Väčšina predmetov okolo vás – domy, stromy, vaši spolužiaci atď. – nie sú zdrojom svetla. Ale ty ich vidíš. Odpoveď na otázku "Prečo?" nájdete v tomto odseku.

Ryža. 11.1. Pri absencii svetelného zdroja nie je nič vidieť. Ak existuje zdroj svetla, vidíme nielen samotný zdroj, ale aj predmety, ktoré odrážajú svetlo prichádzajúce zo zdroja.

Zistenie, prečo vidíme telesá, ktoré nie sú zdrojmi svetla

Už viete, že svetlo sa šíri priamočiaro v homogénnom priehľadnom médiu.

Čo sa však stane, ak je v dráhe svetelného lúča nejaké teleso? Časť svetla môže prejsť cez telo, ak je priehľadná, časť bude absorbovaná a časť sa odrazí od tela. Časť odrazených lúčov zasiahne naše oči a my toto teleso uvidíme (obr. 11.1).

Stanovenie zákonov odrazu svetla

Na stanovenie zákonov odrazu svetla použijeme špeciálne zariadenie - optickú podložku*. Do stredu podložky upevníme zrkadlo a nasmerujeme naň úzky lúč svetla tak, aby na povrchu podložky vytvoril svetlý pás. Vidíme, že lúč svetla odrazený od zrkadla vytvára aj svetelný pás na povrchu podložky (pozri obr. 11.2).

Smer dopadajúceho svetelného lúča bude nastavený lúčom CO (obr. 11.2). Tento lúč sa nazýva dopadajúci lúč. Smer odrazeného lúča svetla bude nastavený lúčom OK. Tento lúč sa nazýva odrazený lúč.

Z bodu O dopadu lúča nakreslíme na plochu zrkadla kolmicu OB. Venujme pozornosť tomu, že dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmica ležia v jednej rovine - v rovine plochy podložky.

Uhol α medzi dopadajúcim lúčom a kolmicou vedenou z bodu dopadu sa nazýva uhol dopadu; uhol β medzi odrazeným lúčom a danou kolmicou sa nazýva uhol odrazu.

Meraním uhlov α a β môžeme overiť, či sú rovnaké.

Ak pohybujete svetelným zdrojom pozdĺž okraja disku, uhol dopadu svetelného lúča sa zmení a uhol odrazu sa zodpovedajúcim spôsobom zmení a zakaždým, keď uhol dopadu a uhol odrazu svetla budú rovnaké. (obr. 11.3). Takže sme stanovili zákony odrazu svetla:

Ryža. 11.3. So zmenou uhla dopadu svetla sa mení aj uhol odrazu. Uhol odrazu sa vždy rovná uhlu dopadu

Ryža. 11.5. Ukážka reverzibility svetelných lúčov: odrazený lúč sleduje dráhu dopadajúceho lúča

ryža. 11.6. Keď sa priblížime k zrkadlu, vidíme v ňom nášho „dvojníka“. Samozrejme, nie je tam žiadny „dvojník“ - vidíme svoj odraz v zrkadle

1. Dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmica k odrazovej ploche, vedená z bodu dopadu lúča, ležia v rovnakej rovine.

2. Uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu: β = α.

Zákony odrazu svetla stanovil starogrécky vedec Euclid už v 3. storočí pred Kristom. BC e.

Akým smerom by mal profesor otočiť zrkadlo, aby " slnečný lúč»udrieť chlapca (obr. 11.4)?

Pomocou zrkadla na optickej podložke je možné demonštrovať aj reverzibilitu svetelných lúčov: ak dopadajúci lúč smeruje pozdĺž dráhy odrazeného, ​​potom odrazený lúč pôjde po dráhe padajúcej osoby (obr. 11.5).

Študujeme obraz v plochom zrkadle

Zvážte, ako vzniká obraz v plochom zrkadle (obr. 11.6).

Nechajte divergentný lúč svetla dopadať z bodového svetelného zdroja S na povrch plochého zrkadla. Z tohto lúča vyberáme lúče SA, SB a SC. Pomocou zákonov odrazu svetla zostrojíme odrazené lúče LL b BB 1 a CC 1 (obr. 11.7, a). Tieto lúče budú smerovať v divergentnom lúči. Ak ich vysuniete v opačnom smere (za zrkadlo), všetky sa pretnú v jednom bode - S 1 umiestnenom za zrkadlom.

Ak sa vám do oka dostane časť lúčov odrazených od zrkadla, bude sa vám zdať, že odrazené lúče pochádzajú z bodu S 1, hoci v skutočnosti v bode S 1 žiadny zdroj svetla nie je. Preto sa bod S 1 nazýva imaginárny obraz bodu S. Ploché zrkadlo vždy poskytuje virtuálny obraz.

Zistite, ako je objekt a jeho obraz umiestnený vzhľadom na zrkadlo. Aby sme to dosiahli, obrátime sa na geometriu. Zoberme si napríklad lúč SC, ktorý dopadá na zrkadlo a odráža sa od neho (obr. 11.7, b).

Z obrázku vidíme, že Δ SOC = Δ S 1 OC sú pravouhlé trojuholníky, ktoré majú spoločnú stranu CO a rovnaké ostré uhly (pretože podľa zákona odrazu svetla α = β). Z rovnosti trojuholníkov máme, že SO \u003d S 1 O, to znamená, že bod S a jeho obraz S 1 sú symetrické vzhľadom na povrch plochého zrkadla.

To isté možno povedať o obraze vysunutého objektu: objekt a jeho obraz sú symetrické vzhľadom na povrch plochého zrkadla.

Takže máme nainštalované Všeobecné charakteristiky obrazy v plochých zrkadlách.

1. Ploché zrkadlo poskytuje virtuálny obraz objektu.

2. Obraz predmetu v plochom zrkadle a samotný predmet sú symetrické vzhľadom na povrch zrkadla, čo znamená:

1) obraz objektu je rovnako veľký ako samotný objekt;

2) obraz objektu je umiestnený v rovnakej vzdialenosti od povrchu zrkadla ako samotný objekt;

3) segment spájajúci bod na objekte a zodpovedajúci bod na obrázku je kolmý na povrch zrkadla.

Rozlišujte medzi zrkadlovým a difúznym odrazom svetla

Vo večerných hodinách, keď je v miestnosti rozsvietené svetlo, môžeme vidieť svoj obraz okenné sklo. Ale obraz zmizne, ak sú závesy zatiahnuté: neuvidíme náš obraz na tkanine. A prečo? Odpoveď na túto otázku súvisí minimálne s dvomi fyzikálnych javov.

Prvým takýmto fyzikálnym javom je odraz svetla. Aby sa obraz objavil, musí sa svetlo odrážať od povrchu zrkadlovo: po zrkadlovom odraze svetla prichádzajúceho z bodového zdroja S sa pokračovanie odrazených lúčov pretne v jednom bode S 1, ktorý bude obraz bodu S (obr. 11.8, a). Takýto odraz je možný len od veľmi hladkých povrchov. Nazývajú sa tak - zrkadlové povrchy. Okrem bežného zrkadla sú príkladmi zrkadlových plôch sklo, leštený nábytok, pokojná vodná hladina atď. (obr. 11.8, b, c).

