Neke zakone fizike teško je zamisliti bez upotrebe vizualnih pomagala. To se ne odnosi na uobičajeno svjetlo koje pada na razne predmete. Dakle, na granici koja razdvaja dva medija dolazi do promjene smjera svjetlosnih zraka ako je ta granica mnogo veća od valne duljine. U ovom slučaju, refleksija svjetlosti nastaje kada se dio njezine energije vrati u prvi medij. Ako dio zraka prodre u drugi medij, tada se lome. U fizici se tok svjetlosne energije koji udari u granicu dvaju različitih medija naziva upadnim, a onaj koji se iz njega vraća u prvi medij naziva se reflektiranim. Međusobni raspored ovih zraka određuje zakone refleksije i loma svjetlosti.
Uvjeti
Kut između upadne zrake i okomite linije na sučelje između dva medija, vraćen na točku upada toka svjetlosne energije, naziva se upadnim kutom. Postoji još jedan važan pokazatelj. Ovo je kut refleksije. Događa se između reflektirane zrake i okomite linije vraćene na točku njenog upada. svjetlosna limenkašire se pravocrtno samo u homogenom mediju. Različiti mediji apsorbiraju i reflektiraju svjetlosno zračenje na različite načine. Koeficijent refleksije je vrijednost koja karakterizira refleksivnost tvari. Pokazuje kolika će energija koju svjetlosno zračenje donosi na površinu medija biti ona koja se od njega odnosi reflektiranom zračenjem. Ovaj koeficijent ovisi o nizu čimbenika, a jedan od najvažnijih je upadni kut i sastav zračenja. Potpuna refleksija svjetlosti nastaje kada padne na predmete ili tvari s reflektirajućom površinom. Tako se, na primjer, to događa kada zrake udare u tanki film srebra i tekuće žive taložene na staklu. Potpuna refleksija svjetlosti prilično je uobičajena u praksi.
Zakoni
Zakone refleksije i loma svjetlosti formulirao je Euklid u 3. stoljeću prije Krista. PRIJE KRISTA e. Svi su oni eksperimentalno utvrđeni i lako se potvrđuju čisto geometrijskim principom Huygensa. Prema njemu, svaka točka medija, do koje dopire perturbacija, izvor je sekundarnih valova.
Prvi zakon refleksije svjetlosti: upadne i reflektirajuće zrake, kao i okomita linija na međusklop između medija, obnovljena u točki upada svjetlosnog snopa, nalaze se u istoj ravnini. Ravni val pada na reflektirajuću površinu čije su valne površine pruge.
Drugi zakon kaže da je kut refleksije svjetlosti jednak kutu upada. To je zato što su međusobno okomitestrane. Na temelju načela jednakosti trokuta proizlazi da je upadni kut jednak kutu refleksije. Lako se može dokazati da leže u istoj ravnini s okomitom linijom vraćenom na sučelje između medija u točki upada zraka. Ovi najvažniji zakoni vrijede i za obrnuti tok svjetlosti. Zbog reverzibilnosti energije, snop koji se širi duž putanje reflektiranog će se reflektirati duž putanje incidenta.
Svojstva reflektirajućih tijela
Velika većina objekata odražava samo svjetlosno zračenje koje pada na njih. Međutim, oni nisu izvor svjetlosti. Dobro osvijetljena tijela savršeno su vidljiva sa svih strana, budući da se zračenje s njihove površine reflektira i raspršuje u različitim smjerovima. Ova pojava se naziva difuzna (raspršena) refleksija. Pojavljuje se kada svjetlost udari u bilo koju hrapavu površinu. Za određivanje putanje snopa koji se reflektira od tijela u točki njegovog upada, nacrta se ravnina koja dodiruje površinu. Zatim se u odnosu na njega grade kutovi upada zraka i refleksije.
Difuzni odraz
Samo zbog postojanja difuzne (difuzne) refleksije svjetlosne energije razlikujemo objekte koji nisu sposobni emitirati svjetlost. Bilo koje tijelo bit će nam apsolutno nevidljivo ako je raspršenje zraka nula.
