Dauguma jus supančių objektų – namai, medžiai, jūsų klasės draugai ir pan. – nėra šviesos šaltiniai. Bet tu juos matai. Atsakymas į klausimą "Kodėl taip?" rasite šioje pastraipoje.

Ryžiai. 11.1. Jei nėra šviesos šaltinio, nieko nematyti. Jei yra šviesos šaltinis, matome ne tik patį šaltinį, bet ir objektus, kurie atspindi iš šaltinio sklindančią šviesą.

Išsiaiškinti, kodėl matome kūnus, kurie nėra šviesos šaltiniai

Jau žinote, kad šviesa sklinda tiesia linija vienalytėje skaidrioje terpėje.

Bet kas atsitiks, jei šviesos pluošto kelyje yra kūnas? Dalis šviesos gali prasiskverbti per kūną, jei ji yra skaidri, dalis bus sugerta, o dalis atsispindės nuo kūno. Dalis atsispindėjusių spindulių pataikys į akis, ir mes pamatysime šį kūną (11.1 pav.).

Šviesos atspindžio dėsnių nustatymas

Šviesos atspindžio dėsniams nustatyti panaudosime specialų įrenginį – optinę poveržlę*. Poveržlės centre pritvirtiname veidrodį ir nukreipiame į jį siaurą šviesos spindulį taip, kad ant poveržlės paviršiaus susidarytų šviesi juostelė. Matome, kad nuo veidrodžio atsispindėjęs šviesos spindulys suteikia ir poveržlės paviršių šviesos juostelę (žr. 11.2 pav.).

Kritimo šviesos pluošto kryptis bus nustatyta CO spinduliu (11.2 pav.). Šis spindulys vadinamas krintančiu spinduliu. Atsispindinčio šviesos pluošto kryptis bus nustatyta spinduliu Gerai. Šis spindulys vadinamas atspindėtu spinduliu.

Iš spindulio kritimo taško O brėžiame veidrodžio paviršiui statmeną OB. Atkreipkime dėmesį į tai, kad krintantis spindulys, atsispindėjęs spindulys ir statmenas guli toje pačioje plokštumoje – poveržlės paviršiaus plokštumoje.

Kampas α tarp krintančio pluošto ir statmens, nubrėžto iš kritimo taško, vadinamas kritimo kampu; kampas β tarp atsispindėjusio spindulio ir nurodyto statmens vadinamas atspindžio kampu.

Išmatuodami kampus α ir β galime patikrinti, ar jie lygūs.

Šviesos šaltinį perkėlus išilgai disko krašto, pasikeis šviesos pluošto kritimo kampas ir atitinkamai pasikeis atspindžio kampas, o kiekvieną kartą kritimo kampas ir šviesos atspindžio kampas bus lygūs (11.3 pav.). Taigi, mes nustatėme šviesos atspindžio dėsnius:

Ryžiai. 11.3. Keičiantis šviesos kritimo kampui, keičiasi ir atspindžio kampas. Atspindžio kampas visada lygus kritimo kampui

Ryžiai. 11.5. Šviesos spindulių grįžtamumo demonstravimas: atspindėtas spindulys seka krintančio pluošto kelią

ryžių. 11.6. Priartėję prie veidrodžio, jame matome savo „dvigubą“. Žinoma, ten nėra „dvigubo“ - mes matome savo atspindį veidrodyje

1. Krintantis spindulys, atspindėtas spindulys ir statmenas atspindžio paviršiui, nubrėžtas iš pluošto kritimo taško, yra toje pačioje plokštumoje.

2. Atspindžio kampas lygus kritimo kampui: β = α.

Šviesos atspindžio dėsnius senovės graikų mokslininkas Euklidas nustatė dar III amžiuje prieš Kristų. pr. Kr e.

Kuria kryptimi profesorius turėtų pasukti veidrodį, kad " saulės spindulys»mušė berniuką (11.4 pav.)?

Naudojant veidrodį ant optinės poveržlės, taip pat galima parodyti šviesos spindulių grįžtamumą: jei krintantis spindulys nukreiptas išilgai atspindėtojo kelio, tada atspindėtas spindulys eis krintančio žmogaus keliu (11.5 pav.).

Mes tiriame vaizdą plokščiame veidrodyje

Apsvarstykite, kaip sukuriamas vaizdas plokščiame veidrodyje (11.6 pav.).

Tegul divergentinis šviesos pluoštas nukrenta nuo taškinio šviesos šaltinio S ant plokščio veidrodžio paviršiaus. Iš šio pluošto pasirenkame spindulius SA, SB ir SC. Naudodamiesi šviesos atspindžio dėsniais, konstruojame atspindėtus spindulius LL b BB 1 ir CC 1 (11.7 pav., a). Šie spinduliai eis skirtingu spinduliu. Jei pratęsite juos priešinga kryptimi (už veidrodžio), jie visi susikirs viename taške - S 1, esančiame už veidrodžio.

Jei kai kurie spinduliai, atsispindėję nuo veidrodžio, patenka į jūsų akį, jums atrodys, kad atspindėti spinduliai ateina iš taško S 1, nors iš tikrųjų taške S 1 nėra šviesos šaltinio. Todėl taškas S 1 vadinamas įsivaizduojamu taško S vaizdu. Plokščiasis veidrodis visada suteikia virtualų vaizdą.

Sužinokite, kaip objektas ir jo vaizdas yra veidrodžio atžvilgiu. Norėdami tai padaryti, kreipiamės į geometriją. Apsvarstykite, pavyzdžiui, spindulį SC, kuris krenta ant veidrodžio ir atsispindi nuo jo (11.7 pav., b).

Iš paveikslo matome, kad Δ SOC = Δ S 1 OC yra stačiakampiai trikampiai, turintys bendrą kraštinę CO ir vienodus smailiuosius kampus (nes pagal šviesos atspindžio dėsnį α = β). Iš trikampių lygybės gauname, kad SO \u003d S 1 O, tai yra, taškas S ir jo vaizdas S 1 yra simetriški plokščio veidrodžio paviršiaus atžvilgiu.

Tą patį galima pasakyti ir apie išplėsto objekto vaizdą: objektas ir jo vaizdas yra simetriški plokščio veidrodžio paviršiaus atžvilgiu.

Taigi, mes įdiegėme Bendrosios charakteristikos vaizdai plokščiuose veidrodžiuose.

1. Plokščias veidrodis suteikia virtualų objekto vaizdą.

2. Objekto vaizdas plokščiame veidrodyje ir pats objektas yra simetriški veidrodžio paviršiaus atžvilgiu, o tai reiškia:

1) daikto atvaizdas savo dydžiu prilygsta pačiam objektui;

2) objekto vaizdas yra tokiu pat atstumu nuo veidrodžio paviršiaus kaip ir pats objektas;

3) atkarpa, jungianti tašką ant objekto ir atitinkamą vaizdo tašką, yra statmena veidrodžio paviršiui.

Atskirkite veidrodinį ir difuzinį šviesos atspindį

Vakare, kai kambaryje dega šviesa, matome savo vaizdą lango stiklas. Tačiau užtraukus užuolaidas vaizdas dingsta: savo atvaizdo ant audinio nematysime. Ir kodėl? Atsakymas į šį klausimą susijęs bent su dviem fiziniai reiškiniai.

