeg fénytörése. Ez a táblázatos érték egy adott környezet jellemzője.
Az egyik közegben lévő fénysebesség és a másik közegben lévő fénysebesség arányával megegyező mennyiséget nevezzük relatív mutató a második közeg fénytörése az elsőhöz képest.
A fénytörés törvényének bizonyítása. A beeső és megtört sugarak terjedése: MM" - két közeg közötti határfelület. A 1 A és B 1 B sugarak - beeső sugarak; α - beesési szög; AC - hullámfelület abban a pillanatban, amikor az A 1 A sugár eléri a határfelületet a közeg A Huygens-elvet alkalmazva megszerkesztjük a hullámfelületet abban a pillanatban, amikor a B 1 B sugár eléri a közegek határfelületét. Megszerkesztjük az AA 2 és BB 2 β megtört sugarakat - az AB törési szöget. közös oldal háromszögek ABCés ABD. Mert A sugarak és a hullámfelületek egymásra merőlegesek, ekkor ABD= α és BAC=β szög. Akkor kapjuk:
Prizmában vagy síkpárhuzamos lemezben a fénytörés a fénytörés törvényének megfelelően minden lapon megtörténik. Ne felejtsd el, hogy mindig van egy tükörkép. Ezenkívül a sugarak tényleges útja függ mind a törésmutatótól, mind a törésszögtől - a prizma csúcsán lévő szögtől.)

Teljes visszaverődés Ha egy optikailag sűrűbb közegből egy optikailag kevésbé sűrűre esik a fény, akkor minden közegnél egy bizonyos beesési szögnél a megtört nyaláb eltűnik. Csak fénytörés figyelhető meg. Ezt a jelenséget teljes belső reflexiónak nevezzük.
A 90°-os törési szögnek megfelelő beesési szöget a teljes belső visszaverődés határszögének (a 0) nevezzük. A fénytörés törvényéből az következik, hogy amikor a fény bármely közegből vákuumba (vagy levegőbe) jut
Ha a víz alól próbáljuk megnézni, hogy mi van a levegőben, akkor egy bizonyos szögben, amelybe nézünk, láthatjuk a víz felszínéről visszaverődő fenéket. Ezt fontos figyelembe venni, hogy ne veszítse el a tájékozódást.
Az ékszerekben a kövek kivágását úgy választják meg, hogy minden arcon teljes visszaverődés figyelhető meg. Ez magyarázza a „kőjátékot”.
A délibáb jelenségét a teljes belső reflexió is magyarázza.

19. LECKE/ III-2 Fényvisszaverődés. A tükrözés törvényei.

A fény visszaverődése. A fényvisszaverődés törvényei.

Új anyag magyarázata

A fényvisszaverődésnek köszönhetően minden élő szervezet látja a környező tárgyakat. Fekete felületeket azért látunk, mert ezek a felületek elnyelik az erre a felületre eső összes sugarat, a vörösek visszaverik a vörös sugarakat, a többit pedig elnyelik.

A tudósokat régóta érdekli a fény visszaverődése, és a visszaverődés törvényeit már régen felfedezték.

Végezzük el a következő kísérletet. (Síktükörből való visszaverődést mutat be optikai lemez segítségével.) Ennek eredményeként a tanulóknak arra a következtetésre kell jutniuk, hogy a tükörről visszaverődő beeső sugár ugyanabba a közegbe tér vissza. Ezt a jelenséget fényvisszaverődésnek nevezzük.

A fényvisszaverődés törvényeit kísérleti úton állapították meg.

A fényvisszaverődés első törvénye

A tükör felületére fénysugarat irányítanak úgy, hogy a sugár a tükör síkjában fekszik. A korong azon negyedét, ahol a fénysugár áthalad, vastag papírlappal letakarva megállapítható, hogy a visszavert sugár csak akkor látható, ha a papírt szorosan a koronghoz nyomják, és a papír síkja egybeesik a fénysugár síkjával. a lemezt. A megfigyelés eredményeként a tanulóknak meg kell győződniük arról, hogy a beeső és a visszavert sugarak a sugár beesési pontjából húzott visszaverődő felületre merőleges síkban helyezkednek el.