Ak sa svetlo odráža od drsného povrchu, takýto odraz sa nazýva rozptýlený (difúzny) (obr. 11.9). V tomto prípade sa odrazené lúče šíria rôznymi smermi (preto vidíme osvetlený objekt z ľubovoľného smeru). Je jasné, že povrchov, ktoré rozptyľujú svetlo, je oveľa viac ako zrkadlových.

Rozhliadnite sa a pomenujte aspoň desať povrchov, ktoré odrážajú svetlo difúzne.

Ryža. 11.8. Zrkadlový odraz svetla je odraz svetla od hladkého povrchu.

Ryža. 11.9. Rozptýlený (difúzny) odraz svetla je odraz svetla od drsného povrchu

Druhým fyzikálnym javom, ktorý ovplyvňuje schopnosť vidieť obraz, je absorpcia svetla. Svetlo sa predsa neodráža len od fyzické telá, ale aj pohltené nimi. Najlepšie odrážače svetla sú zrkadlá: dokážu odrážať až 95 % dopadajúceho svetla. Telesá sú dobrými reflektormi svetla. biela farba, no čierny povrch pohltí takmer všetko svetlo dopadajúce naň.

Keď na jeseň napadne sneh, noci sú oveľa svetlejšie. prečo? Naučiť sa riešiť problémy

Úloha. Na obr. 1 schematicky znázorňuje objekt BC a zrkadlo NM. Nájdite graficky oblasť, z ktorej je obraz objektu BC úplne viditeľný.

Analýza fyzikálneho problému. Aby bolo možné vidieť obraz určitého bodu predmetu v zrkadle, je potrebné, aby sa aspoň časť lúčov dopadajúcich z tohto bodu na zrkadlo odrážala do oka pozorovateľa. Je jasné, že ak sa lúče vychádzajúce z krajných bodov objektu odrážajú do oka, potom sa do oka odrážajú aj lúče vychádzajúce zo všetkých bodov objektu.

Riešenie, analýza výsledkov

1. Zostrojme bod B 1 - obraz bodu B v plochom zrkadle (obr. 2, a). Oblasť ohraničená povrchom zrkadla a lúčmi odrazenými od krajných bodov zrkadla bude oblasťou, z ktorej je viditeľný obraz B 1 bodu B v zrkadle.

2. Po podobnej konštrukcii obrazu C 1 bodu C určíme oblasť jeho videnia v zrkadle (obr. 2, b).

3. Pozorovateľ môže vidieť obraz celého objektu len vtedy, ak mu do oka vniknú lúče, ktoré dávajú oba obrazy - B 1 a C 1 (obr. 2, c). Preto oblasť zvýraznená na obr. 2 je oranžová oblasť, z ktorej je obraz objektu úplne viditeľný.

Analyzujte získaný výsledok, ešte raz zvážte obr. 2 k problému a ponúkajú jednoduchší spôsob, ako nájsť oblasť videnia objektu v plochom zrkadle. Skontrolujte svoje predpoklady vykreslením zorného poľa niekoľkých objektov dvoma spôsobmi.

Zhrnutie

Všetky viditeľné telesá odrážajú svetlo. Pri odraze svetla sú splnené dva zákony odrazu svetla: 1) dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmica na odrazovú plochu, vedená z bodu dopadu lúča, ležia v rovnakej rovine; 2) uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu.

Obraz objektu v plochom zrkadle je imaginárny, má rovnakú veľkosť ako samotný objekt a nachádza sa v rovnakej vzdialenosti od zrkadla ako samotný objekt.

Rozlišujte medzi zrkadlovým a difúznym odrazom svetla. V prípade zrkadlového odrazu môžeme vidieť virtuálny obraz predmetu v odrazovej ploche; v prípade difúzneho odrazu sa neobjaví žiadny obraz.

Kontrolné otázky

1. Prečo vidíme okolité telesá? 2. Aký uhol sa nazýva uhol dopadu? uhol odrazu? 3. Formulujte zákony odrazu svetla. 4. Akým zariadením možno overiť platnosť zákonov odrazu svetla? 5. Aká je vlastnosť reverzibility svetelných lúčov? 6. V akom prípade sa obraz nazýva imaginárny? 7. Opíšte obraz predmetu v plochom zrkadle. 8. Čím sa líši difúzny odraz svetla od zrkadlového?

Cvičenie číslo 11

1. Dievča stojí vo vzdialenosti 1,5 m od plochého zrkadla. Ako ďaleko je jej odraz od dievčaťa? Opíš to.

2. Vodič auta pri pohľade do spätného zrkadla uvidel sediaci spolujazdec zadné sedadlo. Môže cestujúci v tejto chvíli pri pohľade do toho istého zrkadla vidieť vodiča?

3. Preneste obrázok. 1 v zošite, pre každý prípad zostrojte dopadajúci (alebo odrazený) lúč. Označte uhly dopadu a odrazu.

4. Uhol medzi dopadajúcim a odrazeným lúčom je 80°. Aký je uhol dopadu lúča?

5. Objekt bol vo vzdialenosti 30 cm od plochého zrkadla. Potom sa predmet posunul 10 cm od zrkadla v smere kolmom na povrch zrkadla a 15 cm rovnobežne s ním. Aká bola vzdialenosť medzi objektom a jeho odrazom? Čo sa z toho stalo?

6. Smerujete k zrkadlovej výkladnej skrini rýchlosťou 4 km/h. Ako rýchlo sa k vám blíži váš odraz? O koľko sa zmenší vzdialenosť medzi vami a odrazom, keď prejdete 2 m?

7. Od hladiny jazera sa odráža slnečný lúč. Uhol medzi dopadajúcim lúčom a horizontom je dvakrát väčší ako uhol medzi dopadajúcim a odrazeným lúčom. Aký je uhol dopadu lúča?

8. Dievča sa pod miernym uhlom pozerá do zrkadla visiaceho na stene (obr. 2).

1) Zostavte odraz dievčaťa v zrkadle.

2) Nájdi graficky, ktorú časť svojho tela dievča vidí; oblasť, z ktorej sa dievča úplne vidí.

3) Aké zmeny budú pozorované, ak sa zrkadlo postupne prekryje nepriehľadnou clonou?

9. V noci vo svetle svetiel auta sa vodičovi zdá kaluž na chodníku tmavá škvrna na svetlejšom pozadí cesty. prečo?

10. Na obr. 3 je znázornená dráha lúčov v periskope - zariadení, ktorého činnosť je založená na priamočiarom šírení svetla. Vysvetlite, ako toto zariadenie funguje. Použite ďalšie zdroje informácií a zistite, kde sa používajú.

LAB #3

Predmet. Skúmanie odrazu svetla pomocou plochého zrkadla.