Pirmasis toks fizinis reiškinys yra šviesos atspindys. Kad atsirastų vaizdas, šviesa turi atsispindėti nuo paviršiaus veidrodiniu būdu: po taškinio šaltinio S sklindančios šviesos veidrodinio atspindžio, atsispindėjusių spindulių tęsinys susikirs viename taške S 1, kuris bus taško S vaizdas (11.8 pav., a). Toks atspindys įmanomas tik nuo labai lygių paviršių. Jie vadinami taip – ​​veidrodiniais paviršiais. Be įprasto veidrodžio, veidrodinių paviršių pavyzdžiai yra stiklas, poliruoti baldai, ramus vandens paviršius ir kt. (11.8 pav., b, c).

Jei šviesa atsispindi nuo grubaus paviršiaus, toks atspindys vadinamas išsklaidytu (difuziniu) (11.9 pav.). Tokiu atveju atsispindėję spinduliai sklinda skirtingomis kryptimis (todėl apšviestą objektą matome iš bet kurios pusės). Akivaizdu, kad šviesą sklaidančių paviršių yra kur kas daugiau nei veidrodinių.

Apsidairykite ir įvardinkite bent dešimt paviršių, kurie išsklaidytai atspindi šviesą.

Ryžiai. 11.8. Spekkulinis šviesos atspindys – tai šviesos atspindys nuo lygaus paviršiaus.

Ryžiai. 11.9. Išsklaidytasis (difuzinis) šviesos atspindys – tai šviesos atspindys nuo grubaus paviršiaus

Antrasis fizinis reiškinys, turintis įtakos gebėjimui matyti vaizdą, yra šviesos sugertis. Juk šviesa atsispindi ne tik nuo fiziniai kūnai, bet ir jų absorbuojamas. Geriausi šviesos atšvaitai yra veidrodžiai: jie gali atspindėti iki 95% krintančios šviesos. Kūnai yra geri šviesos atšvaitai. balta spalva, tačiau juodas paviršius sugeria beveik visą ant jo krentančią šviesą.

Kai rudenį iškrenta sniegas, naktys tampa daug lengvesnės. Kodėl? Mokymasis spręsti problemas

Užduotis. Ant pav. 1 schematiškai pavaizduotas objektas BC ir veidrodis NM. Grafiškai raskite sritį, iš kurios visiškai matomas objekto BC vaizdas.

Fizinės problemos analizė. Norint matyti veidrodyje tam tikro objekto taško vaizdą, būtina, kad bent dalis spindulių, krintančių iš šio taško į veidrodį, atsispindėtų stebėtojo akyje. Akivaizdu, kad jei spinduliai, sklindantys iš kraštutinių objekto taškų, atsispindi į akį, tai iš visų objekto taškų sklindantys spinduliai atsispindi ir į akį.

Sprendimas, rezultatų analizė

1. Sukonstruokime tašką B 1 - taško B atvaizdą plokščiame veidrodyje (2 pav., a). Plotas, kurį riboja veidrodžio paviršius ir spinduliai, atsispindintys nuo kraštinių veidrodžio taškų, bus ta sritis, iš kurios matomas veidrodžio taško B vaizdas B 1.

2. Panašiai sukonstravę taško C atvaizdą C 1, nustatome jo regėjimo plotą veidrodyje (2 pav., b).

3. Stebėtojas gali matyti viso objekto vaizdą tik tada, kai į jo akį patenka spinduliai, duodantys abu vaizdus – B 1 ir C 1 (2 pav., c). Taigi sritis, paryškinta fig. 2, oranžine spalva, yra sritis, iš kurios visiškai matomas objekto vaizdas.

Išanalizuokite gautą rezultatą, dar kartą apsvarstykite Fig. 2 į problemą ir pasiūlyti lengvesnį būdą plokščiame veidrodyje rasti objekto regėjimo sritį. Patikrinkite savo prielaidas dviem būdais nubraižydami kelių objektų matymo lauką.

Apibendrinant

Visi matomi kūnai atspindi šviesą. Kai šviesa atsispindi, įvykdomi du šviesos atspindžio dėsniai: 1) krintantis spindulys, atsispindėjęs spindulys ir statmenas atspindžio paviršiui, nubrėžtas iš pluošto kritimo taško, yra toje pačioje plokštumoje; 2) atspindžio kampas lygus kritimo kampui.

Objekto vaizdas plokščiame veidrodyje yra įsivaizduojamas, savo dydžiu lygus pačiam objektui ir esantis tokiu pat atstumu nuo veidrodžio kaip ir pats objektas.

Atskirkite veidrodinius ir difuzinius šviesos atspindžius. Spekkulinio atspindžio atveju galime pamatyti virtualų objekto vaizdą atspindinčiame paviršiuje; išsklaidyto atspindžio atveju vaizdas nerodomas.

Kontroliniai klausimai

1. Kodėl matome aplinkinius kūnus? 2. Koks kampas vadinamas kritimo kampu? atspindžio kampas? 3. Suformuluokite šviesos atspindžio dėsnius. 4. Kokiu prietaisu galima patikrinti šviesos atspindžio dėsnių pagrįstumą? 5. Kokia yra šviesos spindulių grįžtamumo savybė? 6. Kokiu atveju vaizdas vadinamas įsivaizduojamu? 7. Apibūdinkite objekto vaizdą plokščiame veidrodyje. 8. Kuo skiriasi difuzinis šviesos atspindys nuo veidrodinio?

11 pratimas

1. Mergina stovi 1,5 m atstumu nuo plokščio veidrodžio. Kiek toli jos atspindys nuo merginos? Apibūdink tai.

2. Automobilio vairuotojas, žiūrėdamas į galinio vaizdo veidrodėlį, pamatė sėdintį keleivį galinė sėdynė. Ar šiuo metu keleivis, žiūrėdamas į tą patį veidrodį, gali matyti vairuotoją?

3. Perkelkite paveikslėlį. 1 užrašų knygelėje, kiekvienu atveju sukonstruokite krintantį (arba atspindėtą) spindulį. Pažymėkite kritimo ir atspindžio kampus.

4. Kampas tarp krintančių ir atsispindėjusių spindulių yra 80°. Koks yra spindulio kritimo kampas?

5. Objektas buvo 30 cm atstumu nuo plokščio veidrodžio. Tada objektas buvo perkeltas 10 cm nuo veidrodžio veidrodžio paviršiui statmena kryptimi ir 15 cm lygiagrečiai jam. Koks buvo atstumas tarp objekto ir jo atspindžio? Kuo tai tapo?

6. Jūs judate link veidrodžio vitrinos 4 km/h greičiu. Kaip greitai jūsų atspindys artėja prie jūsų? Kiek sumažės atstumas tarp jūsų ir jūsų atspindžio, kai nueisite 2 m?

7. Nuo ežero paviršiaus atsispindi saulės spindulys. Kampas tarp krintančio spindulio ir horizonto yra du kartus didesnis už kampą tarp krintančio ir atsispindėjusio spindulio. Koks yra spindulio kritimo kampas?

8. Mergina žiūri į nežymiu kampu ant sienos kabantį veidrodį (2 pav.).

1) Sukurkite merginos atspindį veidrodyje.

2) Grafiškai raskite, kokią savo kūno dalį mato mergina; sritis, iš kurios mergina save mato visiškai.

3) Kokie pokyčiai bus stebimi, jei veidrodis palaipsniui bus padengtas nepermatomu ekranu?

9. Naktį, automobilio žibintų šviesoje, vairuotojui atrodo bala ant grindinio tamsus taškasšviesesnio kelio fone. Kodėl?

10. Pav. 3 parodytas spindulių kelias periskope – įtaise, kurio veikimas pagrįstas tiesiu šviesos sklidimu. Paaiškinkite, kaip veikia šis įrenginys. Pasinaudokite papildomais informacijos šaltiniais ir išsiaiškinkite, kur ji naudojama.

