Αντανάκλαση και διάθλαση του φωτός: από τι αποτελούνται και παραδείγματα

Η αντανάκλαση και η διάθλαση του φωτός είναι δύο φυσικά φαινόμενα που μπορεί να βιώσει μια ακτίνα φωτός. Στην αντανάκλαση, η ακτίνα φωτός αναπηδά από μια επιφάνεια, ενώ σε διάθλαση η ακτίνα φωτός που περνά από το ένα μέσο στο άλλο αλλάζει τη γωνία της διάδοσης.

Αντανάκλαση του φωτός	Διάθλαση του φωτός
Ορισμός	Οπτικό φαινόμενο όπου η δέσμη φωτός αναπηδά όταν συναντά ένα υλικό.	Οπτικό φαινόμενο όπου η δέσμη φωτός αλλάζει κατεύθυνση όταν περνά μέσα από ένα μέσο διαφορετικής πυκνότητας.
Στοιχεία (επεξεργασία)	Συμβάν αστραπής Ανακλαστική ακτίνα Ανακλαστική επιφάνεια Κανονική γραμμή Γωνία πρόσπτωσης Ανακλαστική γωνία	Συμβάν αστραπής Διαθλασμένη ακτίνα Επιφάνεια μεταξύ μέσων Κανονική γραμμή Γωνία πρόσπτωσης Γωνία διάθλασης
Ήμισυ	Εμφανίζεται στο ίδιο μέσο	Εμφανίζεται στα σύνορα μεταξύ δύο μέσων διαφορετικής πυκνότητας
Του νόμου	Το φυσιολογικό και το περιστατικό και οι ανακλώμενες ακτίνες βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο Γωνία πρόσπτωσης = γωνία ανάκλασης	Οι φυσιολογικές και το περιστατικό και οι διαθλασμένες ακτίνες βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο instagram story viewer Ο δείκτης διάθλασης του μέσου 1 φορές το ημίτονο της γωνίας πρόσπτωσης είναι ίσος με τον δείκτη διάθλασης του μέσου 2 φορές το ημίτονο της διαθλαστικής γωνίας: ν₁. αμαρτία (α₂) = ν₂. αμαρτία (α₂)
Χαρακτηριστικά	Η ταχύτητα της διάδοσης του φωτός δεν αλλάζει Η συχνότητα του φωτός δεν αλλάζει Η ένταση της ανακλώμενης δέσμης είναι χαμηλότερη	Η ταχύτητα της διάδοσης του φωτός αλλάζει. Εξαρτάται από τον δείκτη διάθλασης του μέσου.
Παραδείγματα	Καλειδοσκόπιο Ηλιακός φούρνος Καθρέπτες Λάμψη πολύτιμων λίθων Ηλιακό φωτοστέφανο	Διπλή εικόνα σε ενυδρεία Ασυνεχές άχυρο Διαθλασιμετρία

Τι είναι η ανάκλαση του φωτός;

Η αντανάκλαση του φωτός είναι το φαινόμενο που συμβαίνει όταν έχουμε την αίσθηση ότι μια ακτίνα φωτός αναπηδά από μια επιφάνεια.
Αυτό που πραγματικά συμβαίνει είναι ότι η δέσμη φωτός επιστρέφεται όταν συγκρούεται με ένα μέσο διαφορετικό από αυτό που κινείται, όπως θα συνέβαινε όταν μια μπάλα κλωτσάται σε έναν τοίχο.

Στην αντανάκλαση του φωτός μπορείτε να διακρίνετε την αρχική ακτίνα ή συμβάν αστραπής και η ακτίνα που επιστρέφεται o ανακλώμενη ακτίνα. Στο σημείο όπου συναντώνται το συμβάν και οι ανακλώμενες ακτίνες, σχεδιάζεται μια φανταστική γραμμή κάθετη προς την επιφάνεια, γνωστή ως κανονικός.

Μεταξύ της ακτίνας πρόσληψης και του φυσιολογικού σχηματίζεται η γωνία πρόσπτωσης και μεταξύ της κανονικής και της ανακλώμενης ακτίνας σχηματίζεται η γωνία ανάκλασης. Έτσι, η κατεύθυνση στην οποία ανακλάται το φως εξαρτάται από το σχήμα της ανακλώσας επιφάνειας και την κατεύθυνση της προσπίπτουσας δέσμης.

Το φως έχει συχνότητα κύματος και ταχύτητα που είναι η ίδια τόσο στην ακτίνα πρόσκρουσης όσο και στην ανακλώμενη ακτίνα. Ωστόσο, η ένταση του ανακλώμενου φωτός είναι χαμηλότερη από το προσπίπτον φως.

