Alcune leggi della fisica sono difficili da immaginare senza l'uso di ausili visivi. Questo non si applica alla solita luce che cade su vari oggetti. Quindi, al confine che separa due mezzi, c'è un cambiamento nella direzione dei raggi luminosi se questo confine è molto maggiore della lunghezza d'onda. In questo caso, la riflessione della luce avviene quando parte della sua energia ritorna al primo mezzo. Se una parte dei raggi penetra in un altro mezzo, vengono rifratti. In fisica, il flusso di energia luminosa che colpisce il confine di due diversi mezzi è chiamato incidente e quello che da esso ritorna al primo mezzo è chiamato riflesso. È la disposizione reciproca di questi raggi che determina le leggi di riflessione e rifrazione della luce.
Termini
L'angolo tra il raggio incidente e la linea perpendicolare all'interfaccia tra due mezzi, riportato al punto di incidenza del flusso di energia luminosa, è chiamato angolo di incidenza. C'è un altro indicatore importante. Questo è l'angolo di riflessione. Si verifica tra il raggio riflesso e la retta perpendicolare riportata al punto della sua incidenza. lattina di lucepropagarsi in linea retta solo in un mezzo omogeneo. Supporti diversi assorbono e riflettono la radiazione luminosa in modi diversi. Il coefficiente di riflessione è un valore che caratterizza la riflettività di una sostanza. Mostra quanta energia portata dalla radiazione luminosa alla superficie del mezzo sarà quella che viene portata via dalla radiazione riflessa. Questo coefficiente dipende da una serie di fattori, uno dei più importanti è l'angolo di incidenza e la composizione della radiazione. La riflessione totale della luce si verifica quando cade su oggetti o sostanze con superficie riflettente. Quindi, ad esempio, questo accade quando i raggi colpiscono un sottile film di argento e mercurio liquido depositato sul vetro. La riflessione totale della luce è abbastanza comune nella pratica.
Leggi
Le leggi di riflessione e rifrazione della luce furono formulate da Euclide nel 3° secolo aC. AVANTI CRISTO e. Tutti loro sono stati stabiliti sperimentalmente e sono facilmente confermati dal principio puramente geometrico di Huygens. Secondo lui, qualsiasi punto del mezzo, a cui arriva la perturbazione, è una fonte di onde secondarie.
La prima legge della riflessione della luce: i fasci incidente e riflettente, così come la linea perpendicolare all'interfaccia tra i mezzi, ripristinata nel punto di incidenza del fascio luminoso, si trovano sullo stesso piano. Un'onda piana cade su una superficie riflettente, le cui superfici d'onda sono strisce.
Un' altra legge dice che l'angolo di riflessione della luce è uguale all'angolo di incidenza. Questo perché sono reciprocamente perpendicolarilati. Basandosi sui principi di uguaglianza dei triangoli, ne consegue che l'angolo di incidenza è uguale all'angolo di riflessione. Si può facilmente dimostrare che giacciono sullo stesso piano con la linea perpendicolare ripristinata all'interfaccia tra i mezzi nel punto di incidenza del raggio. Queste leggi più importanti sono valide anche per il corso inverso della luce. A causa della reversibilità dell'energia, un raggio che si propaga lungo il percorso del riflesso verrà riflesso lungo il percorso dell'incidente.
Proprietà dei corpi riflettenti
La stragrande maggioranza degli oggetti riflette solo la radiazione luminosa che cade su di essi. Tuttavia, non sono una fonte di luce. I corpi ben illuminati sono perfettamente visibili da tutti i lati, poiché la radiazione dalla loro superficie viene riflessa e diffusa in diverse direzioni. Questo fenomeno è chiamato riflessione diffusa (diffusa). Si verifica quando la luce colpisce una superficie ruvida. Per determinare il percorso del raggio riflesso dal corpo nel punto della sua incidenza, viene disegnato un piano che tocca la superficie. Quindi, in relazione ad esso, si costruiscono gli angoli di incidenza dei raggi e di riflessione.