LAB Nr. 3

Tema. Šviesos atspindžio tyrimas naudojant plokščią veidrodį.

Tikslas: eksperimentiškai patikrinti šviesos atspindžio dėsnius.

įranga: šviesos šaltinis (žvakė arba elektros lempa ant stovo), plokščias veidrodis, ekranas su plyšiu, keli tušti balti popieriaus lapai, liniuotė, matuoklis, pieštukas.

darbo instrukcijas

pasiruošimas eksperimentui

1. Prieš atlikdami darbus atsiminkite: 1) saugos reikalavimus dirbant su stiklo objektais; 2) šviesos atspindžio dėsniai.

2. Surinkite eksperimentinę sąranką (1 pav.). Už tai:

1) sumontuokite ekraną su anga ant balto popieriaus lapo;

2) judindami šviesos šaltinį, gaukite šviesos juostelę ant popieriaus;

3) tam tikru kampu į šviesos juostą ir statmenai popieriaus lapui pastatykite plokščią veidrodį taip, kad atsispindėjęs šviesos spindulys popieriuje taip pat būtų aiškiai matoma juostelė.

Eksperimentuokite

Griežtai laikykitės saugos nurodymų (žr. vadovėlio lapelį).

1. Gerai pagaląstu pieštuku nubrėžkite liniją išilgai veidrodžio ant popieriaus.

2. Ant popieriaus lapo uždėkite tris taškus: pirmasis – krintančios šviesos pluošto viduryje, antrasis – atsispindėjusios šviesos pluošto viduryje, trečiasis – toje vietoje, kur šviesos spindulys atsitrenkia į veidrodį (2 pav.).

3. Pakartokite aukščiau nurodytus veiksmus dar keletą kartų (įjungta skirtingi lapai popierius), nustatant veidrodį skirtingais kampais į krintančios šviesos spindulį.

4. Keisdami kampą tarp veidrodžio ir popieriaus lapo įsitikinkite, kad tokiu atveju nematysite atsispindėjusio šviesos pluošto.

Eksperimento rezultatų apdorojimas

Už kiekvieną patirtį:

1) sukurti ant veidrodžio krintantį spindulį ir atspindėtą spindulį;

2) per spindulio kritimo tašką nubrėžkite statmeną linijai, nubrėžtai išilgai veidrodžio;

3) Pažymėkite ir išmatuokite šviesos kritimo kampą (α) ir atspindžio kampą (β). Įveskite matavimo rezultatus į lentelę.

Eksperimento ir jo rezultatų analizė

Išanalizuokite eksperimentą ir jo rezultatus. Padarykite išvadą, kurioje nurodykite: 1) koks yra jūsų nustatyto šviesos pluošto kritimo kampo ir jo atspindžio kampo santykis; 2) ar eksperimentų rezultatai buvo visiškai tikslūs, o jei ne, kokios yra klaidos priežastys.

kūrybinė užduotis

Naudojant pav. 3, pagalvokite ir užsirašykite planą, kaip atlikti eksperimentą, siekiant nustatyti kambario aukštį naudojant plokščią veidrodį; nurodyti reikiamą įrangą.

Jei įmanoma, eksperimentuokite.

Užduotis „su žvaigždute“

Dviejų skirtingų laikmenų sąsajoje, jei tai sąsajažymiai viršija bangos ilgį, pasikeičia šviesos sklidimo kryptis: dalis šviesos energijos grįžta į pirmąją terpę, t. atsispindėjo, o dalis prasiskverbia į antrąją terpę ir tuo pačiu lūžo. AO spindulys vadinamas kritimo spindulys, o spindulys OD yra atspindėtas spindulys(žr. 1.3 pav.). Šių spindulių tarpusavio išsidėstymą lemia šviesos atspindžio ir lūžio dėsniai.

Ryžiai. 1.3. Šviesos atspindys ir lūžis.

Kampas α tarp krintančio pluošto ir statmeno sąsajai, atkurtas į paviršių spindulio kritimo taške, vadinamas kritimo kampas.

Kampas γ tarp atsispindėjusio spindulio ir to paties statmens vadinamas atspindžio kampas.

Kiekviena terpė tam tikru mastu (tai yra savaip) atspindi ir sugeria šviesos spinduliuotę. Vertė, kuri charakterizuoja atspindėjimas materijos paviršius vadinamas atspindžio koeficientas. Atspindžio koeficientas parodo, kokia dalis energijos, kurią spinduliuotė atneša į kūno paviršių, yra energija, kurią atspindi spinduliuotė nuneša nuo šio paviršiaus. Šis koeficientas priklauso nuo daugelio veiksnių, pavyzdžiui, nuo spinduliuotės sudėties ir kritimo kampo. Šviesa visiškai atsispindi nuo plona plėvelė sidabras arba skystas gyvsidabris, nusodintas ant stiklo lakšto.

Šviesos atspindžio dėsniai

Šviesos atspindžio dėsnius III amžiuje prieš Kristų eksperimentiškai nustatė senovės graikų mokslininkas Euklidas. Taip pat šie dėsniai gali būti gaunami kaip Huygenso principo pasekmė, pagal kurią kiekvienas terpės taškas, kurį pasiekė perturbacija, yra antrinių bangų šaltinis. Bangos paviršius (bangos frontas) kitą akimirką yra visų antrinių bangų liestinis paviršius. Huygenso principas yra grynai geometrinis.

Plokščioji banga krinta ant lygaus atspindinčio CM paviršiaus (1.4 pav.), tai yra banga, kurios bangų paviršiai yra juostelės.

Ryžiai. 1.4. Huygens konstrukcija.

A 1 A ir B 1 B yra krintančios bangos spinduliai, AC – šios bangos bangos paviršius (arba bangos frontas).

Ate bangos frontas iš taško C jis judės laiku t į tašką B, iš taško A antrinė banga sklis pusrutuliu iki atstumo AD = CB, nes AD = vt ir CB = vt, kur v yra bangos sklidimo greitis.

Atsispindėjusios bangos bangos paviršius yra tiesi linija BD, liečianti pusrutulius. Be to, bangos paviršius judės lygiagrečiai sau atspindėtų spindulių AA 2 ir BB 2 kryptimi.

Statieji trikampiai ΔACB ir ΔADB turi bendrą hipotenuzę AB ir lygias kojeles AD = CB. Todėl jie yra lygūs.

Kampai CAB = α ir DBA = γ yra lygūs, nes tai kampai su viena kitai statmenomis kraštinėmis. O iš trikampių lygybės išplaukia, kad α = γ.

Iš Huygenso konstrukcijos taip pat matyti, kad krintantys ir atsispindėję spinduliai yra toje pačioje plokštumoje su statmenu paviršiui, atkurtu spindulio kritimo taške.

Atvirkščiai šviesos spindulių krypčiai galioja atspindžio dėsniai. Dėl šviesos spindulių eigos grįžtamumo matome, kad spindulys, sklindantis atspindėtojo keliu, atsispindi krintančiojo keliu.

Dauguma kūnų tik atspindi juos patekusią spinduliuotę, tačiau nėra šviesos šaltinis. Apšviesti objektai matomi iš visų pusių, nes šviesa nuo jų paviršiaus atsispindi įvairiomis kryptimis, sklaidosi. Šis reiškinys vadinamas difuzinis atspindys arba difuzinis atspindys. Iš visų šiurkščių paviršių atsiranda difuzinis šviesos atspindys (1.5 pav.). Norint nustatyti tokio paviršiaus atspindėto pluošto kelią, spindulio kritimo taške nubrėžiama paviršiaus liestinė, šios plokštumos atžvilgiu nubrėžiami kritimo ir atspindžio kampai.