Účel: experimentálne overiť zákony odrazu svetla.

vybavenie: zdroj svetla (sviečka alebo elektrická lampa na stojane), ploché zrkadlo, zástena so štrbinou, niekoľko čistých bielych listov papiera, pravítko, uhlomer, ceruzka.

pokyny pre prácu

príprava na experiment

1. Pred vykonaním práce si zapamätajte: 1) bezpečnostné požiadavky pri práci so sklenenými predmetmi; 2) zákony odrazu svetla.

2. Zostavte experimentálnu zostavu (obr. 1). Pre to:

1) nainštalujte obrazovku so štrbinou na biely list papiera;

2) pohybom zdroja svetla získajte pás svetla na papieri;

3) umiestnite ploché zrkadlo pod určitým uhlom k pruhu svetla a kolmo na list papiera tak, aby odrazený lúč svetla tiež vytvoril jasne viditeľný pruh na papieri.

Experimentujte

Dôsledne dodržiavajte bezpečnostné pokyny (pozri leták učebnice).

1. Dobre naostrenou ceruzkou nakreslite na papier pozdĺž zrkadla čiaru.

2. Umiestnite tri body na list papiera: prvý je v strede dopadajúceho svetelného lúča, druhý je v strede odrazeného svetelného lúča, tretí je v mieste, kde svetelný lúč dopadá na zrkadlo (obr. 2).

3. Opakujte vyššie uvedené kroky ešte niekoľkokrát (zap rôzne listy papier), nastavenie zrkadla v rôznych uhloch k dopadajúcemu svetelnému lúču.

4. Zmenou uhla medzi zrkadlom a listom papiera sa uistite, že v tomto prípade neuvidíte odrazený lúč svetla.

Spracovanie výsledkov experimentu

Pre každú skúsenosť:

1) zostavte lúč dopadajúci na zrkadlo a odrazený lúč;

2) cez bod dopadu lúča nakreslite kolmicu na čiaru vedenú pozdĺž zrkadla;

3) Označte a zmerajte uhol dopadu (α) a uhol odrazu (β) svetla. Výsledky merania zapíšte do tabuľky.

Analýza experimentu a jeho výsledkov

Analyzujte experiment a jeho výsledky. Urobte záver, v ktorom uveďte: 1) aký je pomer medzi uhlom dopadu svetelného lúča a uhlom jeho odrazu, ktorý ste nastavili; 2) či sa výsledky experimentov ukázali ako absolútne presné, a ak nie, aké sú príčiny chyby.

kreatívna úloha

Pomocou obr. 3, premyslite si a napíšte plán na vykonanie experimentu na určenie výšky miestnosti pomocou plochého zrkadla; uveďte požadované vybavenie.

Ak je to možné, experimentujte.

Úloha "s hviezdičkou"

Na rozhraní medzi dvoma rôznymi médiami, ak toto rozhranie výrazne presahuje vlnovú dĺžku, dochádza k zmene smeru šírenia svetla: časť svetelnej energie sa vracia do prvého prostredia, tj. odrážal, a časť preniká do druhého média a súčasne lomené. AO lúč sa nazýva dopadajúceho lúča, a lúč OD je odrazený lúč(pozri obr. 1.3). Vzájomné usporiadanie týchto lúčov je určené zákony odrazu a lomu svetla.

Ryža. 1.3. Odraz a lom svetla.

Uhol α medzi dopadajúcim lúčom a kolmicou na rozhranie, obnovený k povrchu v bode dopadu lúča, sa nazýva uhol dopadu.

Uhol γ medzi odrazeným lúčom a tou istou kolmicou sa nazýva uhol odrazu.

Každé médium do určitej miery (teda svojim spôsobom) odráža a pohlcuje svetelné žiarenie. Hodnota, ktorá charakterizuje odrazivosť povrch hmoty sa nazýva koeficient odrazu. Koeficient odrazu ukazuje, aká časť energie prinesenej žiarením na povrch telesa je energia odnesená z tohto povrchu odrazeným žiarením. Tento koeficient závisí od mnohých faktorov, napríklad od zloženia žiarenia a od uhla dopadu. Svetlo sa úplne odráža od tenký film striebro alebo tekutá ortuť nanesená na tabuľu skla.

Zákony odrazu svetla

Zákony odrazu svetla experimentálne zistil už v 3. storočí pred Kristom staroveký grécky vedec Euclid. Tieto zákony možno získať aj ako dôsledok Huygensovho princípu, podľa ktorého každý bod média, do ktorého sa porucha dostala, je zdrojom sekundárnych vĺn. Vlnová plocha (čelo vlny) je v nasledujúcom okamihu dotykovou plochou ku všetkým sekundárnym vlnám. Huygensov princíp je čisto geometrický.

Na hladký odrazový povrch CM dopadá rovinná vlna (obr. 1.4), teda vlna, ktorej vlnové plochy sú pásiky.

Ryža. 1.4. Huygensova konštrukcia.

A 1 A a B 1 B sú lúče dopadajúcej vlny, AC je vlnová plocha tejto vlny (alebo čelo vlny).

Zbohom čelo vlny z bodu C sa presunie za čas t do bodu B, z bodu A sa sekundárna vlna bude šíriť po pologuli do vzdialenosti AD ​​= CB, keďže AD ​​= vt a CB = vt, kde v je rýchlosť šírenie vĺn.

Vlnová plocha odrazenej vlny je priamka BD, dotýkajúca sa hemisfér. Ďalej sa vlnová plocha bude pohybovať rovnobežne sama so sebou v smere odrazených lúčov AA2 a BB2.

Pravouhlé trojuholníky ΔACB a ΔADB majú spoločnú preponu AB a rovnaké ramená AD = CB. Preto sú si rovní.

Uhly CAB = α a DBA = γ sú rovnaké, pretože ide o uhly so vzájomne kolmými stranami. A z rovnosti trojuholníkov vyplýva, že α = γ.

Z Huygensovej konštrukcie tiež vyplýva, že dopadajúce a odrazené lúče ležia v rovnakej rovine s kolmicou k povrchu obnovenou v bode dopadu lúča.

Zákony odrazu platia pre opačný smer svetelných lúčov. Vzhľadom na reverzibilitu priebehu svetelných lúčov máme, že lúč šíriaci sa po dráhe odrazeného sa odráža po dráhe dopadajúceho.

Väčšina telies iba odráža žiarenie, ktoré na ne dopadá, bez toho, aby bolo zdrojom svetla. Osvetlené predmety sú viditeľné zo všetkých strán, keďže svetlo sa od ich povrchu odráža v rôznych smeroch, rozptyľuje sa. Tento jav sa nazýva difúzny odraz alebo difúzny odraz. Od všetkých drsných povrchov dochádza k difúznemu odrazu svetla (obr. 1.5). Na určenie dráhy odrazeného lúča takéhoto povrchu sa v bode dopadu lúča nakreslí rovina dotýkajúca sa povrchu a uhly dopadu a odrazu sa vynesú vzhľadom na túto rovinu.