A fényvisszaverődés második törvénye

A fényforrást a lemez széle mentén mozgatva a beeső sugár iránya megváltozik. Ebben az esetben a visszavert sugár iránya minden alkalommal változik. Meg kell jegyezni, hogy a beesési és a visszaverődési szög mindig egyenlő marad. A beeső és a visszavert sugarak közötti kapcsolat megállapításához a tanulók felrajzolják a kísérlet diagramját a füzetükbe, és leírják a beeső és a visszavert sugarak definícióit, valamint ezek egyenlőségét.

A fénysugarak megfordíthatósága

A fényvisszaverődés törvényeiből az következik, hogy a beeső és a visszavert sugarak reverzibilisek. Ha az optikai lemezzel végzett kísérletek eredményeként a fénysugár azon az egyenesen esik, amelyen a beeső sugár terjedt, akkor a visszaverődés után azon az egyenesen fog terjedni, amelyen a beeső sugár haladt.

Ezt a tulajdonságot a fénysugarak reverzibilitásának nevezzük.

Kép felépítése síktükörben

A tükör nagyon gyakori dolog minden ember életében. A lapos tükröt leggyakrabban az emberi életben használják.

A lapos felületű tükröt síktükörnek nevezzük.

Ha egy tárgyat, például egy gyertyát, egy lapos tükör elé helyezünk, akkor úgy tűnik, hogy a tükör mögött ugyanaz a tárgy van, amit lapos tükör képének nevezünk.

Ismeretes, hogy az ember akkor lát egy világító pontot, ha az abból kiinduló sugarak közvetlenül a szemébe ütköznek. A fénysugarak (ha tükörről verődnek vissza, lásd az ábrát) nem esnek közvetlenül az emberi szembe. Ugyanabban az időben,

12-D. A fény visszaverődése

Végezzünk egy kísérletet. Helyezzen egy félig nyitott könyvet az asztalon fekvő tükörre. Irányítsunk egy fénysugarat felülről úgy, hogy a tükörről visszaverődjön, de a könyvet ne érje. Sötétben beeső és visszavert fénysugarakat fogunk látni. Most fedjük le a tükröt papírral. Ebben az esetben látni fogjuk a beeső sugarat, de nem lesz visszavert sugár. Kiderült, hogy a fény nem verődik vissza a papírról?

Nézzük meg közelebbről a rajzokat. Figyeljük meg, hogy amikor a fény a tükörre esik, a könyv szövegét szinte lehetetlen elolvasni a rossz megvilágítás miatt. De amikor fény esik egy papírlapra, a könyv szövege sokkal tisztábban láthatóvá válik, különösen az alsó részen. Következésképpen a könyv erősebben megvilágított. De mi világít?

Ha a fény különböző felületekre esik, két lehetőség közül választhat. Első. A felületre eső fénysugarat szintén sugár formájában visszaveri. Ezt a fényvisszaverődést tükörvisszaverődésnek nevezzük. Második. A felületre eső fénysugarat minden irányban visszaveri. Ezt a fényvisszaverődést diffúz visszaverődésnek vagy egyszerűen fényszórásnak nevezik.

A tükörreflexió nagyon sima (polírozott) felületeken fordul elő. Ha a felület érdes, akkor biztosan szórja a fényt. Pontosan ezt figyeltük meg, amikor a tükröt letakartuk egy papírlappal. Visszaverte a fényt, mindenféle irányba szórta, így a könyvre is, megvilágítva azt.

visszaverő felület a nyaláb töréspontjában (b szög).

Amikor a fény visszaverődik, mindig két minta teljesül: az első. A beeső sugár, a visszavert sugár és a visszaverő felületre merőleges a sugár hajlítási pontjában mindig ugyanabban a síkban van. Második. A beesési szög egyenlő a visszaverődés szögével. Ez a két állítás fejezi ki a fényvisszaverődés törvényének lényegét.