Ryžiai. 1.5. Išsklaidytas šviesos atspindys.

Pavyzdžiui, 85% baltos šviesos atsispindi nuo sniego paviršiaus, 75% nuo balto popieriaus, 0,5% nuo juodo aksomo. Išsklaidytas šviesos atspindys nesukelia diskomfortasžmogaus akyje, priešingai nei veidrodyje.

- tai kai ant lygaus paviršiaus tam tikru kampu krintantys šviesos spinduliai atsispindi daugiausia viena kryptimi (1.6 pav.). Atspindintis paviršius šiuo atveju vadinamas veidrodis(arba veidrodinis paviršius). Veidrodiniai paviršiai gali būti laikomi optiškai lygiais, jei ant jų esančių nelygumų ir nehomogeniškumo dydžiai neviršija šviesos bangos ilgio (mažiau nei 1 μm). Tokiems paviršiams yra įvykdytas šviesos atspindžio dėsnis.

Ryžiai. 1.6. Veidrodinis šviesos atspindys.

plokščias veidrodis yra veidrodis, kurio atspindintis paviršius yra plokštuma. Plokščias veidrodis leidžia matyti priešais esančius objektus, o šie objektai tarsi yra už veidrodžio plokštumos. IN geometrinė optika kiekvienas šviesos šaltinio S taškas laikomas besiskiriančio spindulių pluošto centru (1.7 pav.). Toks spindulių pluoštas vadinamas homocentriškas. Taško S vaizdas optiniame įrenginyje yra homocentrinio atspindėto ir lūžusio spindulių pluošto įvairiose terpėse centras S'. Jei šviesa išsklaidyta paviršiais įvairūs kūnai, atsitrenkia į plokščią veidrodį, o tada, atsispindėdamas nuo jo, patenka į stebėtojo akį, tada veidrodyje matomi šių kūnų vaizdai.

Ryžiai. 1.7. Vaizdas, sukurtas plokščiu veidrodžiu.

Vaizdas S' vadinamas tikruoju, jei patys atspindėti (lūžę) spinduliai susikerta taške S'. Vaizdas S' vadinamas įsivaizduojamu, jei jame susikerta ne patys atspindėti (lūžę) spinduliai, o jų tęsiniai. Šviesos energija į šį tašką neįeina. Ant pav. 1.7 parodytas šviečiančio taško S vaizdas, kuris pasirodo plokščio veidrodžio pagalba.

Spindulys SO krenta ant veidrodžio KM 0° kampu, todėl atspindžio kampas yra 0°, o šis spindulys po atspindžio eina taku OS. Iš visos spindulių rinkinio, krentančio iš taško S į plokščią veidrodį, pasirenkame spindulį SO 1.

Spindulis SO 1 krenta ant veidrodžio kampu α ir atsispindi kampu γ (α = γ ). Jei tęsime atspindėtus spindulius už veidrodžio, tada jie susilies taške S 1, kuris yra įsivaizduojamas taško S vaizdas plokščiame veidrodyje. Taigi žmogui atrodo, kad spinduliai išeina iš taško S 1, nors iš tikrųjų spindulių, išeinančių iš šio taško ir patenkančių į akį, nėra. Taško S 1 vaizdas yra simetriškai šviesiausiam taškui S KM veidrodžio atžvilgiu. Įrodykime tai.

Spindulis SB, krentantis į veidrodį 2 kampu (1.8 pav.), pagal šviesos atspindžio dėsnį, atsispindi 1 = 2 kampu.

Ryžiai. 1.8. Atspindys iš plokščio veidrodžio.

Iš pav. 1.8 matyti, kad kampai 1 ir 5 yra lygūs – kaip vertikalūs. Kampų suma 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Todėl kampai 3 = 4 ir 2 = 5.

Stačiakampiai trikampiai ΔSOB ir ΔS 1 OB turi bendrą koją OB ir lygius smailius kampus 3 ir 4, todėl šie trikampiai yra lygūs šone ir du kampai, esantys šalia kojos. Tai reiškia, kad SO = OS 1, tai yra, taškas S 1 yra simetriškai taškui S veidrodžio atžvilgiu.

Norint rasti objekto AB vaizdą plokščiame veidrodyje, užtenka nuleisti statmenis nuo kraštinių objekto taškų iki veidrodžio ir, tęsiant juos už veidrodžio, už jo atidėti atstumą, lygų atstumui nuo veidrodžio iki kraštinio objekto taško (1.9 pav.). Šis vaizdas bus įsivaizduojamas ir viduje gyvenimo dydis. Išsaugomi objektų matmenys ir santykinė padėtis, tačiau tuo pat metu veidrodyje kairioji ir dešinioji pusė vaizdai yra apversti, palyginti su pačiu objektu. Šviesos spindulių, patenkančių į plokščią veidrodį po atspindžio, lygiagretumas taip pat nėra sutrikdytas.

Ryžiai. 1.9. Objekto vaizdas plokščiame veidrodyje.

Inžinerijoje dažnai naudojami veidrodžiai su sudėtingu lenktu atspindinčiu paviršiumi, pavyzdžiui, sferiniai veidrodžiai. sferinis veidrodis- tai kūno paviršius, kuris yra sferinio segmento formos ir atspindi šviesą. Pažeidžiamas spindulių lygiagretumas atsispindėjus nuo tokių paviršių. Veidrodis vadinamas įgaubtas jei spinduliai atsispindi nuo vidinis paviršius sferinis segmentas. Lygiagretūs šviesos spinduliai po atspindžio nuo tokio paviršiaus surenkami viename taške, todėl įgaubtas veidrodis vadinamas susibūrimas. Jei spinduliai atsispindės nuo išorinio veidrodžio paviršiaus, tai atsispindės išgaubtas. Lygiagretūs šviesos spinduliai sklaidosi skirtingos pusės, Štai kodėl išgaubtas veidrodis paskambino išsibarstymas.

Reikia pažymėti, kad vaizdas, kurį matome kitoje veidrodžio pusėje, yra sukurtas ne pačių spindulių, o jų minties tęsinio. Toks vaizdas vadinamas įsivaizduojamas. Tai galima pamatyti akimis, bet jo neįmanoma pamatyti ekrane, nes jį sukūrė ne spinduliai, o jų mintis.

Atspindint taip pat laikomasi trumpiausios šviesos sklidimo trukmės principo. Kad po atspindžio patektų į stebėtojo akį, šviesa turi ateiti tiksliai taip, kaip jai nurodo atspindžio dėsnis. Būtent tokiu keliu skleisdama šviesa praleis savo kelyje mažiausiai laiko visų galimų variantų.

Šviesos lūžio dėsnis

Kaip jau žinome, šviesa gali sklisti ne tik vakuume, bet ir kitose skaidriose terpėse. Tokiu atveju šviesa patirs refrakcija. Pereinant iš ne tokios tankios terpės į tankesnę, šviesos spindulys lūžio metu prispaudžiamas prie statmeno, nubrėžto iki kritimo taško, o pereinant iš tankesnės terpės į mažiau tankią – atvirkščiai: nukrypsta nuo statmenos.

Yra du lūžio dėsniai:

Kritantis spindulys, lūžęs spindulys ir statmenas, nubrėžtas į kritimo tašką, yra toje pačioje plokštumoje.