Riflessione diffusa
Solo a causa dell'esistenza di una riflessione diffusa (diffusa) dell'energia luminosa, distinguiamo gli oggetti che non sono in grado di emettere luce. Qualsiasi corpo sarà per noi assolutamente invisibile se la dispersione dei raggi è zero.
Il riflesso diffuso dell'energia luminosa non causa disagio agli occhi di una persona. Ciò è dovuto al fatto che non tutta la luce ritorna al suo ambiente originale. Quindi dalla nevecirca l'85% della radiazione viene riflessa, dalla carta bianca - 75%, ma dal velluto nero - solo lo 0,5%. Quando la luce viene riflessa da varie superfici ruvide, i raggi vengono diretti in modo casuale l'uno rispetto all' altro. A seconda della misura in cui le superfici riflettono i raggi luminosi, sono chiamate opache o a specchio. Tuttavia, questi termini sono relativi. Le stesse superfici possono essere speculari e opache a diverse lunghezze d'onda della luce incidente. Una superficie che disperde uniformemente i raggi in direzioni diverse è considerata assolutamente opaca. Sebbene non ci siano praticamente oggetti simili in natura, porcellana non sm altata, neve, carta da disegno sono molto vicini a loro.
Riflessione a specchio
La riflessione speculare dei raggi luminosi differisce dagli altri tipi in quanto quando i fasci di energia cadono su una superficie liscia ad un certo angolo, vengono riflessi in una direzione. Questo fenomeno è familiare a chiunque abbia mai usato uno specchio sotto i raggi di luce. In questo caso, è una superficie riflettente. Appartengono a questa categoria anche altri organismi. Tutti gli oggetti otticamente lisci possono essere classificati come superfici speculari (riflettenti) se le dimensioni delle disomogeneità e irregolarità su di essi sono inferiori a 1 micron (non superano la lunghezza d'onda della luce). Per tutte queste superfici valgono le leggi della riflessione della luce.
Riflessione della luce da diverse superfici dello specchio
Nella tecnologia vengono spesso utilizzati specchi con una superficie riflettente curva (specchi sferici). Tali oggetti sono corpia forma di segmento sferico. Il parallelismo dei raggi nel caso di riflessione della luce da tali superfici è fortemente violato. Esistono due tipi di tali specchi:
• concavi - riflettono la luce dalla superficie interna del segmento della sfera, sono chiamati raccolta, poiché i raggi di luce paralleli dopo la riflessione da essi vengono raccolti in un punto;
• convesso - riflette la luce dalla superficie esterna, mentre i raggi paralleli sono diffusi ai lati, motivo per cui gli specchi convessi sono chiamati scattering.
Opzioni per riflettere i raggi luminosi
Un raggio incidente quasi parallelo alla superficie la tocca solo leggermente, e poi viene riflesso con un angolo molto ottuso. Si prosegue poi su una traiettoria molto bassa, il più vicino possibile alla superficie. Un raggio che cade quasi verticalmente viene riflesso ad angolo acuto. In questo caso, la direzione del raggio già riflesso sarà vicina al percorso del raggio incidente, il che è pienamente coerente con le leggi fisiche.
Rifrazione della luce
La riflessione è strettamente correlata ad altri fenomeni dell'ottica geometrica, come la rifrazione e la riflessione interna totale. Spesso la luce attraversa il confine tra due media. La rifrazione della luce è un cambiamento nella direzione della radiazione ottica. Si verifica quando si passa da un mezzo all' altro. La rifrazione della luce ha due modelli:
• il raggio che passa attraverso il confine tra il mezzo si trova su un piano che passa per la perpendicolare alla superficie e il raggio incidente;
•angolo di incidenza e rifrazione sono correlati.
La rifrazione è sempre accompagnata dal riflesso della luce. La somma delle energie dei fasci di raggi riflessi e rifratti è uguale all'energia del fascio incidente. La loro intensità relativa dipende dalla polarizzazione della luce nel raggio incidente e dall'angolo di incidenza. La struttura di molti dispositivi ottici si basa sulle leggi della rifrazione della luce.