Ryža. 1.5. Difúzny odraz svetla.

Napríklad 85 % bieleho svetla sa odráža od povrchu snehu, 75 % od bieleho papiera, 0,5 % od čierneho zamatu. Difúzny odraz svetla nespôsobuje nepohodlie v ľudskom oku, na rozdiel od zrkadla.

- vtedy sa lúče svetla dopadajúce na hladký povrch pod určitým uhlom odrážajú prevažne v jednom smere (obr. 1.6). Reflexná plocha je v tomto prípade tzv zrkadlo(alebo zrkadlový povrch). Zrkadlové plochy možno považovať za opticky hladké, ak veľkosť nerovností a nehomogenít na nich nepresahuje vlnovú dĺžku svetla (menej ako 1 μm). Pre takéto povrchy je zákon odrazu svetla splnený.

Ryža. 1.6. Zrkadlový odraz svetla.

ploché zrkadlo je zrkadlo, ktorého odrazná plocha je rovina. Ploché zrkadlo umožňuje vidieť predmety pred ním a tieto predmety sa zdajú byť umiestnené za zrkadlovou rovinou. IN geometrická optika každý bod svetelného zdroja S sa považuje za stred rozbiehavého zväzku lúčov (obr. 1.7). Takýto zväzok lúčov sa nazýva homocentrický. Obraz bodu S v optickom zariadení je stredom S' homocentrického odrazeného a lomeného zväzku lúčov v rôznych prostrediach. Ak je svetlo rozptýlené povrchmi rôzne telá, narazí na ploché zrkadlo a potom, odrazený od neho, padne do oka pozorovateľa, potom sú v zrkadle viditeľné obrazy týchto telies.

Ryža. 1.7. Obraz vytvorený plochým zrkadlom.

Obraz S' sa nazýva skutočný, ak sa odrazené (lomené) lúče samotného lúča pretínajú v bode S'. Obraz S' sa nazýva imaginárny, ak sa v ňom nepretínajú samotné odrazené (lomené) lúče, ale ich pokračovania. Svetelná energia do tohto bodu nevstupuje. Na obr. 1.7 je znázornený obraz svietiaceho bodu S, ktorý sa objaví pomocou plochého zrkadla.

Lúč SO dopadá na zrkadlo KM pod uhlom 0°, teda uhol odrazu je 0° a tento lúč po odraze sleduje dráhu OS. Z celej množiny lúčov dopadajúcich z bodu S do plochého zrkadla vyberieme lúč SO 1.

Lúč SO 1 dopadá na zrkadlo pod uhlom α a odráža sa pod uhlom γ (α = γ ). Ak budeme pokračovať v odrazených lúčoch za zrkadlom, potom sa budú zbiehať v bode S 1, ktorý je imaginárnym obrazom bodu S v plochom zrkadle. Človeku sa teda zdá, že lúče vychádzajú z bodu S 1, hoci v skutočnosti z tohto bodu žiadne lúče nevychádzajú a nevstupujú do oka. Obraz bodu S 1 je umiestnený symetricky k najsvietivejšiemu bodu S vzhľadom na zrkadlo KM. Poďme to dokázať.

Lúč SB, dopadajúci na zrkadlo pod uhlom 2 (obr. 1.8), sa podľa zákona odrazu svetla odráža pod uhlom 1 = 2.

Ryža. 1.8. Odraz od plochého zrkadla.

Z obr. 1.8 je vidieť, že uhly 1 a 5 sú rovnaké - ako vertikálne. Súčet uhlov 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Preto uhly 3 = 4 a 2 = 5.

Pravouhlé trojuholníky ΔSOB a ΔS 1 OB majú spoločnú nohu OB a rovnaké ostré uhly 3 a 4, preto sú tieto trojuholníky rovnaké na strane a dva uhly susediace s ramenom. To znamená, že SO = OS1, to znamená, že bod S1 je umiestnený symetricky k bodu S vzhľadom na zrkadlo.

Na nájdenie obrazu predmetu AB v plochom zrkadle stačí spustiť kolmice z krajných bodov predmetu k zrkadlu a pokračovať v nich za zrkadlo a vyčleniť za ním vzdialenosť rovnajúcu sa vzdialenosti. od zrkadla po krajný bod objektu (obr. 1.9). Tento obrázok bude imaginárny a in životnej veľkosti. Rozmery a relatívna poloha predmetov sú zachované, no zároveň sa v zrkadle ľavá a pravá strana obrázky sú obrátené v porovnaní so samotným objektom. Nie je narušená ani rovnobežnosť svetelných lúčov dopadajúcich na ploché zrkadlo po odraze.

Ryža. 1.9. Obraz objektu v plochom zrkadle.

V strojárstve sa často používajú zrkadlá so zložitým zakriveným odrazovým povrchom, ako sú sférické zrkadlá. sférické zrkadlo- to je povrch telesa, ktorý má tvar guľového segmentu a zrkadlovo odráža svetlo. Rovnobežnosť lúčov pri odraze od takýchto povrchov je narušená. Zrkadlo sa volá konkávne ak sa lúče odrážajú od vnútorný povrch sférický segment. Paralelné svetelné lúče po odraze od takéhoto povrchu sa zhromažďujú v jednom bode, preto sa nazýva konkávne zrkadlo zhromažďovanie. Ak sa lúče odrážajú od vonkajšieho povrchu zrkadla, potom to bude konvexné. Paralelné svetelné lúče sa rozptyľujú dovnútra rôzne strany, Preto konvexné zrkadlo volal rozptyl.

Treba si uvedomiť, že obraz, ktorý vidíme na druhej strane zrkadla, nevytvárajú samotné lúče, ale ich duševné pokračovanie. Takýto obraz je tzv imaginárny. Je to viditeľné okom, ale nie je možné ho dostať na obrazovku, pretože to nebolo vytvorené lúčmi, ale ich mentálnym pokračovaním.

Pri odraze sa dodržiava aj zásada najkratšej doby šírenia svetla. Aby sa svetlo dostalo po odraze do oka pozorovateľa, musí prísť presne tak, ako mu udáva zákon odrazu. Svetlo sa bude šíriť po takejto ceste najmenej času zo všetkých možných možností.

Zákon lomu svetla

Ako už vieme, svetlo sa môže šíriť nielen vo vákuu, ale aj v iných priehľadných prostrediach. V tomto prípade svetlo zažije lom. Pri prechode z prostredia s menšou hustotou do prostredia s hustotou je lúč svetla počas lomu pritlačený ku kolmici vedenej k bodu dopadu a pri prechode z prostredia s hustejším prostredím do prostredia s menšou hustotou je to naopak: odchyľuje sa. od kolmice.

Existujú dva zákony lomu:

Dopadajúci lúč, lomený lúč a kolmica vedená k bodu dopadu ležia v rovnakej rovine.