2. Kritimo ir lūžio kampų sinusų santykis lygus atvirkštiniam lūžio rodiklių santykiui:

nuodėmė a = n2

sin g n1

Įdomus yra šviesos pluošto perėjimas per trikampę prizmę. Tokiu atveju bet kuriuo atveju yra spindulio nuokrypis, praėjęs per prizmę nuo pradinės krypties:

Skirtingi skaidrūs kūnai turi skirtingus lūžio rodiklius. Dujų atveju jis labai mažai skiriasi nuo vieneto. Didėjant slėgiui, jis didėja, todėl dujų lūžio rodiklis taip pat priklauso nuo temperatūros. Prisiminkite, kad jei pažvelgsite į tolimus objektus per karštą orą, kylantį iš ugnies, pamatysime, kad viskas, kas yra tolumoje, atrodo kaip siūbuojanti migla. Skysčiuose lūžio rodiklis priklauso ne tik nuo paties skysčio, bet ir nuo jame ištirpusių medžiagų koncentracijos. Žemiau yra nedidelė kai kurių medžiagų lūžio rodiklių lentelė.

Visiškas vidinis šviesos atspindys.

šviesolaidis

Reikia pažymėti, kad šviesos spindulys, sklindantis erdvėje, turi grįžtamumo savybę. Tai reiškia, kad tuo keliu, kuriuo spindulys sklinda nuo šaltinio erdvėje, jis eis tuo pačiu keliu atgal, jei šaltinis ir stebėjimo taškas bus sukeisti.

Įsivaizduokite, kad šviesos spindulys sklinda iš optiškai tankesnės terpės į optiškai mažiau tankią. Tada, pagal lūžio dėsnį, jis turi išeiti lūžio metu, nukrypdamas nuo statmens. Apsvarstykite spindulius, sklindančius iš taškinio šviesos šaltinio, esančio optiškai tankesnėje terpėje, pavyzdžiui, vandenyje.

Iš šio paveikslo matyti, kad pirmasis spindulys krinta į sąsają statmenai. Šiuo atveju spindulys nuo pradinės krypties nenukrypsta. Dažnai jo energija atsispindi sąsajoje ir grąžinama į šaltinį. Likusi jo energija išeina. Likę spinduliai iš dalies atsispindi, iš dalies užgęsta. Didėjant kritimo kampui, didėja ir lūžio kampas, kuris atitinka lūžio dėsnį. Bet kai kritimo kampas įgauna tokią reikšmę, kad pagal lūžio dėsnį pluošto išėjimo kampas turėtų būti 90 laipsnių, tada spindulys visiškai nepasieks paviršiaus: visa 100% pluošto energijos atsispindės nuo sąsajos. Visi kiti spinduliai, patenkantys į sąsają didesniu kampu nei šis, visiškai atsispindės nuo sąsajos. Šis kampas vadinamas ribinis kampas, o reiškinys vadinamas visiškas vidinis atspindys. Tai yra, sąsaja Ši byla veikia kaip tobulas veidrodis. Ribinio kampo vertė su vakuumu arba oru gali būti apskaičiuojama pagal formulę:

Nuodėmė balandis = 1/nČia n yra tankesnės terpės lūžio rodiklis.

Visiško vidinio atspindžio reiškinys plačiai naudojamas įvairiuose optiniuose įrenginiuose. Visų pirma, jis naudojamas įrenginyje ištirpusių medžiagų koncentracijai vandenyje nustatyti (refraktometras). Ten išmatuojamas viso vidinio atspindžio ribinis kampas, pagal kurį nustatomas lūžio rodiklis, o vėliau iš lentelės nustatoma ištirpusių medžiagų koncentracija.

Visiško vidinio atspindžio reiškinys ypač ryškus šviesolaidžiuose. Žemiau esančiame paveikslėlyje parodytas vienas stiklo pluošto skyrius:

Paimkime ploną stiklo pluoštą ir paleiskite šviesos spindulį į vieną iš galų. Kadangi pluoštas yra labai plonas, bet koks pluoštas, patekęs į pluošto galą, kris ant jo šoninio paviršiaus kampu, kuris žymiai viršija ribinį kampą ir bus visiškai atspindėtas. Taigi įeinantis spindulys pakartotinai atsispindės nuo šoninio paviršiaus ir išeis iš priešingo galo su nedideliu nuostoliu arba be jo. Iš išorės atrodys taip, tarsi priešingas pluošto galas ryškiai šviečia. Be to, visai nebūtina, kad stiklo pluoštas būtų tiesus. Jis gali lenktis, kaip jums patinka, ir jokie lenkimai neturės įtakos šviesos sklidimui per pluoštą.

Šiuo atžvilgiu mokslininkai sugalvojo: kas būtų, jei imtume ne vieną skaidulą, o visą jų krūvą. Tačiau tuo pačiu metu būtina, kad visi pluoštai pluošte būtų griežtai tarpusavyje susiję ir abiejose pluošto pusėse visų pluoštų galai būtų toje pačioje plokštumoje. Ir jei tuo pačiu metu vaizdas į vieną pluošto galą uždedamas naudojant objektyvą, tada kiekvienas pluoštas atskirai perduos vieną mažą vaizdo dalelę į priešingą pluošto galą. Visi kartu priešingame pluošto gale esantys pluoštai atkurs tą patį vaizdą, kurį sukūrė objektyvas. Be to, vaizdas bus natūralioje šviesoje. Taip buvo sukurtas įrenginys, vėliau pavadintas fibrogastroskopas. Su šiuo prietaisu galite ištirti vidinį skrandžio paviršių nedarydami chirurginė intervencija. Per stemplę į skrandį įvedamas fibrogastroskopas ir tiriamas vidinis skrandžio paviršius. Iš esmės šiuo prietaisu iš vidaus galima apžiūrėti ne tik skrandį, bet ir kitus organus. Šis prietaisas naudojamas ne tik medicinoje, bet ir įvairiose technikos srityse, tiriant nepasiekiamas vietas. O tuo pačiu ir pats diržas gali turėti visokių įlinkimų, kurie šiuo atveju niekaip neįtakoja vaizdo kokybės. Vienintelis šio įrenginio trūkumas yra rastrinė vaizdo struktūra: tai yra, vaizdas susideda iš atskirų taškų. Kad vaizdas būtų ryškesnis, reikia turėti dar daugiau stiklo pluošto, o jie turi būti dar plonesni. Ir tai žymiai padidina įrenginio kainą. Bet toliau tobulėjant techninėms galimybėms Ši problema netrukus bus išspręsta.

Objektyvas

Pirmiausia pažiūrėkime į objektyvą. Objektyvas yra skaidrus korpusas apribotas arba dviem sferiniais paviršiais, arba sferiniu paviršiumi ir plokštuma.

Apsvarstykite skerspjūvio lęšius. Lęšis sulenkia pro jį einantį šviesos spindulį. Jei spindulys, praėjęs pro objektyvą, bus surinktas taške, tada toks lęšis vadinamas rinkimas. Jei krintantis lygiagretus šviesos spindulys išsiskiria, praėjęs pro lęšį, tai toks lęšis vadinamas išsibarstymas.