Νόμοι της ανάκλασης του φωτός

Οι νόμοι της ανάκλασης του φωτός εξηγούν τη διάδοση της δέσμης φωτός όταν επιστρέφεται. Υπάρχουν δύο νόμοι:

Πρώτος νόμος: η ακτίνα προσβολής, η κανονική στην επιφάνεια προσπίπτουσας και η ανακλώμενη ακτίνα βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.
Δεύτερος νόμος: η γωνία πρόσπτωσης α και η γωνία ανάκλασης β είναι ίσες. Εάν η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με 30 ° C, η γωνία ανάκλασης είναι ίση με 30 ° C. Εάν το φως προσπίπτει κάθετα, η γωνία πρόσπτωσης και η γωνία ανάκλασης είναι ίσες με 0 ° C, έτσι το φως θα ανακλάται αντιστρέφοντας την κατεύθυνση της διάδοσης.

Παραδείγματα ανάκλασης του φωτός

Η ανάκλαση του φωτός συμβαίνει στη φύση σε πολλές περιπτώσεις και με διάφορες εφαρμογές.

Ηλιακός φούρνος

Σε πολλά μέρη το φως του ήλιου χρησιμοποιείται για μαγείρεμα, μέσω ηλιακών φούρνων, σχεδιασμένων με γυαλισμένες καμπύλες επιφάνειες που αντανακλούν και συγκεντρώνουν τις ακτίνες σε μια μικρή περιοχή.
Το Γαλλικό Εθνικό Κέντρο Επιστημονικής Έρευνας έχτισε έναν ηλιακό φούρνο στο Odeillo για να μελετήσει τις ιδιότητες των υλικών σε περιβάλλοντα υψηλής ηλιακής θερμοκρασίας. Αυτός ο φούρνος βασίζεται στη συγκέντρωση των ηλιακών ακτίνων μέσω ανάκλασης, επιτυγχάνοντας 1000 κιλοβάτ ανά τετραγωνικό μέτρο.

Απεικόνιση καθρέφτη

Τα σπίτια καθρεφτών αντανακλούν το εξωτερικό φως και συνδυάζονται με το περιβάλλον — Τα σπίτια των καθρεφτών φαίνεται να συνδυάζονται στο περιβάλλον αντανακλώντας τις εικόνες από το εξωτερικό.

Ένας καθρέφτης είναι μια λεία επιφάνεια όπου οι ακτίνες φωτός αναπηδούν και μια εικόνα σχηματίζεται από την αντανάκλαση του φωτός. Οι πιο συνηθισμένοι καθρέφτες είναι επίπεδες καθρέφτες κατασκευασμένες από ένα κομμάτι γυαλιού που καλύπτεται στη μία πλευρά με νιτρικό άργυρο ή αργίλιο.

Καλειδοσκόπια

Το καλειδοσκόπιο είναι ένα οπτικό όργανο που αποτελείται από ένα σωλήνα με εσωτερικούς καθρέφτες και κομμάτια από χρωματιστό γυαλί. Καθώς το καλειδοσκόπιο περιστρέφεται, σχηματίζονται σχήματα ποικίλων πολύχρωμων σχεδίων ως αποτέλεσμα της ανάκλασης του φωτός μέσα στο παιχνίδι.

Συνολική εσωτερική αντανάκλαση

Η ολική εσωτερική αντανάκλαση είναι μια ειδική αντανάκλαση που μπορεί να παρατηρηθεί σε πολύτιμους λίθους, όπως διαμάντια. Σε αυτήν την περίπτωση, το φως εισέρχεται στο διαμάντι με τέτοια κλίση που οι ακτίνες αντανακλώνται μέσα στον κρύσταλλο, αναπηδώντας τις ακτίνες στις εσωτερικές όψεις.

Ηλιακό φωτοστέφανο

επίδραση του ηλιακού φωτοστέφανου λόγω της διάθλασης του φωτός στις σταγόνες νερού στην ατμόσφαιρα — Το φωτοστέφανο που περιβάλλει τον ήλιο οφείλεται στην αντανάκλαση του φωτός στα σταγονίδια νερού.

Μερικές φορές μπορούμε να δούμε έναν διάχυτο κύκλο που περιβάλλει τον ήλιο. Αυτό παράγεται από την αντανάκλαση του ηλιακού φωτός στην επιφάνεια των σταγονιδίων νερού που επιπλέουν στην ατμόσφαιρα.

Ποια είναι η διάθλαση του φωτός;

Η διάθλαση του φωτός συμβαίνει όταν το φως περνά από το ένα μέσο στο άλλο. Είναι το φαινόμενο που εξηγεί γιατί ένα ευθύ αντικείμενο φαίνεται λυγισμένο όταν το βάζουμε στο νερό. Η ακτίνα του φωτός εκτρέπεται όταν περνά σε διαφορετικό μέσο από αυτό από το οποίο προήλθε.

Η διάθλαση του φωτός συμβαίνει στην επιφάνεια διαχωρισμού των διαφορετικών μέσων πυκνότητα όπως αέρα και νερό, ή αέρα και γυαλί, η οποία επηρεάζει την ταχύτητα διάδοσης του το φως. Η απόκλιση από την κατεύθυνση της διάδοσης θα είναι μεγαλύτερη όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά στην ταχύτητα της διάδοσης στα δύο μέσα.

