Undang-undang pantulan cahaya dan sejarah penemuannya

Hukum pantulan cahaya ditemui melalui pemerhatian dan eksperimen. Sudah tentu, ia boleh diperoleh secara teori, tetapi semua prinsip yang digunakan sekarang telah ditakrifkan dan dibuktikan dalam amalan. Mengetahui ciri utama fenomena ini membantu dengan perancangan pencahayaan dan pemilihan peralatan. Prinsip ini juga berfungsi di kawasan lain - gelombang radio, x-ray, dsb. berkelakuan sama dalam refleksi.

Apakah pantulan cahaya dan jenisnya, mekanisme

Undang-undang ini dirumuskan seperti berikut: kejadian dan sinar pantulan terletak pada satah yang sama, mempunyai serenjang dengan permukaan pemantulan, yang muncul dari titik kejadian. Sudut tuju adalah sama dengan sudut pantulan.

Pada dasarnya, pantulan adalah proses fizikal di mana rasuk, zarah atau sinaran berinteraksi dengan satah. Arah gelombang berubah pada sempadan dua media, kerana ia mempunyai sifat yang berbeza.Cahaya yang dipantulkan sentiasa kembali ke medium dari mana ia datang. Selalunya semasa refleksi, fenomena pembiasan gelombang juga diperhatikan.

Ini adalah penjelasan skematik tentang hukum pantulan cahaya.

Pantulan cermin

Dalam kes ini, terdapat hubungan yang jelas antara sinar pantulan dan kejadian, ini adalah ciri utama varieti ini. Terdapat beberapa perkara utama khusus untuk pencerminan:

1. Sinar pantulan sentiasa berada dalam satah yang melalui sinar tuju dan normal ke permukaan pantulan, yang dibina semula pada titik kejadian.
2. Sudut tuju adalah sama dengan sudut pantulan pancaran cahaya.
3. Ciri-ciri rasuk pantulan adalah berkadar dengan polarisasi rasuk rasuk dan sudut tujunya. Juga, penunjuk dipengaruhi oleh ciri-ciri kedua-dua persekitaran.

Dalam pantulan spekular, sudut tuju dan pantulan sentiasa sama.

Dalam kes ini, indeks biasan bergantung pada sifat-sifat satah dan ciri-ciri cahaya. Pantulan ini boleh didapati di mana-mana sahaja terdapat permukaan licin. Tetapi untuk persekitaran yang berbeza, syarat dan prinsip mungkin berubah.

Jumlah refleksi dalaman

Biasa untuk gelombang bunyi dan elektromagnet. Berlaku pada titik di mana dua persekitaran bertemu. Dalam kes ini, gelombang mesti jatuh dari medium di mana halaju perambatan lebih rendah. Berkenaan dengan cahaya, kita boleh mengatakan bahawa indeks biasan dalam kes ini meningkat dengan banyak.

Jumlah pantulan dalaman adalah ciri-ciri permukaan air.

Sudut tuju pancaran cahaya mempengaruhi sudut biasan. Dengan peningkatan dalam nilainya, keamatan sinar yang dipantulkan meningkat, dan yang dibiaskan berkurangan.Apabila nilai kritikal tertentu dicapai, indeks biasan menurun kepada sifar, yang membawa kepada jumlah pantulan sinar.

Sudut genting dikira secara individu untuk media yang berbeza.

Pantulan cahaya meresap

Pilihan ini dicirikan oleh fakta bahawa apabila ia menyentuh permukaan yang tidak rata, sinaran dipantulkan dalam arah yang berbeza. Cahaya yang dipantulkan hanya berselerak dan kerana ini anda tidak dapat melihat pantulan anda pada permukaan yang tidak rata atau matte. Fenomena resapan sinar diperhatikan apabila ketidakselarasan adalah sama atau lebih besar daripada panjang gelombang.

Dalam kes ini, satu dan satah yang sama boleh memantulkan cahaya atau ultraviolet secara meresap, tetapi pada masa yang sama mencerminkan spektrum inframerah dengan baik. Semuanya bergantung pada ciri-ciri gelombang dan sifat-sifat permukaan.

Pantulan meresap adalah huru-hara kerana ketidakteraturan pada permukaan.

Pantulan terbalik

Fenomena ini diperhatikan apabila sinar, gelombang atau zarah lain dipantulkan kembali, iaitu ke arah sumber. Harta ini boleh digunakan dalam astronomi, sains semula jadi, perubatan, fotografi dan bidang lain. Oleh kerana sistem kanta cembung dalam teleskop, adalah mungkin untuk melihat cahaya bintang yang tidak dapat dilihat dengan mata kasar.

Pantulan belakang boleh dikawal oleh bentuk sfera permukaan reflektif.

Adalah penting untuk mewujudkan keadaan tertentu untuk cahaya kembali ke sumber, ini paling kerap dicapai melalui optik dan arah pancaran sinar. Sebagai contoh, prinsip ini digunakan dalam kajian ultrasound, terima kasih kepada gelombang ultrasonik yang dipantulkan, imej organ yang sedang dikaji dipaparkan pada monitor.

Sejarah penemuan hukum pantulan

Fenomena ini telah diketahui sejak sekian lama.Buat pertama kalinya, pantulan cahaya disebut dalam karya "Katoptrik", yang bermula sejak 200 SM. dan ditulis oleh sarjana Yunani kuno Euclid. Eksperimen pertama adalah mudah, jadi tiada asas teori muncul pada masa itu, tetapi dialah yang menemui fenomena ini. Dalam kes ini, prinsip Fermat untuk permukaan cermin digunakan.