A bal oldali ábrán a sugarak és a tükörre merőleges nem egy síkban fekszenek. A jobb oldali ábrán a visszaverődési szög nem egyenlő a beesési szöggel. Ezért a sugarak ilyen visszaverődése kísérletileg nem érhető el.

A visszaverődés törvénye mind a tükör-, mind a diffúz fényvisszaverődésre érvényes. Nézzük újra az előző oldalon található rajzokat. A jobb oldali rajzon a sugarak visszaverődésének látszólagos véletlenszerűsége ellenére mindegyik úgy van elhelyezve, hogy a visszaverődési szögek megegyezzenek a beesési szögekkel. Nézze meg, a jobb oldali rajz érdes felületét külön elemekre „vágtuk”, és a sugarak töréspontjaira merőlegeseket rajzoltunk:

Minőségi problémák megoldása

A beeső sugár és a tükörfelület közötti szög 50 0 . Miért szöge egyenlő beesés, visszaverődési szög, beeső és visszavert sugarak közötti szög. Hányszor nagyobb a beeső és a visszavert sugarak közötti szög, mint a beesési szög? (Válasz: 40 0, 40 0, 80 0, kétszer).

Mekkora a beesési szög, ha a fénysugár merőlegesen esik a tükör felületére? (Válasz: 0 0).

A beesési szög 20 0 -kal nőtt. Mennyivel nő a beeső és a visszavert sugarak közötti szög? (Válasz: 40 0).

A beesési szög kétszer akkora, mint a visszavert sugár és a tükör felülete közötti szög. Mekkora a beesési szög? (Válasz: 30 0).

TESZTELJE MEG MAGÁT – Új anyag megszilárdítása

Fogalmazd meg a fényvisszaverődés törvényét!

Mi a fényvisszaverődés jelenségének törvénye?

Melyik szöget nevezzük beesési szögnek; tükröződések?

A beeső és a visszavert sugár mely tulajdonságát nevezzük megfordíthatónak?

Miért tűnik számunkra néha sötétnek a házak ablaka nappal, néha pedig világosnak?

Mennyire látjuk sötétnek vagy világosnak az utat és a rajta lévő tócsákat, ha külső világítás hiányában éjszaka felkapcsoljuk az autó fényszóróit?

A FÉNY VISSZATÜRÖLÉSE. ( írd le a füzetedbe)

HÁZI FELADAT

A FÉNY VISSZATÜRÖLÉSE

(feladatok teljesítése:

1-től 16-ig csak a választ írja le,

Minden, amit a környező térben látunk, fényt bocsát ki vagy visszaveri.

Kibocsátott szín

az aktív forrás által kibocsátott fény. Ilyen forrás például a nap, a villanykörte vagy a monitor képernyője. Hatásuk általában fémtestek melegítésén vagy vegyi, ill termonukleáris reakciók. Bármely emitter színe a sugárzás spektrális összetételétől függ. Ha a forrás kibocsát fényhullámok a teljes látható tartományban színét a szemünk fehérnek fogja érzékelni. Ha a spektrális összetételében egy bizonyos tartományba eső hullámhosszak dominálnak (például 400-450 nm), a benne lévő domináns szín érzését keltjük. ebben az esetben kék ibolya). És végül, a fénykomponensek jelenléte a kibocsátott fényben különböző területeken látható spektrum(például a piros és a zöld) érzékelteti a kapott színt (jelen esetben a sárgát). De mindenesetre a szemünkbe belépő kibocsátott szín megtartja mindazokat a színeket, amelyekből létrejött.

Visszavert fény

akkor fordul elő, amikor valamilyen tárgy (vagy inkább felülete) visszaveri a fényforrásból ráeső fényhullámokat. A színvisszaverődés mechanizmusa a felület színtípusától függ, amely két csoportra osztható:

· akromatikus;

· kromatikus.