Difuzna refleksija svjetlosne energije ne uzrokuje nelagodu u očima osobe. To je zbog činjenice da se sva svjetlost ne vraća u izvorno okruženje. Dakle od snijegareflektira se oko 85% zračenja, od bijelog papira - 75%, ali od crnog velura - samo 0,5%. Kada se svjetlost reflektira od raznih hrapavih površina, zrake se usmjeravaju nasumično jedna u odnosu na drugu. Ovisno o tome u kojoj mjeri površine reflektiraju svjetlosne zrake, nazivaju se mat ili zrcalnim. Međutim, ovi pojmovi su relativni. Iste površine mogu biti zrcalne i matirane na različitim valnim duljinama upadne svjetlosti. Površina koja ravnomjerno raspršuje zrake u različitim smjerovima smatra se apsolutno mat. Iako takvih predmeta u prirodi praktički nema, neglazirani porculan, snijeg, papir za crtanje vrlo su im blizu.
Odraz u zrcalu
Spekularna refleksija svjetlosnih zraka razlikuje se od ostalih vrsta po tome što kada snopovi energije padnu na glatku površinu pod određenim kutom, reflektiraju se u jednom smjeru. Ovaj fenomen je poznat svakome tko je ikada koristio ogledalo pod zrakama svjetlosti. U ovom slučaju, to je reflektirajuća površina. U ovu kategoriju spadaju i druga tijela. Svi optički glatki objekti mogu se klasificirati kao zrcalne (reflektirajuće) površine ako su veličine nehomogenosti i nepravilnosti na njima manje od 1 mikrona (ne prelaze valnu duljinu svjetlosti). Za sve takve površine vrijede zakoni refleksije svjetlosti.
Odraz svjetlosti s različitih zrcalnih površina
Ogledala sa zakrivljenom reflektirajućom površinom (sferna zrcala) se često koriste u tehnologiji. Takvi objekti su tijelau obliku sfernog segmenta. Paralelnost zraka u slučaju refleksije svjetlosti od takvih površina jako je narušena. Postoje dvije vrste takvih zrcala:
• konkavni - reflektiraju svjetlost s unutarnje površine segmenta kugle, nazivaju se sabirnim, budući da se paralelne zrake svjetlosti nakon odbijanja od njih skupljaju u jednoj točki;
• konveksno - reflektiraju svjetlost s vanjske površine, dok se paralelne zrake raspršuju na strane, zbog čega se konveksna zrcala nazivaju raspršivanjem.
Opcije za reflektiranje svjetlosnih zraka
Zraka koja je upala gotovo paralelna s površinom samo je malo dodiruje, a zatim se reflektira pod vrlo tupim kutom. Zatim nastavlja vrlo niskom putanjom, što bliže površini. Zraka koja pada gotovo okomito reflektira se pod oštrim kutom. U ovom slučaju, smjer već reflektirane zrake bit će blizu putanje upadne zrake, što je u potpunosti u skladu s fizičkim zakonima.
Refrakcija svjetlosti
Refleksija je usko povezana s drugim fenomenima geometrijske optike, kao što su lom i ukupna unutarnja refleksija. Često svjetlost prolazi kroz granicu između dva medija. Refrakcija svjetlosti je promjena smjera optičkog zračenja. Javlja se kada prelazi iz jednog medija u drugi. Refrakcija svjetlosti ima dva uzorka:
• snop koji prolazi kroz granicu između medija nalazi se u ravnini koja prolazi kroz okomitu površinu i upadnu zraku;
•kut upada i loma su povezani.
Refrakcija je uvijek praćena refleksijom svjetlosti. Zbroj energija reflektiranog i lomljenog snopa zraka jednak je energiji upadnog snopa. Njihov relativni intenzitet ovisi o polarizaciji svjetlosti u upadnom snopu i kutu upada. Struktura mnogih optičkih uređaja temelji se na zakonima loma svjetlosti.