Baca juga

Berapa cepat cahaya bergerak dalam vakum

 

Formula Fresnel

Auguste Fresnel ialah seorang ahli fizik Perancis yang membangunkan beberapa formula yang digunakan secara meluas sehingga kini. Ia digunakan dalam mengira keamatan dan amplitud gelombang elektromagnet yang dipantulkan dan dibiaskan. Pada masa yang sama, mereka mesti melalui sempadan yang jelas antara dua media dengan nilai biasan yang berbeza.

Semua fenomena yang sesuai dengan formula ahli fizik Perancis dipanggil refleksi Fresnel. Tetapi harus diingat bahawa semua undang-undang yang diterbitkan adalah sah hanya apabila media adalah isotropik, dan sempadan di antara mereka adalah jelas. Dalam kes ini, sudut tuju sentiasa sama dengan sudut pantulan, dan nilai pembiasan ditentukan oleh hukum Snell.

Adalah penting apabila cahaya jatuh pada permukaan rata, terdapat dua jenis polarisasi:

1. polarisasi p dicirikan oleh fakta bahawa vektor medan elektromagnet terletak pada satah kejadian.
2. s-polarisasi berbeza daripada jenis pertama kerana vektor keamatan gelombang elektromagnet terletak berserenjang dengan satah di mana kedua-dua kejadian dan pancaran pantulan terletak.

Fresnel menyimpulkan pelbagai formula yang membolehkan anda melakukan semua pengiraan yang diperlukan.

Formula untuk situasi dengan polarisasi berbeza berbeza.Ini disebabkan oleh fakta bahawa polarisasi mempengaruhi ciri-ciri rasuk dan ia dicerminkan dalam cara yang berbeza. Apabila cahaya jatuh pada sudut tertentu, pancaran pantulan boleh terkutub sepenuhnya. Sudut ini dipanggil sudut Brewster, ia bergantung kepada ciri-ciri biasan media di antara muka.

By the way! Rasuk pantulan sentiasa terkutub, walaupun cahaya kejadian tidak terkutub.

Prinsip Huygens

Huygens ialah seorang ahli fizik Belanda yang berjaya memperoleh prinsip yang memungkinkan untuk menggambarkan gelombang dalam apa jua keadaan. Ia adalah dengan bantuan yang paling kerap mereka membuktikan kedua-dua undang-undang refleksi dan hukum pembiasan cahaya.

Ini adalah perwakilan skematik termudah bagi prinsip Huygens.

Dalam kes ini, cahaya difahami sebagai gelombang bentuk rata, iaitu, semua permukaan gelombang adalah rata. Dalam kes ini, permukaan gelombang ialah satu set titik dengan ayunan dalam fasa yang sama.

Perkataannya begini: mana-mana titik di mana gangguan telah datang kemudiannya menjadi sumber gelombang sfera.

Dalam video itu, undang-undang dari fizik gred 8 diterangkan dengan perkataan yang sangat mudah menggunakan grafik dan animasi.

Peralihan Fedorov

Ia juga dipanggil kesan Fedorov-Ember. Dalam kes ini, terdapat anjakan pancaran cahaya dengan jumlah pantulan dalaman. Dalam kes ini, peralihan adalah tidak penting, ia sentiasa kurang daripada panjang gelombang. Disebabkan anjakan ini, pancaran pantulan tidak terletak pada satah yang sama dengan pancaran kejadian, yang bertentangan dengan undang-undang pantulan cahaya.

Diploma untuk penemuan saintifik telah dianugerahkan kepada F.I. Fedorov pada tahun 1980.

Anjakan sisi sinar secara teorinya telah dibuktikan oleh seorang saintis Soviet pada tahun 1955 berkat pengiraan matematik. Bagi pengesahan percubaan kesan ini, ahli fizik Perancis Amber melakukannya sedikit kemudian.

Penggunaan undang-undang dalam amalan

Contoh pantulan cahaya ada di mana-mana.

Undang-undang yang dipersoalkan adalah lebih biasa daripada yang kelihatan. Prinsip ini digunakan secara meluas dalam pelbagai bidang:

1. Cermin adalah contoh paling mudah. Ia adalah permukaan licin yang memantulkan cahaya dan jenis sinaran lain dengan baik. Kedua-dua versi rata dan elemen bentuk lain digunakan, contohnya, permukaan sfera membolehkan objek dialihkan, yang menjadikannya sangat diperlukan sebagai cermin pandang belakang dalam kereta.
2. Pelbagai peralatan optik juga berfungsi kerana prinsip yang dipertimbangkan. Ini termasuk segala-galanya daripada cermin mata, yang terdapat di mana-mana, kepada teleskop berkuasa dengan kanta cembung atau mikroskop yang digunakan dalam perubatan dan biologi.
3. Peranti ultrabunyi juga menggunakan prinsip yang sama. Peralatan ultrabunyi membolehkan pemeriksaan yang tepat. X-ray merambat mengikut prinsip yang sama.
4. ketuhar gelombang mikro - Satu lagi contoh penggunaan undang-undang yang dipersoalkan dalam amalan. Ia juga termasuk semua peralatan yang beroperasi disebabkan oleh sinaran inframerah (contohnya, peranti penglihatan malam).
5. cermin cekung membenarkan lampu suluh dan lampu meningkatkan prestasi. Dalam kes ini, kuasa mentol lampu boleh menjadi lebih kurang daripada tanpa menggunakan elemen cermin.

By the way! Melalui pantulan cahaya, kita melihat bulan dan bintang.

Undang-undang pantulan cahaya menerangkan banyak fenomena semula jadi, dan pengetahuan tentang ciri-cirinya memungkinkan untuk mencipta peralatan yang digunakan secara meluas pada zaman kita.