Az első csoportba az akromatikus (egyébként színtelen) színek tartoznak: fekete, fehér és csupa szürke (a legsötétebbtől a legvilágosabbig) (4. ábra). Gyakran nevezik semlegesnek. BAN BEN korlátozó eset az ilyen felületek vagy visszaverik a rájuk eső összes sugarat anélkül, hogy bármit elnyelnének (ideális esetben fehér felület), vagy teljesen elnyeli a sugarakat anélkül, hogy bármit visszaverne (ideális fekete felület). Minden más lehetőség (szürke felületek) egyenletesen nyeli el a különböző hosszúságú fényhullámokat. A róluk visszaverődő szín nem változtatja meg a spektrális összetételét, csak az intenzitása változik.

A második csoportot a kromatikus színekre festett felületek alkotják, amelyek eltérően verik vissza a fényt különböző hosszúságú hullámok. Tehát, ha fehér fénnyel világítunk meg egy zöld papírdarabot, a papír zöldnek tűnik, mert a felülete elnyeli az összes fényhullámot, kivéve a zöld komponenst. fehér. Mi történik, ha a zöld papírt piros vagy kék fénnyel világítja meg? A papírt feketének fogják érzékelni, mert a piros és kék színek nem tükrözi. Ha zöld fénnyel világít meg egy zöld tárgyat, akkor az kiemelkedik a környező, más színű tárgyak közül.

A fényvisszaverődés folyamatát nemcsak a felületi rétegben zajló abszorpciós folyamat kíséri. Áttetsző tárgyak jelenlétében a beeső fény egy része áthalad rajtuk (lásd 4. ábra). A kameraszűrők működése ezen a tulajdonságon alapul, kivágva a kívánt színtartományt a látható spektrumból (más szóval, levágva a nem kívánt színspektrumot).

Rizs. 4 A felületekről való visszaverődés mechanizmusai: a – zöld, b – sárga, c-fehér, d – fekete felületek

Ennek a hatásnak a jobb megértéséhez nyomjon egy darab színes plexit a villanykörte felületére. Ennek eredményeként a szemünk „látja” azt a színt, amelyet nem szív fel a műanyag.

Minden objektum rendelkezik a visszaverődés és az átvitel spektrális jellemzőivel. Ezek a jellemzők határozzák meg, hogy egy objektum hogyan veri vissza és engedi át a fényt bizonyos hullámhosszokon (5. ábra).

Spektrális reflexiós görbe

a visszavert fény mérésével határozható meg, amikor egy tárgyat szabványos forrás világít meg.

A kábítószer-függőség személyes és pszichológiai tényezői
A pszichológiában kísérletet tettek a drogfogyasztásra hajlamos személy „sajátos profiljának” felépítésére. narkotikus anyagok. Az ebben az irányban végzett kutatások nagyon ellentmondásosak. Úgy tartják, hogy a legsebezhetőbb az serdülőkor, válságként jellemezhető, ezért sérülékeny...

Szociális és pszichológiai légkör a csapatban
A csapat szakmai érettségét más jellemzi fontos tényező- az adott munkacsoportban kialakult szociálpszichológiai légkör. A csapaton belüli kapcsolatok, kohéziója nagyban függ attól, hogy maguk a csapat tagjai milyenek, milyenek személyes tulajdonságokés az általános kultúra...

A félénkség az önbizalom megnyilvánulása.
Félelem a kudarctól, félelem az emberektől. Mi ez, ha nem önbizalomhiány? Ez azt jelenti, hogy a félénkség az ember önbizalomhiányából születik. Mi a különbség a magabiztos és a bizonytalan ember között? A magabiztos ember tudja, hogy vannak bizonyos jogai, tudja, hogyan és pontosan tudja meghatározni és kifejezni úgy, hogy bármit érint...