2. Pomer sínusov uhlov dopadu a lomu sa rovná inverznému pomeru indexov lomu:

hriech a = n2

sin g n1

Zaujímavosťou je prechod lúča svetla cez trojstenný hranol. V tomto prípade v každom prípade dôjde k odchýlke lúča po prechode hranolom z pôvodného smeru:

Rôzne priehľadné telesá majú rôzne indexy lomu. Pre plyny sa veľmi málo líši od jednoty. So zvyšujúcim sa tlakom sa zvyšuje, preto index lomu plynov závisí aj od teploty. Pripomeňme si, že ak sa pozriete na vzdialené predmety cez horúci vzduch stúpajúci z ohňa, vidíme, že všetko, čo je v diaľke, vyzerá ako kývajúci sa opar. V kvapalinách index lomu závisí nielen od samotnej kvapaliny, ale aj od koncentrácie látok v nej rozpustených. Nižšie je uvedená malá tabuľka indexov lomu niektorých látok.

Úplný vnútorný odraz svetla.

vláknová optika

Treba poznamenať, že svetelný lúč, šíriaci sa v priestore, má vlastnosť reverzibility. To znamená, že po ktorej ceste sa lúč šíri od zdroja v priestore, bude sledovať rovnakú cestu späť, ak sú zdroj a pozorovací bod zamenené.

Predstavte si, že lúč svetla sa šíri z opticky hustejšieho prostredia do opticky menej hustého. Potom podľa zákona lomu musí pri lomu vyjsť, odchýliť sa od kolmice. Zoberme si lúče vychádzajúce z bodového zdroja svetla umiestneného v opticky hustejšom prostredí, napríklad vo vode.

Z tohto obrázku je vidieť, že prvý lúč dopadá na rozhranie kolmo. V tomto prípade sa lúč z pôvodného smeru neodchýli. Jeho energia sa často odráža od rozhrania a vracia sa do zdroja. Zvyšok jeho energie zhasne. Zvyšok lúčov sa čiastočne odráža, čiastočne zhasne. S rastúcim uhlom dopadu sa zväčšuje aj uhol lomu, ktorý zodpovedá zákonu lomu. Ale keď uhol dopadu nadobudne takú hodnotu, že podľa zákona lomu by mal byť výstupný uhol lúča 90 stupňov, potom lúč nedosiahne povrch vôbec: všetka 100 % energie lúča sa odrazí od rozhranie. Všetky ostatné lúče dopadajúce na rozhranie pod uhlom väčším ako je tento, sa úplne odrazia od rozhrania. Tento kútik je tzv hraničný uhol, a jav sa nazýva totálny vnútorný odraz. To znamená, že rozhranie in tento prípad pôsobí ako dokonalé zrkadlo. Hodnotu medzného uhla pre hranicu s vákuom alebo vzduchom možno vypočítať podľa vzorca:

Sin apr = 1/n Tu n je index lomu hustejšieho prostredia.

Fenomén úplného vnútorného odrazu je široko používaný v rôznych optických zariadeniach. Používa sa najmä v zariadení na stanovenie koncentrácie rozpustených látok vo vode (refraktometer). Tam sa meria hraničný uhol celkového vnútorného odrazu, ktorým sa určí index lomu a následne sa z tabuľky určí koncentrácia rozpustených látok.

Fenomén úplného vnútorného odrazu je obzvlášť výrazný vo vláknovej optike. Na obrázku nižšie je znázornené jedno sklolaminátové vlákno v reze:

Zoberme si tenké sklenené vlákno a do jedného z koncov vypustíme lúč svetla. Keďže vlákno je veľmi tenké, akýkoľvek lúč, ktorý sa dostane na koniec vlákna, dopadne na jeho bočnú plochu pod uhlom, ktorý výrazne presahuje hraničný uhol a úplne sa odrazí. Prichádzajúci lúč sa teda bude opakovane odrážať od bočného povrchu a opustí opačný koniec s malými alebo žiadnymi stratami. Navonok to bude vyzerať, ako keby opačný koniec vlákna jasne žiaril. Navyše nie je vôbec potrebné, aby bol sklolaminát rovný. Môže sa ohýbať ako chcete a žiadne ohyby neovplyvnia šírenie svetla vláknom.

V tejto súvislosti vedci prišli s myšlienkou: čo ak si zoberieme nie jednu vlákninu, ale celú kopu. Zároveň je však potrebné, aby všetky vlákna vo zväzku boli v prísnom vzájomnom poradí a na oboch stranách zväzku boli konce všetkých vlákien v rovnakej rovine. A ak sa súčasne na jeden koniec zväzku aplikuje obraz pomocou šošovky, potom každé vlákno jednotlivo prenesie jednu malú časticu obrazu na opačný koniec zväzku. Všetky vlákna na opačnom konci zväzku budú reprodukovať rovnaký obraz, ktorý vytvorila šošovka. Okrem toho bude obraz v prirodzenom svetle. Tak vzniklo zariadenie, neskôr pomenované fibrogastroskop. Pomocou tohto zariadenia môžete preskúmať vnútorný povrch žalúdka bez toho, aby ste robili chirurgická intervencia. Cez pažerák sa do žalúdka zavedie fibrogastroskop a vyšetrí sa vnútorný povrch žalúdka. V zásade dokáže tento prístroj zvnútra preskúmať nielen žalúdok, ale aj iné orgány. Tento prístroj sa používa nielen v medicíne, ale aj v rôznych oblastiach techniky na skúmanie neprístupných oblastí. A zároveň samotný postroj môže mať všelijaké ohyby, ktoré v tomto prípade nijako neovplyvňujú kvalitu obrazu. Jedinou nevýhodou tohto zariadenia je rastrová štruktúra obrázka: to znamená, že obrázok sa skladá z jednotlivých bodov. Aby bol obraz ostrejší, musíte mať sklenených vlákien ešte viac a tie musia byť ešte tenšie. A to výrazne zvyšuje náklady na zariadenie. Ale s ďalším rozvojom technických možností tento problém bude čoskoro vyriešená.

Objektív

Najprv sa pozrime na objektív. Objektív je priehľadné telo ohraničené buď dvomi guľovými plochami alebo guľovou plochou a rovinou.

Zvážte šošovky v priereze. Šošovka ohýba svetelný lúč prechádzajúci cez ňu. Ak sa lúč po prechode šošovkou zhromaždí v bode, potom sa takáto šošovka nazýva zbieranie. Ak sa dopadajúci paralelný svetelný lúč po prechode šošovkou rozchádza, potom sa takáto šošovka nazýva rozptyl.

Zbiehavé a divergentné šošovky a ich dohovorov:

Z tohto obrázku je vidieť, že všetky lúče dopadajúce rovnobežne s šošovkou sa zbiehajú v jednom bode. Tento bod sa nazýva zameranie(F) šošovky. Vzdialenosť od ohniska k samotnej šošovke sa nazýva ohnisková vzdialenosťšošovky. Meria sa v jednotkách SI v metroch. Ale je tu ešte jedna jednotka, ktorá objektív charakterizuje. Táto hodnota sa nazýva optická sila a je prevrátená k ohniskovej vzdialenosti a je tzv dioptrie. (Dp). Označené písmenom D. D = 1/F. Pre zbiehavú šošovku má hodnota optickej mohutnosti znamienko plus. Ak je šošovka vystavená svetlu odrazenému od nejakého vysunutého objektu, potom sa každý prvok objektu zobrazí v rovine prechádzajúcej ohniskom vo forme obrazu. Tým sa obráti obrázok. Keďže tento obraz vytvoria samotné lúče, bude tzv platné.

