ODBICIE ŚWIATŁA: ELEMENTY, PRAWA I ZASTOSOWANIA - FIZYCZNY - 2025

Odbicie światła jest zjawisko optyczny, w którym promień światła zmienia kierunek i odbija kiedy uderza powierzchnia rozdzielenie dwóch nośników, nie są w stanie przekroczyć wymienioną powierzchnię.

Jest to podstawowe zjawisko występujące w przyrodzie, które badano już w klasycznej Grecji. Jednak prawa rządzące odbijaniem światła zostały ogłoszone dopiero w XVII wieku. To holenderski naukowiec W. Snell zdefiniował prawa zarówno odbicia, jak i załamania. W ten sposób prawa te nazwano prawami Snella.

Odbicie światła w wodzie. Pixabay

Odbicie samo w sobie jest ogólnym zjawiskiem, które wpływa na wszystkie fale, chociaż przypadek światła jest najbardziej reprezentatywny. Za każdym razem, gdy światło pada na ciało, następuje odbicie. W zależności od tego, jakie kolory widma pochłania ciało, a które odbija, widzimy ciało w jednym lub drugim kolorze.

Odbicie jest również obecne w naszym codziennym życiu w sprawach tak codziennych, jak tworzenie obrazów w lusterkach. Te obrazy można wytłumaczyć prawami refleksji. Widać to również na obrazach odbijających się na powierzchni wody, chociaż w tym przypadku występuje również zjawisko załamania światła.

Elementy

Podczas badania odbicia światła należy wziąć pod uwagę następujące elementy: światło, dwa media, powierzchnię rozdzielającą mediów, promień padający, promień odbity i normalną do powierzchni rozdzielającej .

W fizyce termin światło obejmuje całe pole promieniowania zawarte w widmie elektromagnetycznym, przy czym termin światło widzialne jest zarezerwowane dla tej części widma, którą postrzega ludzkie oko.

W refleksji należy rozróżnić dwa sposoby. Pierwsza to medium, przez które przechodzi fala. Drugi albo go nie przecina, albo jeśli tak, następuje załamanie fali. Między tymi dwoma mediami jest to, co nazywa się separacją mediów.

Normalna to linia prostopadła do płaszczyzny oddzielenia mediów. Padający promień nazywany jest wiązką światła, która dociera do powierzchni separacji przez pierwszy ośrodek. Z kolei promień odbity jest tym, który odbija się po zderzeniu się promienia padającego z tą powierzchnią.

Prawa refleksji

Chociaż Euclid jako pierwszy opublikował prawa refleksji w III wieku pne, prawda jest taka, że ​​to właśnie w 1621 roku, wraz z holenderskim astronomem i matematykiem Willebrordem Snellem van Royenem, ustanowiono obecne prawa odbicia i załamania. .

Poniżej omówiono dwa prawa refleksji.

Pierwsze prawo

Pierwsze prawo jest podsumowane w następującym stwierdzeniu: promień padający, promień normalny (lub prostopadły do ​​płaszczyzny) i promień odbity znajdują się na tej samej płaszczyźnie przestrzeni.

Kąty odbicia światła. Nie podano autora do odczytu maszynowego. Arvelius założył (na podstawie roszczeń dotyczących praw autorskich).

Drugie prawo

Drugie prawo odbicia mówi, że kąt odbicia jest dokładnie taki sam jak kąt padania.

Zasada Fermata

Z zasady Fermata można wywnioskować oba poprzednie prawa odbicia, a także prawa załamania. Zasada ta głosi, że droga, którą pokonuje promień światła między dwoma miejscami w przestrzeni, jest zawsze tą, która zajmuje najkrótszy możliwy czas.

Całkowite wewnętrzne odbicie światła

Całkowite wewnętrzne odbicie światła zachodzi, gdy światło napotyka ośrodek o współczynniku załamania n ₂ mniejszym niż ośrodek, w którym się znajduje, n ₁ . W takim przypadku światło nie jest w stanie przejść przez powierzchnię rozdzielającą obu mediów i jest całkowicie odbijane.

Oczywiście dzieje się tak tylko dla kątów padania większych niż te zwane kątem krytycznym.

Całkowite wewnętrzne odbicie jest przyczyną iskier, które można zobaczyć w oszlifowanym diamentie.

Rodzaje refleksji

Odbicie może mieć kilka typów: zwierciadlane, rozproszone lub mieszane. To, czy nastąpi jakiś rodzaj odbicia, będzie zależeć głównie od rodzaju powierzchni na jego drodze.