Στην διάθλαση του φωτός, διακρίνονται η προσπίπτουσα ακτίνα και η διαθλασμένη ακτίνα. Η γωνία πρόσπτωσης σχηματίζεται μεταξύ της προσπίπτουσας ακτίνας και της κανονικής γραμμής. Ενώ ανάμεσα στη διαθλασμένη ακτίνα και την κανονική, σχηματίζεται η γωνία διάθλασης.

Κάθε μέσο έχει ένα διαθλαστικός δείκτης (ν) που είναι η σχέση μεταξύ της ταχύτητας διάδοσης του φωτός σε κενό (γ) και της ταχύτητας διάδοσης του φωτός σε αυτό το μέσο (v):

ν = c / ν

Ο δείκτης διάθλασης είναι αντιστρόφως ανάλογος με την ταχύτητα του φωτός στο μέσο. Δηλαδή, όσο υψηλότερος είναι ο δείκτης διάθλασης, τόσο χαμηλότερη είναι η ταχύτητα διάδοσης και το αντίστροφο. Έτσι, για γυαλί, νερό και πλαστικό είναι μεγαλύτερο από 1. δεν έχει μονάδες, καθώς είναι μια σχέση μεταξύ των ταχυτήτων.

Η διάθλαση του φωτός μπορεί να συμβεί ταυτόχρονα με την ανάκλαση. Για παράδειγμα, εάν το φως πέσει στη μία όψη ενός γυάλινου μπλοκ, ανακλάται και διαθλάται στο όριο του γυαλιού-αέρα.

Νόμοι διάθλασης (νόμος Snell-Descartes)

Οι νόμοι της διάθλασης εξηγούν πώς συμβαίνει αυτό το φαινόμενο. Ήταν ο φυσικός και μαθηματικός Christiaan Huygens που συνήγαγε αυτούς τους νόμους που συνοψίζονται σε:

Πρώτος νόμος: η προσπίπτουσα ακτίνα στην επιφάνεια διαχωρισμού δύο μέσων, η κανονική προς την επιφάνεια στο σημείο πρόσπτωσης και η διαθλασμένη ακτίνα βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.
Δεύτερος νόμος: οι διαθλαστικοί δείκτες n₁ και ν₂, η γωνία πρόσπτωσης α₁ και η γωνία διάθλασης α₂ σχετίζονται με την ακόλουθη έκφραση:

ν₁. αμαρτία (α₂) = ν₂. αμαρτία (α₂)

Όταν το φως προσπίπτει κάθετα (γωνία πρόσπτωσης ίση με 0) δεν υπάρχει εκτροπή του φωτός, δηλαδή, η προσπίπτουσα ακτίνα ακολουθεί τη γραμμική της διαδρομή.

Παραδείγματα διάθλασης του φωτός

Η διάθλαση του φωτός εξηγεί πολλά από τα φαινόμενα που συναντάμε στην καθημερινή μας ζωή. Ας δούμε μερικά παραδείγματα.

Το ασυνεχές άχυρο

το άχυρο φαίνεται ασυνεχές σε ένα ποτήρι νερό λόγω της διαθλαστικής επίδρασης του φωτός — Η οπτική ψευδαίσθηση που αντιλαμβανόμαστε όταν ένα άχυρο βρίσκεται σε ένα ποτήρι νερό οφείλεται στη διάθλαση του φωτός.

Όταν ένα ευθύ αντικείμενο, όπως ένα μολύβι ή άχυρο, εισάγεται σε ένα ποτήρι νερό ή άλλο υγρό, φαίνεται να σπάει.

Διπλή εικόνα σε δεξαμενές νερού

διπλή εικόνα ενός ψαριού σε ένα ενυδρείο — Η διπλή εικόνα που βλέπουμε για ένα ψάρι σε ένα ενυδρείο εξηγείται από τη διάθλαση του φωτός στο νερό.

Το νερό έχει διαφορετικό δείκτη διάθλασης από τον αέρα. Έτσι, όταν βλέπουμε αντικείμενα ή όντα μέσα σε ένα ενυδρείο, μπορούμε να δούμε περισσότερες από μία εικόνες.

Διαθλασιμετρία

Χρησιμοποιώντας ένα διαθλασίμετρο μπορείτε να προσδιορίσετε τον δείκτη διάθλασης μιας ουσίας — Χρησιμοποιώντας ένα διαθλασίμετρο, μπορεί να προσδιοριστεί η συγκέντρωση ενός διαλύματος.

Ο δείκτης διάθλασης μιας ουσίας χρησιμοποιείται για να δείξει τη συγκέντρωση ορισμένων ενώσεων. Για αυτό, χρησιμοποιείται ένα όργανο που ονομάζεται διαθλασίμετρο, όπου τοποθετούνται μερικές σταγόνες του διαλύματος σε μια πρισματική επιφάνεια και μετράται η γωνία της διάθλασης.

Μπορεί επίσης να σας ενδιαφέρει φυσικά φαινόμενα.