Konverguojantys ir besiskiriantys lęšiai ir jų konvencijas:

Iš šio paveikslo matyti, kad visi lygiagrečiai lęšiui krintantys spinduliai susilieja viename taške. Šis taškas vadinamas sutelkti dėmesį(F) lęšiai. Atstumas nuo židinio iki paties objektyvo vadinamas židinio nuotolis lęšius. Jis matuojamas SI vienetais metrais. Tačiau yra ir kitas objektyvą apibūdinantis vienetas. Ši vertė vadinama optine galia ir yra židinio nuotolio atvirkštinė vertė ir vadinama dioptrijų. (Dp). Žymima raide D. D = 1/F. Konverguojančio objektyvo optinės galios vertė turi pliuso ženklą. Jei lęšį veikia šviesa, atsispindėjusi nuo kokio nors išplėstinio objekto, tada kiekvienas objekto elementas bus rodomas plokštumoje, einančioje per židinį vaizdo pavidalu. Tai apvers vaizdą. Kadangi šis vaizdas bus sukurtas pačių spindulių, jis bus vadinamas galioja.

Šis reiškinys naudojamas šiuolaikiniuose fotoaparatuose. Tikrasis vaizdas sukuriamas ant fotojuostos.

Skirstantis lęšis veikia priešingai nei susiliejantis lęšis. Jei lygiagretus šviesos spindulys krinta ant jo išilgai normalaus, tada, praėjus pro objektyvą, šviesos spindulys išsiskirs taip, tarsi visi spinduliai išeitų iš kokio nors įsivaizduojamo taško, esančio kitoje objektyvo pusėje. Šis taškas vadinamas įsivaizduojamu židiniu, o židinio nuotolis bus su minuso ženklu. Vadinasi, optinė galia toks objektyvas taip pat bus išreikštas dioptrijomis, bet jo reikšmė bus su minuso ženklu. Žiūrint aplinkinius objektus per besiskiriantį objektyvą, visi pro objektyvą matomi objektai bus mažesni.

Šviesa yra svarbi mūsų gyvenimo dalis. Be jo gyvybė mūsų planetoje neįmanoma. Tuo pačiu metu daugelis su šviesa susijusių reiškinių šiandien aktyviai naudojami įvairiose žmogaus veiklos srityse – nuo ​​elektros prietaisų gamybos iki erdvėlaivių. Vienas iš pagrindinių fizikos reiškinių yra šviesos atspindys.

šviesos atspindys

Mokykloje mokomasi šviesos atspindžio dėsnio. Ką reikia žinoti apie jį ir dar daugiau Naudinga informacija mūsų straipsnis gali jums pasakyti.

Žinių apie šviesą pagrindai

Paprastai fizinės aksiomos yra vienos iš labiausiai suprantamų, nes jos turi vizualinį pasireiškimą, kurį galima lengvai stebėti namuose. Šviesos atspindžio dėsnis reiškia situaciją, kai šviesos spinduliai, susidūrę su skirtingais paviršiais, keičia kryptį.

Pastaba! Lūžio riba žymiai padidina tokį parametrą kaip bangos ilgis.

Spindulių lūžio metu dalis jų energijos grįš į pirminę terpę. Kai kurie spinduliai prasiskverbia į kitą terpę, stebima jų lūžimas.
Norėdami suprasti visus šiuos fizinius reiškinius, turite žinoti atitinkamą terminiją:

• šviesos energijos srautas fizikoje apibrėžiamas kaip krintantis, kai atsitrenkia į dviejų medžiagų sąsają;
• dalis šviesos energijos, kuri tam tikroje situacijoje grįžta į pirminę terpę, vadinama atspindėta;

Pastaba! Yra keletas atspindžio taisyklės formuluočių. Nesvarbu, kaip jį suformuluosite, jis vis tiek apibūdins santykinę atspindėtų ir krintančių spindulių padėtį.

• kritimo kampas. Tai reiškia kampą, susidarantį tarp laikmenos ribos statmenos linijos ir į ją krentančios šviesos. Jis nustatomas spindulio kritimo taške;

Spindulio kampai

• atspindžio kampas. Jis susidaro tarp atspindėto pluošto ir statmenos linijos, kuri buvo atkurta jo kritimo taške.

Be to, būtina žinoti, kad šviesa homogeninėje terpėje gali sklisti išskirtinai tiesia linija.

Pastaba! Skirtingos terpės gali skirtingai atspindėti ir sugerti šviesos spinduliuotę.

Iš čia atsiranda atspindžio koeficientas. Tai vertybė, apibūdinanti objektų ir medžiagų atspindėjimą. Tai reiškia, kiek spinduliuotės, kurią šviesos srautas atneša į terpės paviršių, bus energijos, kuri atsispindės nuo jos. Šis santykis priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant didžiausia vertė turi radiacijos sudėtį ir kritimo kampą.
Visiškas šviesos srauto atspindys stebimas, kai spindulys patenka į medžiagas ir objektus, turinčius atspindintį paviršių. Pavyzdžiui, spindulio atspindį galima stebėti, kai jis atsitrenkia į stiklą, skystą gyvsidabrį ar sidabrą.

Nedidelė istorinė ekskursija

Šviesos lūžio ir atspindžio dėsniai susiformavo ir susisteminti dar III a. pr. Kr e. Juos sukūrė Euklidas.

Visi dėsniai (lūžis ir atspindys), susiję su šiuo fizikiniu reiškiniu, buvo nustatyti eksperimentiškai ir gali būti lengvai patvirtinti Huygenso geometriniu principu. Pagal šį principą bet kuris terpės taškas, kurį gali pasiekti trikdžiai, veikia kaip antrinių bangų šaltinis.
Pažvelkime atidžiau į šiandien galiojančius įstatymus.

Įstatymai yra visko pagrindas

Šviesos srauto atspindžio dėsnis apibrėžiamas kaip fizikinis reiškinys, kurio metu šviesa, nukreipta iš vienos terpės į kitą, jų ruože, dalinai grąžinama atgal.

Šviesos atspindys sąsajoje

Žmogaus vizualinis analizatorius šviesą stebi tuo metu, kai iš jos šaltinio sklindantis spindulys patenka į akies obuolį. Esant situacijai, kai kūnas neveikia kaip šaltinis, vizualinis analizatorius gali suvokti spindulius iš kito šaltinio, kurie atsispindi nuo kūno. Tokiu atveju šviesos spinduliuotė, patenkanti į objekto paviršių, gali pakeisti jo tolesnio sklidimo kryptį. Dėl to šviesą atspindintis kūnas veiks kaip jos šaltinis. Kai atsispindės, dalis srauto grįš į pirmąją terpę, iš kurios ji buvo iš pradžių nukreipta. Čia jį atspindintis kūnas taps jau atspindėto srauto šaltiniu.
Yra keli šio fizinio reiškinio dėsniai:

• pirmas dėsnis sako: atspindintis ir krintantis spindulys kartu su statmena linija, atsirandančia sąsajoje tarp terpių, taip pat atkurtame šviesos srauto kritimo taške, turi būti toje pačioje plokštumoje;

Pastaba! Tai reiškia, kad plokštuminė banga krinta ant atspindinčio objekto ar medžiagos paviršiaus. Jo bangų paviršiai yra dryžiai.

Pirmasis ir antrasis dėsniai

• antrasis dėsnis. Jo formuluotė yra tokia: šviesos srauto atspindžio kampas bus lygus kritimo kampui. Taip yra dėl to, kad jie turi viena kitai statmenas puses. Atsižvelgiant į trikampių lygybės principus, tampa aišku, iš kur atsiranda ši lygybė. Taikant šiuos principus nesunku įrodyti, kad šie kampai yra toje pačioje plokštumoje su nubrėžta statmena linija, kuri buvo atkurta ties dviejų medžiagų atsiskyrimo riba šviesos pluošto kritimo taške.