Tento jav sa využíva v moderných fotoaparátoch. Skutočný obraz je vytvorený na fotografickom filme.

Divergujúca šošovka pôsobí opačne ako zbiehavá šošovka. Ak naň dopadá paralelný lúč svetla pozdĺž normály, potom sa po prechode šošovkou lúč svetla rozíde, ako keby všetky lúče vychádzali z nejakého imaginárneho bodu umiestneného na druhej strane šošovky. Tento bod sa nazýva imaginárne ohnisko a ohnisková vzdialenosť bude so znamienkom mínus. teda optická sila takáto šošovka bude tiež vyjadrená v dioptriách, ale jej hodnota bude so znamienkom mínus. Pri prezeraní okolitých objektov cez divergenciu sa všetky objekty viditeľné cez šošovku budú javiť ako zmenšené.

Svetlo je dôležitou súčasťou nášho života. Bez nej je život na našej planéte nemožný. Zároveň sa mnohé javy, ktoré sú spojené so svetlom, dnes aktívne využívajú v rôznych oblastiach ľudskej činnosti, od výroby elektrických spotrebičov až po kozmické lode. Jedným zo základných javov vo fyzike je odraz svetla.

odraz svetla

V škole sa študuje zákon odrazu svetla. Čo o ňom potrebujete vedieť a ešte oveľa viac užitočná informácia náš článok vám môže povedať.

Základy vedomostí o svetle

Fyzikálne axiómy patria spravidla medzi najzrozumiteľnejšie, pretože majú vizuálny prejav, ktorý možno ľahko pozorovať doma. Zákon odrazu svetla implikuje situáciu, keď svetelné lúče menia smer, keď sa zrážajú s rôznymi povrchmi.

Poznámka! Hranica lomu výrazne zvyšuje taký parameter, ako je vlnová dĺžka.

Počas lomu lúčov sa časť ich energie vráti späť do primárneho prostredia. Keď časť lúčov prenikne do iného média, pozoruje sa ich lom.
Aby ste pochopili všetky tieto fyzikálne javy, musíte poznať príslušnú terminológiu:

• tok svetelnej energie je vo fyzike definovaný ako pokles, keď narazí na rozhranie medzi dvoma látkami;
• časť energie svetla, ktorá sa v danej situácii vracia do primárneho média, sa nazýva odrazená;

Poznámka! Existuje niekoľko formulácií pravidla odrazu. Bez ohľadu na to, ako to sformulujete, stále bude popisovať relatívnu polohu odrazených a dopadajúcich lúčov.

• uhol dopadu. Vzťahuje sa to na uhol, ktorý je vytvorený medzi kolmou čiarou hranice média a svetlom, ktoré naň dopadá. Stanovuje sa v bode dopadu lúča;

Uhly lúča

• uhol odrazu. Vytvára sa medzi odrazeným lúčom a kolmou čiarou, ktorá bola obnovená v bode jeho dopadu.

Okrem toho je potrebné vedieť, že svetlo sa môže v homogénnom prostredí šíriť výlučne priamočiaro.

Poznámka! Rôzne médiá môžu odrážať a absorbovať svetelné žiarenie rôznymi spôsobmi.

Odtiaľ pochádza koeficient odrazu. Ide o hodnotu, ktorá charakterizuje odrazivosť predmetov a látok. Znamená to, koľko žiarenia prineseného svetelným tokom na povrch média bude energia, ktorá sa od neho odrazí. Tento pomer závisí od mnohých faktorov, napr najvyššia hodnota majú zloženie žiarenia a uhol dopadu.
Úplný odraz svetelného toku sa pozoruje, keď lúč dopadá na látky a predmety, ktoré majú reflexný povrch. Napríklad odraz lúča možno pozorovať pri dopade na sklo, tekutú ortuť alebo striebro.

Malý historický exkurz

Zákony lomu a odrazu svetla sa formovali a systematizovali už v 3. storočí. BC e. Navrhol ich Euclid.

Všetky zákony (refrakcia a odraz), ktoré sa týkajú tohto fyzikálneho javu, boli stanovené experimentálne a možno ich ľahko potvrdiť Huygensovým geometrickým princípom. Podľa tohto princípu každý bod média, do ktorého môže zasiahnuť porucha, pôsobí ako zdroj sekundárnych vĺn.
Pozrime sa bližšie na zákony, ktoré dnes existujú.

Základom všetkého sú zákony

Zákon odrazu svetelného toku je definovaný ako fyzikálny jav, počas ktorého sa svetlo smerované z jedného média do druhého v ich časti čiastočne vráti späť.

Odraz svetla na rozhraní

Vizuálny analyzátor človeka pozoruje svetlo v okamihu, keď lúč pochádzajúci z jeho zdroja vstúpi do očnej gule. V situácii, keď telo nepôsobí ako zdroj, môže vizuálny analyzátor vnímať lúče z iného zdroja, ktoré sa od tela odrážajú. V tomto prípade môže svetelné žiarenie dopadajúce na povrch predmetu zmeniť smer jeho ďalšieho šírenia. Výsledkom je, že telo, ktoré odráža svetlo, bude pôsobiť ako jeho zdroj. Po odraze sa časť prúdu vráti na prvé médium, z ktorého bola pôvodne nasmerovaná. Tu sa telo, ktoré to odráža, stane zdrojom už odrazeného toku.
Pre tento fyzikálny jav existuje niekoľko zákonov:

• prvý zákon hovorí: odrazový a dopadajúci lúč spolu s kolmou čiarou, ktorá sa objavuje na rozhraní medzi médiami, ako aj v obnovenom bode dopadu svetelného toku, musia byť umiestnené v rovnakej rovine;

Poznámka! To znamená, že rovinná vlna dopadá na odrazový povrch predmetu alebo látky. Jeho vlnové plochy sú pruhy.

Prvý a druhý zákon

• druhý zákon. Jeho formulácia je nasledovná: uhol odrazu svetelného toku sa bude rovnať uhlu dopadu. Je to spôsobené tým, že majú navzájom kolmé strany. Ak vezmeme do úvahy princípy rovnosti trojuholníkov, je jasné, odkiaľ táto rovnosť pochádza. Pomocou týchto princípov je ľahké dokázať, že tieto uhly sú v rovnakej rovine ako nakreslená kolmica, ktorá bola obnovená na hranici oddelenia dvoch látok v bode dopadu svetelného lúča.

Tieto dva zákony v optickej fyzike sú základné. Okrem toho sú platné aj pre lúč, ktorý má spätný pohyb. V dôsledku reverzibility energie lúča sa tok šíriaci sa po dráhe predtým odrazeného bude odrážať podobne ako dráha dopadajúceho.