Odbicie lustrzane

Kiedy światło pada na gładką, wypolerowaną powierzchnię, następuje odbicie lustrzane.

Odbicie rozproszone

Zamiast tego, gdy światło pada na nieoszlifowaną powierzchnię, odbija się we wszystkich kierunkach w przestrzeni. Mówi się zatem, że nastąpiło rozproszone odbicie.

Mariacasandra

Odbicie mieszane

Jak sama nazwa wskazuje, refleksja mieszana występuje, gdy występuje połączenie dwóch poprzednich.

Aplikacje

Odbicie światła ma różne zastosowania. I tak na przykład zjawisko całkowitego odbicia wykorzystuje się w tak zwanym pryzmacie Porro, który jest używany do produkcji lornetek.

Całkowite odbicie jest również wykorzystywane do propagacji światła w światłowodach. Tak więc, jeśli masz w domu światłowodowe łącze internetowe, powinieneś wiedzieć, że część odpowiedzialności za korzystanie z niego wynika z całkowitego odbicia światła.

Refleksja

Odbicie retrorefleksyjne to zastosowanie odbicia światła, polegające na odbijaniu światła z powrotem w kierunku źródła lub źródła, niezależnie od kąta padania. Aby to osiągnąć, stosuje się płaskie powierzchnie odblaskowe.

Specyficzne zastosowanie retrorefleksji dotyczy znaków drogowych. Dzięki temu światło z reflektorów odbija się bezpośrednio w kierunku pochodzenia. W ten sposób sygnał wydaje się wzmocniony, tak że kierowca otrzymuje ostrzeżenie o niebezpieczeństwie.

Eksperyment

Zjawisko odbicia światła można zweryfikować za pomocą prostych domowych eksperymentów, takich jak ten, który proponujemy poniżej. Możesz to zrobić w domu bez żadnego ryzyka i zobaczyć, jak fizyka jest na wyciągnięcie ręki.

Eksperyment z całkowitym wewnętrznym odbiciem światła

Do przeprowadzenia tego eksperymentu wystarczy szklanka, woda, mleko i wskaźnik laserowy.

Najpierw napełnij szklankę wodą, a następnie dodaj kilka kropli mleka. Po wykonaniu tej czynności wskaźnik laserowy jest skierowany na szkło poniżej poziomu wody. W ten sposób wiązka światła ze wskazówki przejdzie przez wodę i odbije się na powierzchni wody wraz z powietrzem.

Ponadto, dzięki rozpuszczonym w wodzie kroplom mleka, możliwe jest śledzenie całej drogi fali świetlnej i doskonała obserwacja zarówno padającego, jak i odbitego promienia. W każdym razie ideałem jest przeprowadzenie eksperymentu w pomieszczeniu o niewielkiej ilości światła, aby lepiej ocenić wzór odbitej fali.

Przyczyny

Jak wyjaśniliśmy wcześniej, zjawisko to ma miejsce tylko wtedy, gdy światło przechodzi z ośrodka o wyższym współczynniku załamania do ośrodka o niższym współczynniku. W ten sam sposób, aby tak się stało, światło musi wpływać na separację mediów pod kątem większym niż tak zwany kąt krytyczny.

wniosek

Odbicie światła to naturalne zjawisko, które towarzyszy nam codziennie w naszym życiu. Dzieje się tak do tego stopnia, że ​​dzięki niej odbieramy kolory. Istnieją dowody na jego badanie już w klasycznej Grecji, chociaż dopiero w XVII wieku ze Snellem zaczęto określać reguły, które nim rządzą.

Obecnie jego zastosowania są liczne i zróżnicowane. Niektórych na pewno byś sobie nie wyobraził i biorą udział w tak nieoczekiwanych procesach, jak przesyłanie informacji kablami światłowodowymi.

Nie tylko fizyka jest we wszystkim, kiedy nas otacza, światło nieodłącznie towarzyszy nam także w odkrywaniu rzeczywistości. Nie na próżno, to dzięki niej postrzegamy otaczający nas świat.

Bibliografia

1. Światło (nd). W Wikipedii. Pobrane 27 lutego 2019 r.z en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fizyka: natura rzeczy. Meksyk DF: International Thomson Editores.
3. Całkowite odbicie wewnętrzne (nd). Na Wikipedii. Pobrane 28 lutego 2019 r.Z en.wikipedia.org.
4. Światło (nd). Na Wikipedii. Pobrane 1 marca 2019 r. Z en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teoria odbicia fal elektromagnetycznych i cząstek. Skoczek.