A FÉNY VISSZATÜRÖLÉSE- másodlagos fényhullámok megjelenése, amelyek két közeg határfelületéről „vissza” az első közegbe, ahonnan a fény eredetileg esett. Ebben az esetben legalább az első közegnek átlátszónak kell lennie a beeső és visszavert sugárzás számára. A nem önvilágító testek az O. s miatt válnak láthatóvá. felületükről.
Hely a visszavert fény intenzitáseloszlása ​​az egyenetlenségek méretei közötti összefüggéstől függ h felület (interfész) és a beeső sugárzás hullámhossza. Ha h majd O. s. irányított, vagy tükör. Amikor a szabálytalanságok mérete h vagy meghaladják azt (durva, matt felületek) és az egyenetlenségek elrendezése sztochasztikus, O. s. - diffúz. Vegyes O. is lehetséges, melyben a beeső sugárzás egy része tükörképesen, egy része diffúzan verődik vissza. Ha a méretekkel rendelkező egyenetlenségek k-l. szabályos módon a visszavert fény eloszlása ​​sajátos, közel az O. s alatt megfigyelthez. tól től . rácsok.

Tükör O. -val. a beeső és a visszavert sugarak helyzete közötti kapcsolat jellemzi: 1) a visszavert, megtört és beeső sugarak, valamint a beesési síkra vonatkozó normál egy síkban; 2) a beesési szög egyenlő a visszaverődés szögével. A fény egyenes vonalú terjedésének törvényével együtt ezek a törvények képezik az alapot geometriai optika. A fizikai megértéshez Az O. s. során felmerülő jellemzők, mint például az amplitúdó és a fázis változásai, elektromos mágnest használnak. Maxwell egyenletein alapuló fényelmélet. Kapcsolatot teremtenek a visszavert fény és az optikai fény paraméterei között. az anyag jellemzői - optikai. állandó Pés a komplex törésmutató összetevői P- a vákuumsebesség és a hullám fázissebessége aránya az anyagban, - Ch. dimenzió nélküli abszorpciós index. A visszavert fény paramétereit a hullámegyenletből kaphatjuk meg, amely kielégíti a Maxwell-egyenletek megoldását:

Ahol E 0 - kezdés elnyelő közegben terjedő hullám amplitúdója, - körfrekvencia, - hullámhossz, z- a hullámterjedés iránya, t- idő.
Az érték összefügg természetes mutató az abszorpciót általában a hagyomány határozza meg. fotometriai mérések ( lásd Bouguer - Lambert – Bera törvény). A paraméter egy fényhullám amplitúdójának csillapítását jellemzi, ha egy vele megegyező távolságon halad át, akkor csillapodik e egyszer.
Ez a távolság mérheti a fény behatolási mélységét az elnyelő anyag határrétegébe, ahol a visszavert hullám keletkezik. Gyengén felszívódó anyagban (< 0,1) свет проникает на глубину порядка, а при сильном поглощении ( 0,1) глубина проникновения намного меньше. При О. с. от границы с сильно поглощающим веществом эл--магн. волна не может проникнуть в эту среду на значит. глубину, в результате чего поглощается только малая часть энергии и на малом участке пути, а a legtöbb tükröződött.
Amikor egy fényhullám normálisról ideálisra esik lapos felület a visszavert és megtört fényhullámok amplitúdója a hullámegyenletből az elektromos hullám tangenciális összetevőinek folytonosságának feltételezésével kapható meg. vektor, amikor egyik környezetből a másikba lép. Figyelembe véve az optikai A közegek közötti interfész tulajdonságait, a beeső, visszavert és átvitt hullámok amplitúdói közötti kapcsolatot közvetlenül megkapjuk. Normál fénybeesés esetén az amplitúdó együttható. tükröződések

Ahol n 1és a szomszédos közegek törésmutatói.

Energia együttható reflexió, amely a visszavert hullám erejét jellemzi R=| r | 2, valamint a levegő-közeg határra

Rizs. 3. Dielektrikum (kvarc), fém (Au) és egykristályos grafit reflexiós spektruma.