Šie du optinės fizikos dėsniai yra pagrindiniai. Be to, jie taip pat galioja sijai, kuri juda atgal. Dėl spindulio energijos grįžtamumo srautas, sklindantis anksčiau atsispindėjusio spindulio keliu, atsispindės panašiai, kaip ir krintančio.

Atspindžio dėsnis praktikoje

Galima patikrinti šio įstatymo įgyvendinimą praktikoje. Norėdami tai padaryti, turite nukreipti ploną spindulį į bet kurį atspindintį paviršių. Tam tikslui puikiai tiks lazerinis žymeklis ir įprastas veidrodis.

Įstatymo poveikis praktikoje

Nukreipkite lazerinį žymeklį į veidrodį. Kaip rezultatas lazerio spindulys atšoka nuo veidrodžio ir sklinda toliau duota kryptis. Tokiu atveju krintančio ir atsispindėjusio spindulio kampai bus lygūs net ir normaliai žiūrint į juos.

Pastaba! Šviesa nuo tokių paviršių atsispindės buku kampu ir sklis žemu keliu, kuris yra pakankamai arti paviršiaus. Tačiau spindulys, kuris kris beveik vertikaliai, atsispindės ūmiu kampu. Tuo pačiu tolimesnis jo kelias bus beveik panašus į krintantį.

Kaip matome, Pagrindinė mintis šią taisyklę yra tai, kad kampai turi būti matuojami nuo statmenos paviršiui šviesos srauto kritimo taške.

Pastaba! Šis dėsnis paklūsta ne tik šviesai, bet ir bet kokioms elektromagnetinėms bangoms (mikrobangų, radijo, rentgeno bangoms ir kt.).

Difuzinio atspindžio ypatybės

Daugelis objektų gali atspindėti tik jų paviršių patenkančią šviesos spinduliuotę. Gerai apšviesti objektai yra aiškiai matomi iš skirtingų krypčių, nes jų paviršius atspindi ir išsklaido šviesą skirtingomis kryptimis.

difuzinis atspindys

Šis reiškinys vadinamas difuziniu (difuziniu) atspindžiu. Šis reiškinys susidaro, kai spinduliuotė patenka į įvairius šiurkščius paviršius. Jo dėka mes galime atskirti objektus, kurie neturi galimybės skleisti šviesos. Jeigu šviesos spinduliuotės sklaida lygi nuliui, tai šių objektų nematysime.

Pastaba! Išsklaidytas atspindys nesukelia žmogui diskomforto.

Diskomforto nebuvimas paaiškinamas tuo, kad ne visas pasaulis, anot aukščiau taisyklė, grįžta į pirminę aplinką. Be to, šis parametras skirtingi paviršiai bus kitaip:

• šalia sniego - atsispindi apie 85% spinduliuotės;
• baltam popieriui - 75%;
• juodam ir veliūrui - 0,5%.

Jei atspindys atsiranda nuo grubių paviršių, šviesa bus nukreipta viena į kitą atsitiktinai.

Veidrodinės savybės

Šviesos spinduliuotės atspindys skiriasi nuo anksčiau aprašytų situacijų. Taip yra dėl to, kad srautui nukritus ant lygaus paviršiaus tam tikru kampu, jie atsispindės ta pačia kryptimi.

Veidrodinis atspindys

Šį reiškinį galima lengvai atkurti naudojant įprastą veidrodį. Kai nukreipia veidrodį į saulės spinduliai, jis veiks kaip puikus atspindintis paviršius.

Pastaba! KAM veidrodiniai paviršiai galima priskirti visa linija tel. Pavyzdžiui, į šią grupę įeina visi lygūs optiniai objektai. Tačiau toks parametras kaip šių objektų nelygumų ir nehomogeniškumo dydis bus mažesnis nei 1 mikronas. Šviesos bangos ilgis yra maždaug 1 µm.

Visi tokie veidrodį atspindintys paviršiai paklūsta anksčiau aprašytiems dėsniams.

Teisės panaudojimas technikoje

Šiandien technikoje dažnai naudojami veidrodžiai arba veidrodiniai objektai su lenktu atspindinčiu paviršiumi. Tai yra vadinamieji sferiniai veidrodžiai.
Tokie objektai yra kūnai, turintys sferinio segmento formą. Tokiems paviršiams būdingas spindulių lygiagretumo pažeidimas.
Įjungta Šis momentas Yra dviejų tipų sferiniai veidrodžiai:

• įgaubtas. Jie gali atspindėti šviesos spinduliuotę iš savo sferos segmento vidinio paviršiaus. Atsispindėję spinduliai čia surenkami viename taške. Todėl jie dažnai dar vadinami „rinkėjais“;

įgaubtas veidrodis

• išgaubtas. Tokiems veidrodžiams būdingas spinduliuotės atspindys nuo išorinio paviršiaus. Jo metu vyksta sklaida į šonus. Dėl šios priežasties tokie objektai vadinami „sklaidymu“.

išgaubtas veidrodis

Šiuo atveju yra keletas spindulių elgesio variantų:

• dega beveik lygiagrečiai paviršiui. Esant tokiai situacijai, jis tik šiek tiek paliečia paviršių ir atsispindi labai buku kampu. Tada jis eina gana žema trajektorija;
• krentant atgal spinduliai atstumiami smailiu kampu. Šiuo atveju, kaip minėjome aukščiau, atspindėtas spindulys seks keliu, labai arti krintančiojo.

Kaip matote, įstatymas yra vykdomas visais atvejais.

Išvada

Šviesos spinduliuotės atspindžio dėsniai mums labai svarbūs, nes jie yra esminiai fizikiniai reiškiniai. Jie rado platų pritaikymą įvairiose sritysežmogaus veikla. Optikos pagrindų studijos vyksta m vidurinė mokykla, kas dar kartą įrodo tokių pagrindinių žinių svarbą.

Kaip patiems pasidaryti angelo akis vazai?

paviršiaus šviesos spindulys (3.1 pav.) (`vecS_1` – vektorius, nukreiptas išilgai krintančio pluošto). Taške 'O', kur spindulys remiasi į plokštumą, statome į plokštumą išorės normalus "vecN" (t. y. statmenas) ir galiausiai per spindulį "vecS_1" ir įprastą "vecN" nubrėžkite plokštumą "P". Šis lėktuvas vadinamas paplitimo plokštuma. Kad ir iš kokios medžiagos sudarytų mūsų pasirinktas paviršius, tam tikra krintančios spinduliuotės dalis bus atspindėta. Kuria kryptimi eis atspindėtas spindulys „vecS_2“?

Būtų keista, jei ji nukryptų nuo kritimo plokštumos, pavyzdžiui, į dešinę arba į kairę: juk erdvės savybės abiejose šios plokštumos pusėse yra vienodos. Laimei, taip neatsitinka.

Aštrus kampas tarp spindulio „vecS_1“ ir išorinio normalaus „vecN“ vadinamas kritimo kampu. Pažymėkime šį kampą simboliu `varphi_1`. Aštrus kampas, kurį sudaro atspindėtas spindulys `vecS_2` ir normalus (žymime jį `varphi_2`), vadinamas atspindžio kampu. Daugybė stebėjimų ir matavimų leidžia suformuluoti tokį geometrinės optikos postulatą:

3 postulatas

Krintantis spindulys "vecS_1", normalus "vecN" ir atspindėtas spindulys "vecS_2" visada yra toje pačioje plokštumoje, vadinamoje kritimo plokštuma. Atspindžio kampas lygus kritimo kampui, t.y.

