Valguse peegeldus ja murdumine: millest need koosnevad ja näited

Valguse peegeldus ja murdumine on kaks füüsilist nähtust, mida valguskiir võib kogeda. Peegeldudes põrkab valguskiir pinnalt tagasi, murdumisel aga ühest keskkonnast teise liikuv valguskiir muudab selle levimisnurka.

Valguse peegeldus	Valguse murdumine
Definitsioon	Optiline nähtus, kus valgusvihk põrkab materjaliga kokku puutudes.	Optiline nähtus, kus valgusvihk muudab erineva tihedusega keskkonda läbides suunda.
Komponendid (redigeeri)	Juhtuv välk Peegeldunud kiir Peegeldav pind Normaalne joon Langusnurk Refleksinurk	Juhtuv välk Murdunud kiir Pind kandjate vahel Normaalne joon Langusnurk Murdumisnurk
Pool	See toimub samas keskkonnas	See toimub kahe erineva tihedusega meediumi piiril
Seadused	Normaalne ning langev ja peegelduv kiirgus asuvad samas tasapinnas Langusnurk = peegeldumisnurk	Normaalne ja langev ning murdunud kiired asuvad samas tasapinnas Keskkonna murdumisnäitaja, mis on langusnurga 1-kordne siinus, on võrdne keskmise murdumisnäitajaga 2-kordse murdumisnurga siinus: n1. patt (α2) = n2. patt (α2)
Omadused	Valguse levimise kiirus ei muutu Valguslaine sagedus ei muutu Peegelduva kiire intensiivsus on väiksem	Valguse levimise kiirus muutub. See sõltub keskkonna murdumisnäitajast.
Näited	Kaleidoskoop Päikese ahi Peeglid Gem sära Päikese halo	Topeltpilt akvaariumides Katkematu õled Refraktomeetria

Mis on valguse peegeldus?

Valguse peegeldus on nähtus, mis tekib siis, kui meil on tunne, et valguskiir põrkub pinnalt.
Tegelikult juhtub see, et valgusvihk tagastatakse, kui see põrkub muu keskkonnaga kui liikuv, nagu see juhtuks siis, kui palli vastu seina lüüakse.

Valguse peegelduses saate eristada algset kiirt või juhtuv välk ja kiir, mis tagastatakse o peegeldunud kiir. Punktis, kus langevad ja peegelduvad kiired kohtuvad, tõmmatakse pinnaga risti kujuteldav joon, mida nimetatakse normaalne.

Langeva kiirte ja normaalse vahel moodustub langemisnurk ning normaalse ja peegelduva kiiri vahel peegeldumisnurk. Seega sõltub valguse peegeldumise suund peegeldava pinna kujust ja langeva kiire suunast.

Valgusel on laine sagedus ja kiirus, mis on sama nii langevas kiires kui ka peegelduvas kiires. Peegelduva valguse intensiivsus on langevast valgusest siiski madalam.

Valguse peegeldumise seadused

Valguse peegeldumise seadused selgitavad valgusvihu levimist selle tagastamisel. On kaks seadust:

• Esimene seadus: langev kiir, langeva pinna normaalne ja peegeldunud kiir asuvad samal tasapinnal.

• Teine seadus: langemisnurk α ja peegeldumisnurk β on võrdsed. Kui langemisnurk on võrdne 30 ° C, on peegeldumisnurk võrdne 30 ° C. Kui valgus langeb risti, on langemisnurk ja peegeldumisnurk võrdsed 0 ° C-ga, seega peegeldub valgus levimissuunda ümber pöörates.

Näited valguse peegeldumisest

Valguse peegeldus toimub looduses paljudes olukordades ja erinevate rakendustega.

Päikese ahi

Paljudes kohtades kasutatakse päikesevalgust toiduvalmistamiseks päikesekiirguse abil, mis on kujundatud poleeritud kumerate pindadega, mis peegeldavad ja koondavad kiiri väikesele alale.
Prantsuse riiklik teadusuuringute keskus ehitas Odeillosse päikeseenergiaahju, et uurida materjalide omadusi kõrge päikesetemperatuuriga keskkondades. See ahi põhineb päikesekiirte kontsentratsioonil peegeldumise teel, saavutades 1000 kilovatti ruutmeetri kohta.