Elnyelő közegben (jól vezető fémek) a beeső hullámot egy vékony (~10 nm) réteg szinte teljesen elnyeli; energiája az elektronplazma mozgásának energiájává alakul. A mozgó elektronok sugárzást bocsátanak ki, ami visszavert hullám képződését eredményezi, amely az energia akár 99%-át is elviszi (további részletekért ld. Fém optika).
A fémek (Au) és a dielektrikumok (γ-kvarc) tipikus képviselőjének UV, látható és IR tartományában a reflexiós spektrumot a 3. ábra mutatja be. Az optikai rendszer általános rezonancia jellege a γ- UV tartományában. a kvarc és az arany jól látható, majd Az IR régióhoz hasonlóan minőségi különbségek is feltárulnak: a kvarcnak még mindig egyértelműen kifejezett rezonáns sávszerkezete van az optikai spektrumban, míg az aranynál a köztes szabad töltéshordozókra jellemző, nem szelektív visszaverődés. - A spektrum látható tartománya Az arany tükrözési együtthatója a növekedéssel gyorsan növekszik. közös vonások, az IR régióban pedig köztes jellegű, növekedésével megközelíti a fémek spektrumát. A kristályok rezonáns rezgései a grafitrácsokat az optikai spektrumban fejezzük ki. nagyon gyenge sávok formájában a szabad hordozók által okozott intenzív, nem szelektív reflexió hátterében.
A fentebb tárgyalt O. s. tökéletesen sima, lapos visszaverő határ meglétét feltételezték. A valódi felületen véges magasságú mikroegyenetlenségek, repedések és adszorbeálódások vannak. víz stb. Mert pontos mérés A visszavert fény paraméterei, amelyeket a legvékonyabb felületi rétegek befolyásolnak, rendkívül óvatos vegyszert igényelnek a felület tisztítása és a feldolgozásból eredő hibák, szerkezeti zavarok megszüntetése. A mikrorelief jelenléte a fény szabálytalan szóródásához vezet különböző irányokba, és kiváló minőséget biztosít. a polírozási, szórási veszteségek a beeső fényteljesítmény ~ 2 x 10 -5-e lehetnek. Ha a mikroegyenetlenségek magassága h akkor a visszaverődés diffúz; nál nél h tükörtükrözés. Coef. tükör O. s. a felületről normál előfordulásnál jó közelítéssel írjuk le az f-loy ahol R 0 - tökéletesen sima felület tükröződése. Fémes olyan tükörnek kell lennie, amelynek a diffúz visszaverődés miatti vesztesége nem haladja meg a 0,1%-ot h látható tartományban. Ferde beeséssel és az infravörös tartományba való áttéréskor a polírozás minőségére vonatkozó követelmények csökkennek.
Diffúz O. s. A fény szóródását jelenti minden lehetséges irányba egy érdes felületű vagy belső test által. heterogén szerkezet, ami a kötetében. O. s. durva felületről, amely a Fresnel-szabályoknak megfelelően különböző orientációjú területek gyűjteménye, amelyek méretei a fény visszaverődésére csökkentik ezeket a területeket; ang. a diffúzan visszavert fény fényerejének eloszlását és polarizációját teljes mértékben a sztochasztikus természet határozza meg. a helyek tájolás szerinti megoszlása.
Ha O. s. a belső inhomogenitásokon való szóródás miatt. magának a testnek a szerkezete (porok, emulziók, felhők stb.), akkor a jelenség térfogati jellegű, és mintázatait a testen áthatoló fény többszöri szórásának hatásai határozzák meg. Ebben az esetben még a testen belüli gyenge abszorpció is a többszörösen szórt fény éles gyengüléséhez és a visszaverődés csökkenéséhez vezet. képességeit. Nagyon vékony vagy erősen nedvszívó közegeknél csak az egyszeri szórásnak van jelentősége, aminek következtében ezek visszaverődnek. propori képessége. (és - térfogati szórási és abszorpciós együtthatók). Mivel ezek a szóródó anyag szórásának mértékétől függenek, tükröződnek. a képesség a diszperziótól függ: a szóró részecskék összezúzásával nő. A visszavert fény polarizációja a szögtől is függ. a visszavert fény eloszlását a szórómátrix típusa határozza meg, és az optikai változással változik. rétegvastagság.
A fényt egyenletesen szóró felületeknél gyakran használják (például világítási számításoknál). Lambert törvény Krom szerint a diffúz visszaverő test fényereje arányos. a megvilágítása, és nem függ attól, hogy milyen irányból nézzük. Ez a törvény azonban nagyon hozzávetőlegesen teljesül, csak a nagy fényvisszaverő képességű testeknél. képesség és megfigyelési szögek< 60°.