`varphi_2=varphi_1`. (3.1)

Pateikiame dar vieną apibrėžimą. Kampas "delta", sudarytas tęsiant pluoštą, krintantį ant plokščio veidrodžio, ir spindulio, atsispindėjusio nuo veidrodžio, bus vadinamas nukreipimo kampu. Nukrypimo kampas visada yra mažesnis arba lygus „180^@“. Nuokrypio kampo sąvoką galima interpretuoti daug plačiau. Toliau tai vadinsime kampu, kurį sudaro spindulio, patenkančio į savavališką optinę sistemą, tęsinys ir spinduliui, išeinančiam iš šios sistemos.

Nustatykite spindulio, krentančio į plokštuminį veidrodį, nukrypimo kampą. Kritimo kampas `varphi_1=30^@`.

Kampas „alfa“, kurį sudaro krintantys ir atspindėti spinduliai, yra lygus kritimo ir atspindžio kampų sumai, t. y. „alfa=60^@“. „Alfa“ ir „delta“ kampai yra gretimi. Vadinasi,

„delta=180^@-60^@=120^@“.

Lygus paviršius, atspindintis beveik visą ant jo patenkančią spinduliuotę, vadinamas veidrodiniu paviršiumi. Tai kelia klausimą: kodėl „beveik viskas“, o ne „viskas“? Atsakymas paprastas: tobuli veidrodžiai gamtoje nepasitaiko. Pavyzdžiui, veidrodžiai, kuriuos sutinkate kasdieniame gyvenime, atspindi iki "90%" krentančios šviesos, o likę "10%" iš dalies praeina ir iš dalies sugeria.

Šiuolaikiniuose lazeriuose naudojami veidrodžiai, atspindintys iki `99%` spinduliuotės ir net daugiau (nors ir gana siaurame spektro regione, bet apie tai pakalbėsime, kai būsite 11 klasėje). Tokiems veidrodžiams gaminti buvo sukurta visa mokslinė teorija ir organizuota speciali gamyba.

Grynas skaidrus vanduo taip pat atspindi dalį radiacijos, patenkančios į jo paviršių. Kai šviesa krinta išilgai normalios linijos į paviršių, atsispindi šiek tiek mažiau nei `2 %` krintančios spinduliuotės energijos. Didėjant kritimo kampui, didėja atspindėtos spinduliuotės dalis. Kritimo kampu, artimu „90^@“ ( slenkantis kritimas), atsispindi beveik visa „100 %“ kritusios energijos.

Trumpai paliesime dar vieną klausimą. Nėra idealiai lygių paviršių. Kai pakanka didelis padidinimas Veidrodžio paviršiuje matosi mikroįtrūkimai, drožlės, nelygumai, kurių plokštuma yra pasvirusi veidrodžio plokštumos atžvilgiu. Kuo daugiau nelygumų, tuo blankiau atrodo daiktų atspindys veidrodyje. Paviršius baltas Rašomasis popierius taip stipriai išmargintas mikroskopiniais nelygumais, kad praktiškai neatspindi jokio atspindžio. Sakoma, kad toks paviršius atspindi difuziškai t.y., skirtingos mažytės popieriaus paviršiaus sritys atspindi šviesą skirtingomis kryptimis. Bet toks paviršius aiškiai matomas iš skirtingos vietos. Apskritai, dauguma objektų atspindi šviesą difuziškai. Kaip ekranai naudojami difuziniai atspindintys paviršiai.

Tačiau iš popieriaus galima gauti veidrodinį ryškių objektų vaizdą. Norėdami tai padaryti, turite pažvelgti į popieriaus paviršių beveik išilgai jo paviršiaus. Geriausia stebėti švytinčios lemputės ar Saulės atspindį. Atlik šį eksperimentą!

Konstruojant kokio nors taško `S` atvaizdą plokščiame veidrodyje, būtina naudoti, pagal bent jau,du savavališkas spindulys. Statybos technika aiškiai matoma fig. 3.2. Praktiniu požiūriu, vieną iš spindulių (paveiksle tai spindulys 1) tikslinga leisti išilgai normalios veidrodžio plokštumos.

Įprasta vadinti objekto vaizdą, gautą susikirtus atspindėtiems spinduliams, galioja, ir vaizdas, gautas mintyse sukryžiavus šių spindulių tęsinius priešinga kryptimi - įsivaizduojamas. Taigi `S_1` yra virtualus šaltinio `S` vaizdas plokščiame veidrodyje (3.2 pav.).

3.1 pavyzdys

Lemputė stalo lempa yra `l_1=0,6` m atstumu nuo stalo paviršiaus ir `L_2=1,8` m atstumu nuo lubų. Lemputės kaitinimo siūlas gali būti laikomas taškiniu šviesos šaltiniu. Ant stalo guli trikampio formos plokščio veidrodžio fragmentas, kurio kraštinės `5` cm, `6` cm ir `7` cm (3.3 pav.).

1) Kokiu atstumu nuo lubų yra lemputės kaitinimo siūlelio vaizdas, kurį suteikia veidrodis?

2) Raskite „zuikio“, gauto iš veidrodžio fragmento lubose, formą ir matmenis (MIPT, 1996).

Padarykime brėžinį, paaiškinantį užduoties prasmę (3.3 pav.). Atkreipkite dėmesį į du dalykus:

a) veidrodis yra ant stalo tam tikru savavališku atstumu nuo lempos;

b) vaizdas gali būti sudarytas naudojant bet kokius spindulius, „atspindinčius“ iš plokštumos, sutampančios su veidrodžio plokštuma (pavyzdžiui, spinduliai `3^"` ir `4^"`). Nesunku parodyti, kad „SC=CS_1“, t. y. „L_3=L_1“. Todėl atstumas

„x=2L_1+L_2=>x=2*0,6+1,8=3“ m.

Norint nustatyti "zuikio" formą ir dydį, patogu atsižvelgti į spindulius, "sklindančius" iš vaizdo `S_1`. Kadangi veidrodžio plokštuma ir lubos yra lygiagrečios, „zuikio“ forma bus panaši į veidrodį. Raskime panašumo koeficientą. Jei veidrodžio kraštinės ilgis yra "h", o atitinkamas "zuikio" šono ilgis yra "H", galite parašyti proporciją:

„h/H=L_3/x=(0,6 "m")/(3 "m") = 1/5 => H = 5 val.

Taigi „zuikio“ šonų ilgiai yra atitinkamai `25` cm, `30` cm ir `35` cm.

3.2 pavyzdys

Pirmajame kambaryje ant stalo stovi gėlė `(F)`, o ant sienos prie durų kabo veidrodis `(M)` `(D)`. Malvina `(G)` yra kitame kambaryje (3.4 pav.). Pasirinkite teisingą teiginį.

A. Iš savo vietos Malvina nemato įsivaizduojamo gėlės `(F)` atvaizdo veidrodyje.

B. Iš savo vietos Malvina mato savo atvaizdą veidrodyje.

V. Iš savo vietos Malvina veidrodyje nemato tikras vaizdas gėlė "(F)".

Padarykime aiškinamąjį brėžinį (3.5 pav.). Norėdami tai padaryti, sukursime gėlės atvaizdą „F^“. Tai bus įsivaizduojama.

Tiesios linijos `F^"G` neužstoja kliūtys, todėl Malvina gali matyti įsivaizduojamą gėlės `(F^") atvaizdą. Taigi atsakymas A nėra teisingas. Ji nemato savo atvaizdo. Taigi atsakymas B taip pat negalioja. Kadangi gėlės vaizdas yra įsivaizduojamas, Malvina nemato tikrojo gėlės atvaizdo.

Teisingas atsakymas yra B.