Peegelpildistamine

Peegel on sile pind, kuhu valgusvihud põrkavad ja valguse peegeldumisel moodustub pilt. Kõige tavalisemad peeglid on lamedad peeglid, mis on valmistatud klaasitükist, mis on ühelt poolt kaetud hõbe- või alumiiniumnitraadiga.

Kaleidoskoobid

Kaleidoskoop on optiline instrument, mis koosneb sisepeeglitega torust ja värvilistest klaasitükkidest. Kaleidoskoobi pööramisel moodustuvad mänguasja valguse peegeldumise tulemusel mitmesuguste mitmevärviliste mustritega kujundid.

Totaalne sisemine peegeldus

Totaalne sisemine peegeldus on eriline peegeldus, mida võib täheldada kalliskivides, näiteks teemantides. Sel juhul satub valgus teemanti sellise kaldega, et kiired peegelduvad kristalli sees, põrkudes kiired vastu sisepindu.

Päikese halo

Mõnikord võime näha hajutatud ringi, mis ümbritseb päikest. Selle tekitab päikesevalguse peegeldus atmosfääris hõljuvate veepiiskade pinnal.

Mis on valguse murdumine?

Valguse murdumine toimub siis, kui valgus läheb ühest keskkonnast teise. See on nähtus, mis seletab, miks sirge ese paistab, kui me selle vette paneme. Valguskiir paindub, kui see läheb üle teisele keskkonnale kui see, kust see tuli.

Valguse murdumine toimub erinevate keskkondade eralduspinnal tihedus, nagu õhk ja vesi või õhk ja klaas, mis mõjutab valgus. Hälve levimissuunast on seda suurem, mida suurem on levimiskiiruse erinevus kahes keskkonnas.

Valguse murdumisel eristatakse langevat kiiret ja murdunud kiiri. Langusnurk moodustub langeva kiiri ja normaaljoone vahel. Murdunud kiiri ja normaalse vahel moodustub murdumisnurk.

Igal meediumil on a murdumisnäitaja (n), mis on valguse levimiskiiruse vaakumis (c) ja valguse leviku kiiruse suhe selles keskkonnas (v):

n = c / v

Murdumisnäitaja on pöördvõrdeline valguse kiirusega keskkonnas; see tähendab, et mida suurem on murdumisnäitaja, seda väiksem on levimiskiirus ja vastupidi. Seega on klaasi, vee ja plasti puhul see suurem kui 1; sel pole ühikuid, kuna see on kiiruste suhe.

Valguse murdumine võib toimuda samaaegselt peegeldumisega. Näiteks kui valgus langeb klaasploki ühele küljele, peegeldub ja murdub see klaasi-õhu piiril.

Murdumiseadused (Snell-Descartes'i seadus)

Murdumisreeglid selgitavad, kuidas see nähtus aset leiab. Need seadused tuletasid füüsik ja matemaatik Christiaan Huygens, mis on kokku võetud järgmiselt:

• Esimene seadus: langev kiir kahe keskkonna eralduspinnal, langemispunkti pinna normaalne ja murdunud kiir on samal tasapinnal.
• Teine seadus: murdumisnäitajad n₁ ja n₂, langemisnurk α₁ ja murdumisnurk α₂ on seotud järgmise väljendiga:

n₁. patt (α₂ ) = n₂. patt (α₂)

Kui valgus langeb risti (langemisnurk on võrdne 0-ga), ei esine valguse läbipaindet, see tähendab, et langev kiir järgib selle lineaarset rada.

Näited valguse murdumisest

Valguse murdumine selgitab paljusid nähtusi, millega igapäevases elus kokku puutume. Vaatame mõningaid näiteid.

Katkendlik õlekõrs

Kui sirge ese, näiteks pliiats või õled, sisestatakse klaasi vette või mõnda muud vedelikku, näib see purunevat.

Topeltpilt veepaakides

Vee murdumisnäitaja on õhust erinev. Nii et kui näeme akvaariumi sees olevaid esemeid või olendeid, näeme rohkem kui ühte pilti.

Refraktomeetria

Mõne ühendi kontsentratsiooni näitamiseks kasutatakse aine murdumisnäitajat. Selleks kasutatakse instrumenti, mida nimetatakse refraktomeetriks, kus paar tilka lahust pannakse prisma pinnale ja mõõdetakse murdumisnurk.

See võib teile ka huvi pakkuda looduslik fenomen.