O. s. nemlineáris médiából. Nagy fényerejű (lézer) mezőknél (10 8 - 10 10 W/cm 2) a közeg nemlinearitása észlelhető, ami befolyásolhatja az O. s. Így például egy nemlineáris közegről (CaAs egykristályról) visszaverve 2. harmonikus keletkezhet, ha a közeg átlátszó a fő elem számára. frekvenciákat, de elnyeli a harmonikusokat. Ha két hullám frekvenciájával és nemlineáris közegre esik, akkor a teljes frekvencián visszavert hullám jelenik meg (kivéve a szokásos visszavert hullámokat és). A harmonikus intenzitás a visszavert fényben észrevehető értéket mutat, ha fázisillesztés. A szükséges feltételek szinkronizálás elvégezhető különböző utak. Például, amikor egy kristályról tükröződik, akkor a feltételek kiválasztásra kerülnek (a tengelyek tájolásának megválasztásával), amikor a fő. a hullám közönséges, a 2. harmonikus pedig rendkívüli; akkor egy bizonyos irányban a rendkívüli hullám harmonikusának sebessége megegyezik az alapvető közönséges sebességével. A szinkronizáláshoz kedvező feltételek teljes belsővel érhetők el. visszaverődés, amikor a fázisillesztés iránya a kristályban a visszaverő síkban van, és a beesési szög a 2. harmonikusnak felel meg. Ha egy erős beeső hullám visszaverődik, számos paraméteres paraméter figyelhető meg. optikai effektusok Kerr effektus,Val vel elektrostrikció, helyi fűtéssel stb., és a Fresnel-mintától való eltéréshez vezet (lásd. Nemlineáris optika).
Minden nem világító tárgy látható a diffúz O. s-nek köszönhetően. Ha a felület tükörképesen tükröződik, akkor nem maga a felület látható, hanem az erről a felületről visszaverődő tárgyak képei. O. s. káros hatással is járhat, például „csillantás” megjelenéséhez, a kép fényerejének és kontrasztjának csökkenéséhez vezethet. Ezekben az esetekben az O.-t próbálják csökkenteni.-val, optikai bevonattal a felületre. speciális alkatrészek vékony rétegek (lásd Optikai bevonat).
O. s. széles körben használják optikai meghatározásra. egy anyag jellemzői, szerkezetének, tulajdonságainak tisztázása, különösen olyan esetekben, amikor a transzmissziós vizsgálatok nehézkesek vagy lehetetlenek; -ban például a zavart teljes belső módszerében reflexiók, amelyek információt adnak a szerkezetről felületi rétegek, ami fontos az adszorpció elmélete, a felületi és határjelenségek, a katalízis stb.

Megvilágított.: Sokolov A.V., Fémek optikai tulajdonságai, M., 1961; Született M., Wolf E. . Az optika alapjai, ford. angolból, 2. kiadás, M., 1973; Kizel V. A., A fény visszaverődése, M., 1973; Zolotarev V. M., Morozov V. N., Smirnova E. V.. Természetes és műszaki adathordozók optikai állandói. Címtár, L., 1984.

V. M. Zolotarev.