Zákon odrazu v praxi

Realizáciu tohto zákona je možné overiť v praxi. Aby ste to dosiahli, musíte nasmerovať tenký lúč na akýkoľvek odrazový povrch. Na tento účel je perfektné laserové ukazovátko obyčajné zrkadlo.

Účinok zákona v praxi

Namierte laserové ukazovátko na zrkadlo. Ako výsledok laserový lúč odraziť sa od zrkadla a šíriť sa ďalej do daný smer. V tomto prípade budú uhly dopadajúceho a odrazeného lúča rovnaké aj pri bežnom pohľade na ne.

Poznámka! Svetlo z takýchto povrchov sa bude odrážať pod tupým uhlom a potom sa šíri po nízkej dráhe, ktorá je umiestnená dostatočne blízko k povrchu. Ale lúč, ktorý bude padať takmer vertikálne, sa odrazí v ostrom uhle. Jeho ďalšia dráha bude zároveň takmer podobná tej padajúcej.

Ako vidíme, kľúčový bod toto pravidlo je skutočnosť, že uhly sa musia merať od kolmice k povrchu v bode dopadu svetelného toku.

Poznámka! Tento zákon sa riadi nielen svetlom, ale aj akýmkoľvek druhom elektromagnetických vĺn (mikrovlnné, rádiové, röntgenové vlny atď.).

Vlastnosti difúzneho odrazu

Mnohé predmety dokážu odrážať len svetelné žiarenie dopadajúce na ich povrch. Dobre osvetlené predmety sú dobre viditeľné z rôznych smerov, pretože ich povrch odráža a rozptyľuje svetlo rôznymi smermi.

difúzny odraz

Tento jav sa nazýva difúzny (difúzny) odraz. Tento jav vzniká, keď žiarenie dopadá na rôzne drsné povrchy. Vďaka nemu sme schopní rozlišovať medzi predmetmi, ktoré nemajú schopnosť vyžarovať svetlo. Ak sa rozptyl svetelného žiarenia rovná nule, potom tieto objekty nebudeme môcť vidieť.

Poznámka! Difúzny odraz nespôsobuje u človeka nepohodlie.

Absencia nepohodlia sa vysvetľuje tým, že nie celý svet podľa vyššie uvedené pravidlo, sa vracia do primárneho prostredia. Navyše tento parameter rôzne povrchy bude iný:

• v blízkosti snehu - asi 85% žiarenia sa odráža;
• pre biely papier - 75%;
• pre čierne a velúrové - 0,5%.

Ak odraz pochádza z drsných povrchov, svetlo bude nasmerované k sebe náhodne.

Funkcie zrkadlenia

Zrkadlový odraz svetelného žiarenia sa líši od predtým opísaných situácií. Je to spôsobené tým, že v dôsledku prúdenia dopadajúceho na hladký povrch pod určitým uhlom sa budú odrážať v rovnakom smere.

Zrkadlový odraz

Tento jav sa dá ľahko reprodukovať pomocou bežného zrkadla. Pri nasmerovaní zrkadla na slnečné lúče, bude pôsobiť ako vynikajúca odrazová plocha.

Poznámka! TO zrkadlové plochy možno pripísať celý riadok tel. Do tejto skupiny patria napríklad všetky hladké optické objekty. Ale taký parameter, ako je veľkosť nepravidelností a nehomogenít v týchto objektoch, bude menší ako 1 mikrón. Vlnová dĺžka svetla je približne 1 µm.

Všetky takéto zrkadlovo odrážajúce povrchy sa riadia vyššie popísanými zákonmi.

Použitie práva v technike

Dnes sa v technike často používajú zrkadlá alebo zrkadlové predmety so zakrivenou odrazovou plochou. Ide o takzvané sférické zrkadlá.
Takéto predmety sú telesá, ktoré majú tvar guľového segmentu. Takéto povrchy sa vyznačujú porušením rovnobežnosti lúčov.
Zapnuté tento moment Existujú dva typy sférických zrkadiel:

• konkávne. Sú schopné odrážať svetelné žiarenie od vnútorného povrchu svojho guľového segmentu. Pri odraze sa tu lúče zhromažďujú v jednom bode. Preto sa často nazývajú aj „zberači“;

konkávne zrkadlo

• konvexné. Takéto zrkadlá sa vyznačujú odrazom žiarenia od vonkajšieho povrchu. Počas toho dochádza k rozptylu do strán. Z tohto dôvodu sa takéto objekty nazývajú "rozptyl".

konvexné zrkadlo

V tomto prípade existuje niekoľko možností pre správanie lúčov:

• horí takmer rovnobežne s povrchom. V tejto situácii sa len mierne dotýka povrchu a odráža sa pod veľmi tupým uhlom. Potom ide po pomerne nízkej trajektórii;
• pri páde dozadu sa lúče odpudzujú pod ostrým uhlom. V tomto prípade, ako sme už povedali vyššie, odrazený lúč bude sledovať dráhu veľmi blízku tomu dopadajúcemu.

Ako vidíte, zákon je splnený vo všetkých prípadoch.

Záver

Zákony odrazu svetelného žiarenia sú pre nás veľmi dôležité, pretože ide o základné fyzikálne javy. Našli široké uplatnenie v rôznych odborochľudská aktivita. Štúdium základov optiky prebieha v stredná škola, čo opäť dokazuje dôležitosť takýchto základných vedomostí.

Ako urobiť anjelské oči pre vázu sami?

povrchový svetelný lúč (obr. 3.1) (`vecS_1` - vektor smerovaný pozdĺž dopadajúceho lúča). V bode `O`, kde sa lúč opiera o rovinu, zostrojíme do roviny externé normálna „vecN“ (t. j. kolmá) a nakoniec cez lúč „vecS_1“ a normálna „vecN“ nakreslite rovinu „P“. Táto rovina je tzv rovina dopadu. Bez ohľadu na to, z ktorej látky sa náš vybraný povrch skladá, určitá časť dopadajúceho žiarenia sa odrazí. Akým smerom pôjde odrazený lúč `vecS_2`?

Bolo by zvláštne, keby sa odchýlil od roviny dopadu napríklad doprava alebo doľava: veď vlastnosti priestoru na oboch stranách tejto roviny sú rovnaké. Našťastie sa to nedeje.

Ostrý roh medzi lúčom `vecS_1` a vonkajšou normálou `vecN` sa nazýva uhol dopadu. Označme tento roh symbolom `varphi_1`. Ostrý uhol tvorený odrazeným lúčom `vecS_2` a normálou (označme ho `varphi_2`) sa nazýva uhol odrazu. Početné pozorovania a merania nám umožňujú formulovať nasledujúci postulát geometrickej optiky:

Postulát 3

Dopadajúci lúč `vecS_1`, normálny `vecN` a odrazený lúč `vecS_2` vždy ležia v rovnakej rovine, ktorá sa nazýva rovina dopadu. Uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu, t.j.

