Отражение и пречупване на светлината: от какво се състоят и примери
Отражението и пречупването на светлината са два физически явления, които лъч светлина може да изпита. При отражение светлинният лъч отскача от повърхността, докато при пречупване светлинният лъч, който преминава от една среда в друга, променя своя ъгъл на разпространение.
Отражение на светлината | Пречупване на светлината | |
---|---|---|
Определение | Оптично явление, при което светлинният лъч отскача, когато срещне материал. | Оптично явление, при което светлинният лъч променя посоката си при преминаване през среда с различна плътност. |
Компоненти | Инцидентна мълния |
Инцидентна мълния |
Половината | Среща се в същата среда | Среща се на границата между две среди с различна плътност |
Закони |
|
н1. грях (α2) = n2. грях (α2) |
Характеристики |
|
|
Примери | Калейдоскоп |
Двойно изображение в аквариуми |
Какво е отражение на светлината?
Отражението на светлината е явлението, което възниква, когато имаме усещането, че лъч светлина отскача от повърхността.
Това, което всъщност се случва, е, че светлинният лъч се връща, когато се сблъска със среда, различна от тази, по която се движи, както би се случило, когато топката бъде ритната към стената.
В отражението на светлината можете да различите оригиналния лъч или падаща мълния и лъчът, който се връща o отражен лъч. В точката, където падащият и отразеният лъч се срещат, се прави въображаема линия, перпендикулярна на повърхността, известна като нормално.
Между падащия лъч и нормалата се образува ъгълът на падане, а между нормалния и отразения лъч се образува ъгълът на отражение. По този начин посоката, в която се отразява светлината, зависи от формата на отразяващата повърхност и посоката на падащия лъч.
Светлината има честота на вълната и скорост, които са еднакви както в падащия лъч, така и в отражения лъч. Интензитетът на отразената светлина обаче е по-нисък от падащата светлина.
Закони на отражението на светлината
Законите на отражението на светлината обясняват разпространението на светлинния лъч при връщането му. Има два закона:
- Първи закон: падащият лъч, нормалът към падащата повърхност и отразеният лъч са в една и съща равнина.
Втори закон: ъгълът на падане α и ъгълът на отражение β са равни. Ако ъгълът на падане е равен на 30 ° C, ъгълът на отражение е равен на 30 ° C. Ако светлината пада перпендикулярно, ъгълът на падане и ъгълът на отражение са равни на 0 ° C, така че светлината ще бъде отразена, обръщайки посоката на разпространение.
Примери за отражение на светлината
Отражението на светлината се среща в природата в много ситуации и с различни приложения.
Слънчева пещ
На много места слънчевата светлина се използва за готвене чрез слънчеви пещи, проектирани с полирани извити повърхности, които отразяват и концентрират лъчите в малка площ.
Френският национален център за научни изследвания построи слънчева пещ в Odeillo, за да изследва свойствата на материалите в среда с висока слънчева температура. Тази фурна се основава на концентрацията на слънчеви лъчи чрез отражение, постигайки 1000 киловата на квадратен метър.
Огледално изображение
Огледалото е гладка повърхност, където светлинните лъчи отскачат и изображението се формира от отражението на светлината. Най-често срещаните огледала са плоски огледала, направени от парче стъкло, покрито от едната страна със сребърен или алуминиев нитрат.
Калейдоскопи
Калейдоскопът е оптичен инструмент, който се състои от тръба с вътрешни огледала и парчета цветно стъкло. При завъртане на калейдоскопа се образуват фигури от различни разноцветни шарки в резултат на отражението на светлината вътре в играчката.
Пълно вътрешно отражение
Пълното вътрешно отражение е специално отражение, което може да се наблюдава в скъпоценни камъни, като диаманти. В този случай светлината навлиза в диаманта с такъв наклон, че лъчите се отразяват вътре в кристала, отблъсквайки лъчите срещу вътрешните лица.
Слънчев ореол
Понякога можем да видим дифузен кръг, който заобикаля слънцето. Това се получава от отражението на слънчевата светлина върху повърхността на водни капчици, плаващи в атмосферата.
Какво представлява пречупването на светлината?
Пречупването на светлината се получава, когато светлината преминава от една среда в друга. Това е явлението, което обяснява защо прав обект изглежда огънат, когато го поставим във вода. Лъчът на светлината се отклонява при преминаване към различна среда от тази, от която е дошъл.
Пречупването на светлината се появява на разделителната повърхност на различните среди плътност като въздух и вода или въздух и стъкло, което влияе върху скоростта на разпространение на светлината. Отклонението от посоката на разпространение ще бъде толкова по-голямо, колкото по-голяма е разликата в скоростта на разпространение в двете среди.
При пречупването на светлината се различават падащият лъч и пречупеният лъч. Ъгълът на падане се формира между падащия лъч и нормалната линия. Докато между пречупения лъч и нормалата се образува ъгълът на пречупване.
Всеки носител има a показател на пречупване (н), което е връзката между скоростта на разпространение на светлината във вакуум (c) и скоростта на разпространение на светлината в тази среда (v):
н = c / v
Индексът на пречупване е обратно пропорционален на скоростта на светлината в средата; тоест колкото по-висок е показателят на пречупване, толкова по-ниска е скоростта на разпространение и обратно. По този начин за стъкло, вода и пластмаса той е по-голям от 1; той няма единици, тъй като е връзка между скоростите.
Пречупването на светлината може да възникне едновременно с отражението. Например, ако светлината падне върху едната страна на стъклен блок, тя се отразява и пречупва на границата стъкло-въздух.
Закони за пречупване (закон на Снел-Декарт)
Законите на пречупването обясняват как възниква това явление. Това беше физикът и математик Кристиан Хюйгенс, който изведе тези закони, които са обобщени в:
- Първи закон: падащият лъч върху разделителната повърхност на две среди, нормалът към повърхността в точката на падане и пречупеният лъч са в една и съща равнина.
- Втори закон: показателите на пречупване n1 и n2, ъгълът на падане α1 и ъгълът на пречупване α2 са свързани със следния израз:
н1. грях (α2 ) = n2. грях (α2)
Когато светлината пада перпендикулярно (ъгъл на падане равен на 0), няма отклонение на светлината, тоест падащият лъч следва линейния си път.
Примери за пречупване на светлината
Пречупването на светлината обяснява много от явленията, които срещаме в ежедневния си живот. Нека разгледаме някои примери.
Прекъснатата слама
Когато прав предмет, като молив или сламка, се постави в чаша с вода или друга течност, изглежда, че се счупва.
Двойно изображение във водни резервоари
Водата има различен показател на пречупване от въздуха. Така че, когато видим предмети или същества в аквариума, можем да видим повече от едно изображение.
Рефрактометрия
Индексът на пречупване на веществото се използва за обозначаване на концентрацията на някои съединения. За това се използва инструмент, наречен рефрактометър, където няколко капки от разтвора се поставят върху призматична повърхност и се измерва ъгълът на пречупване.
Това също може да ви заинтересува природен феномен.