Odbicie i załamanie światła: z czego składają się i przykłady

Odbicie i załamanie światła to dwa zjawiska fizyczne, których może doświadczyć promień światła. W odbiciu promień światła odbija się od powierzchni, podczas gdy w załamaniu promień światła przechodzący z jednego ośrodka do drugiego zmienia swój kąt propagacji.

Odbicie światła	Załamanie światła
Definicja	Zjawisko optyczne, w którym wiązka światła odbija się, gdy napotyka materiał.	Zjawisko optyczne polegające na tym, że wiązka światła zmienia kierunek podczas przechodzenia przez ośrodek o różnej gęstości.
Komponenty (edytuj)	Wypadkowa piorun Odbity promień Powierzchnia odblaskowa Normalna linia Kąt padania Kąt odbicia	Wypadkowa piorun Załamany promień Powierzchnia między mediami Normalna linia Kąt padania Kąt załamania
Pół	Występuje w tym samym medium	Występuje na pograniczu dwóch mediów o różnej gęstości
Prawa	Promienie normalne, padające i odbite znajdują się na tej samej płaszczyźnie Kąt padania = kąt odbicia	Promienie normalne, padające i załamane znajdują się w tej samej płaszczyźnie Współczynnik załamania ośrodka 1 razy sinus kąta padania jest równy współczynnikowi załamania ośrodka 2 razy sinus kąta załamania światła: instagram story viewer nie1. grzech (α2) = n2. grzech (α2)
Charakterystyka	Prędkość propagacji światła nie zmienia się Częstotliwość fali świetlnej się nie zmienia Intensywność odbitej wiązki jest mniejsza	Szybkość propagacji światła się zmienia. Zależy to od współczynnika załamania ośrodka.
Przykłady	Kalejdoskop Piec słoneczny Lustra Klejnot połysk Halo słoneczne	Podwójny obraz w akwariach Nieciągła słoma Refraktometria

Co to jest odbicie światła?

Odbicie światła to zjawisko, które pojawia się, gdy mamy wrażenie, że promień światła odbija się od powierzchni.
W rzeczywistości wiązka światła zostaje zwrócona, gdy zderza się z medium innym niż to, które się porusza, jak miałoby to miejsce, gdy piłka jest kopana o ścianę.

W odbiciu światła można odróżnić oryginalny promień lub padające błyskawice i promień, który jest zwracany odbity promień. W miejscu, w którym spotykają się padające i odbite promienie, narysowana jest wyimaginowana linia prostopadła do powierzchni, znana jako normalna.

Pomiędzy promieniem padającym i normalnym tworzy się kąt padania, a pomiędzy promieniem normalnym i odbitym kąt odbicia. Zatem kierunek, w którym odbija się światło, zależy od kształtu powierzchni odbijającej i kierunku wiązki padającej.

Światło ma częstotliwość fali i prędkość, która jest taka sama zarówno w promieniu padającym, jak i promieniu odbitym. Jednak intensywność światła odbitego jest mniejsza niż światła padającego.

Prawa odbicia światła

Prawa odbicia światła wyjaśniają propagację wiązki światła po jej powrocie. Istnieją dwa prawa:

• Pierwsze prawo: promień padający, normalna do powierzchni padającej i promień odbity znajdują się w tej samej płaszczyźnie.

• Drugie prawo: kąt padania α i kąt odbicia β są równe. Jeżeli kąt padania jest równy 30°C, kąt odbicia jest równy 30°C. Jeśli światło pada prostopadle, kąt padania i kąt odbicia są równe 0 ° C, więc światło będzie odbijane odwrotnie do kierunku propagacji.

Przykłady odbicia światła

Odbicie światła występuje w przyrodzie w wielu sytuacjach i przy różnych zastosowaniach.

Piec słoneczny

W wielu miejscach do gotowania wykorzystuje się światło słoneczne, za pomocą piekarników słonecznych, zaprojektowanych z polerowanymi zakrzywionymi powierzchniami, które odbijają i skupiają promienie na małej powierzchni.
Francuskie Narodowe Centrum Badań Naukowych zbudowało w Odeillo piec słoneczny do badania właściwości materiałów w środowiskach o wysokiej temperaturze słonecznej. Ten piekarnik opiera się na koncentracji promieni słonecznych przez odbicie, osiągając 1000 kilowatów na metr kwadratowy.