`varphi_2=varphi_1`. (3.1)

Uveďme ešte jednu definíciu. Uhol "delta", vytvorený pokračovaním lúča dopadajúceho na ploché zrkadlo a lúča odrazeného od zrkadla, sa nazýva uhol vychýlenia. Uhol vychýlenia je vždy menší alebo rovný `180^@`. Pojem uhla odchýlky možno interpretovať oveľa širšie. Ďalej to budeme nazývať uhol tvorený pokračovaním lúča vstupujúceho do ľubovoľného optického systému a lúča opúšťajúceho tento systém.

Určte uhol vychýlenia lúča dopadajúceho na rovinné zrkadlo. Uhol dopadu `varphi_1=30^@`.

Uhol "alfa" tvorený dopadajúcimi a odrazenými lúčmi sa rovná súčtu uhlov dopadu a odrazu, t.j. "alfa=60^@". Uhly „alfa“ a „delta“ spolu susedia. teda

`delta=180^@-60^@=120^@`.

Hladký povrch, ktorý odráža takmer všetko žiarenie, ktoré naň dopadá, sa nazýva zrkadlový povrch. To vyvoláva otázku: prečo „takmer všetko“ a nie „všetko“? Odpoveď je jednoduchá: dokonalé zrkadlá sa v prírode nevyskytuje. Napríklad zrkadlá, s ktorými sa stretávate v každodennom živote, odrážajú až 90 % dopadajúceho svetla a zvyšných 10 % čiastočne prejde a čiastočne pohltí.

Moderné lasery používajú zrkadlá, ktoré odrážajú až `99%` žiarenia a ešte viac (hoci v dosť úzkej oblasti spektra, ale o tom si povieme, keď budete v 11. ročníku). Na výrobu takýchto zrkadiel bola vyvinutá celá vedecká teória a bola organizovaná špeciálna výroba.

Čistá priehľadná voda odráža aj časť žiarenia dopadajúceho na jej povrch. Keď svetlo dopadne pozdĺž normály k povrchu, odrazí sa o niečo menej ako 2% energie dopadajúceho žiarenia. S rastúcim uhlom dopadu sa zvyšuje podiel odrazeného žiarenia. Pri uhle dopadu blízkom „90^@“ ( kĺzavý pád), odrazí sa takmer všetka „100 %“ dopadajúcej energie.

V krátkosti sa dotkneme ešte jednej otázky. Neexistujú žiadne dokonale hladké povrchy. Keď dosť veľké zväčšenie Na povrchu zrkadla môžete vidieť mikrotrhliny, triesky, nepravidelnosti, ktorých rovina je naklonená vzhľadom na rovinu zrkadla. Čím viac nepravidelností, tým nudnejší sa zdá odraz predmetov v zrkadle. Povrch biely písací papier tak silne posiaty mikroskopickými nepravidelnosťami, že prakticky nedáva žiadny zrkadlový odraz. Takýto povrch vraj odráža difúzne t.j. rôzne drobné oblasti povrchu papiera odrážajú svetlo v rôznych smeroch. Ale takýto povrch je jasne viditeľný rôzne miesta. Vo všeobecnosti väčšina predmetov odráža svetlo difúzne. Ako clony sa používajú difúzne reflexné plochy.

Z papiera je však možné získať zrkadlový obraz svetlých predmetov. Aby ste to dosiahli, musíte sa pozrieť na povrch papiera takmer pozdĺž jeho povrchu. Najlepšie je pozorovať odraz žiariacej žiarovky alebo Slnka. Urobte tento experiment!

Pri konštrukcii obrazu nejakého bodu `S` v plochom zrkadle je potrebné použiť podľa najmenej,dva ľubovoľný lúč. Technika výstavby je zrejmá z obr. 3.2. Z praktického hľadiska je účelné nechať jeden z lúčov (na obrázku je to lúč 1) pozdĺž normály k rovine zrkadla.

Je obvyklé nazývať obraz objektu získaný v dôsledku priesečníka odrazených lúčov, platné a obraz získaný mentálnym prekrížením pokračovaní týchto lúčov v opačnom smere - imaginárny. `S_1` je teda virtuálny obraz zdroja `S` v plochom zrkadle (obr. 3.2).

Príklad 3.1

Žiarovka stolná lampa sa nachádza vo vzdialenosti `l_1=0,6` m od povrchu stola a `L_2=1,8` m od stropu. Vlákno žiarovky možno považovať za bodový zdroj svetla. Na stole leží fragment plochého zrkadla v tvare trojuholníka so stranami `5` cm, `6` cm a `7` cm (obr. 3.3).

1) V akej vzdialenosti od stropu je obraz vlákna žiarovky daný zrkadlom?

2) Nájdite tvar a rozmery „zajačika“ získaného z fragmentu zrkadla na strope (MIPT, 1996).

Urobme nákres vysvetľujúci význam úlohy (obr. 3.3). Venujte pozornosť dvom veciam:

a) zrkadlo je na stole v ľubovoľnej vzdialenosti od lampy;

b) obraz možno zostrojiť pomocou ľubovoľných lúčov „odrazených“ od roviny zhodnej s rovinou zrkadla (napríklad lúče `3^"` a `4^"`). Je ľahké ukázať, že `SC=CS_1`, t.j. `L_3=L_1`. Preto vzdialenosť

`x=2L_1+L_2=>x=2*0,6+1,8=3` m.

Na určenie tvaru a veľkosti "zajačika" je vhodné zvážiť lúče "vychádzajúce" z obrázku `S_1`. Keďže rovina zrkadla a strop sú rovnobežné, tvar „zajačika“ bude podobný zrkadlu. Poďme nájsť koeficient podobnosti. Ak je dĺžka strany zrkadla „h“ a dĺžka strany „zajačika“, ktorá tomu zodpovedá, je „H“, potom môžete napísať pomer:

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

Dĺžka strán "zajačika" je teda 25 cm, 30 cm a 35 cm.

Príklad 3.2

V prvej miestnosti je na stole kvetina „(F)“ a na stene pri dverách „(D)“ visí zrkadlo „(M)“. Malvína `(G)` je vo vedľajšej miestnosti (obr. 3.4). Vyberte správny výrok.

A. Malvína zo svojho miesta nevidí imaginárny obraz kvetu `(F)` v zrkadle.

B. Malvína zo svojho miesta vidí svoj obraz v zrkadle.

V. Malvína z jeho miesta nevidí do zrkadla skutočný obraz kvet "(F)".

Urobme si názorný nákres (obr. 3.5). Na tento účel vytvoríme obrázok `F^"` kvetu, ktorý bude imaginárny.

Priamku `F^"G` neblokujú prekážky, preto Malvína vidí imaginárny obraz kvetu `(F^")`. Takže odpoveď A nie je správna. Nevidí svoj obraz. Takže odpoveď B tiež nie je platná. Keďže obraz kvetu je imaginárny, Malvína nevidí skutočný obraz kvetu.

Správna odpoveď je B.