Obrazowanie lustrzane

Lustro to gładka powierzchnia, na której odbijają się promienie światła, a odbicie światła tworzy obraz. Najczęściej spotykane lustra to lustra płaskie wykonane z kawałka szkła pokrytego z jednej strony azotanem srebra lub aluminium.

Kalejdoskopy

Kalejdoskop to przyrząd optyczny, który składa się z tuby z wewnętrznymi lustrami i kawałkami kolorowego szkła. Podczas obracania kalejdoskopu powstają figury o różnorodnych, wielobarwnych wzorach w wyniku odbicia światła wewnątrz zabawki.

Całkowite odbicie wewnętrzne

Całkowite odbicie wewnętrzne to specjalne odbicie, które można zaobserwować w klejnotach, takich jak diamenty. W tym przypadku światło wpada do diamentu pod takim nachyleniem, że promienie odbijają się wewnątrz kryształu, odbijając promienie od wewnętrznych powierzchni.

Halo słoneczne

Czasami możemy zobaczyć rozproszony okrąg otaczający słońce. Jest to spowodowane odbiciem światła słonecznego na powierzchni kropel wody unoszących się w atmosferze.

Jakie jest załamanie światła?

Załamanie światła następuje, gdy światło przechodzi z jednego ośrodka do drugiego. Jest to zjawisko, które wyjaśnia, dlaczego prosty przedmiot wygląda na wygięty, gdy włożymy go do wody. Promień światła jest odchylany przy przejściu do innego ośrodka niż ten, z którego pochodził.

Załamanie światła następuje na powierzchni rozdzielania mediów o różnych gęstość, taka jak powietrze i woda lub powietrze i szkło, która wpływa na szybkość propagacji światło. Odchylenie od kierunku propagacji będzie tym większe, im większa będzie różnica prędkości propagacji w obu ośrodkach.

W załamaniu światła rozróżnia się promień padający i promień załamany. Kąt padania powstaje między promieniem padającym a linią normalną. Natomiast pomiędzy promieniem załamanym a normalnym powstaje kąt załamania.

Każde medium ma współczynnik załamania światła (nie), która jest zależnością między prędkością propagacji światła w próżni (c) a prędkością propagacji światła w tym ośrodku (v):

nie = c / v

Współczynnik załamania jest odwrotnie proporcjonalny do prędkości światła w ośrodku; to znaczy im wyższy współczynnik załamania, tym mniejsza prędkość propagacji i na odwrót. Tak więc dla szkła, wody i plastiku jest większy niż 1; nie ma jednostek, ponieważ jest to zależność między prędkościami.

Załamanie światła może wystąpić jednocześnie z odbiciem. Na przykład, jeśli światło pada na jedną powierzchnię pustaków szklanych, jest ono odbijane i załamywane na granicy szkło-powietrze.

Prawa załamania światła (prawo Snella-Descartesa)

Prawa refrakcji wyjaśniają, jak zachodzi to zjawisko. To fizyk i matematyk Christiaan Huygens wydedukował te prawa, które podsumowano w:

• Pierwsze prawo: promień padający na powierzchni rozdzielającej dwóch mediów, normalna do powierzchni w punkcie padania i promień załamany znajdują się w tej samej płaszczyźnie.
• Drugie prawo: współczynniki załamania n₁ oraz n₂, kąt padania α₁ i kąt załamania α₂ są powiązane następującym wyrażeniem:

nie₁. grzech (α₂ ) = n₂. grzech (α₂)

Gdy światło pada prostopadle (kąt padania równy 0) nie następuje ugięcie światła, to znaczy promień padający podąża swoją liniową drogą.

Przykłady załamania światła

Załamanie światła wyjaśnia wiele zjawisk, z którymi spotykamy się w naszym codziennym życiu. Spójrzmy na kilka przykładów.

Nieciągła słoma

Kiedy prosty przedmiot, taki jak ołówek lub słomka, zostanie włożony do szklanki wody lub innego płynu, wydaje się, że pęka.

Podwójny obraz w zbiornikach na wodę

Woda ma inny współczynnik załamania światła niż powietrze. Więc kiedy widzimy przedmioty lub istoty w akwarium, możemy zobaczyć więcej niż jeden obraz.

Refraktometria

Współczynnik załamania substancji służy do wskazania stężenia niektórych związków. W tym celu stosuje się przyrząd zwany refraktometrem, w którym kilka kropel roztworu umieszcza się na pryzmatycznej powierzchni i mierzy się kąt załamania.

Może Cię również zainteresować Zjawiska naturalne.