Cahaya adalah komponen penting dalam kehidupan kita. Tanpanya, kehidupan di planet kita tidak mungkin terjadi. Pada saat yang sama, banyak fenomena yang berhubungan dengan cahaya kini aktif digunakan di berbagai bidang aktivitas manusia, mulai dari produksi perangkat listrik hingga pesawat ruang angkasa. Salah satu fenomena mendasar dalam fisika adalah pemantulan cahaya.
Refleksi cahaya
Hukum pemantulan cahaya dipelajari di sekolah. Apa yang perlu Anda ketahui tentang dia, dan banyak lagi informasi yang berguna Artikel kami dapat memberi tahu Anda.
Pengetahuan dasar tentang cahaya
Biasanya, aksioma fisik termasuk yang paling mudah dipahami karena memiliki manifestasi visual yang dapat dengan mudah diamati di rumah. Hukum pemantulan cahaya menyiratkan situasi di mana sinar cahaya berubah arah ketika bertabrakan dengan berbagai permukaan.
Memperhatikan! Batas bias secara signifikan meningkatkan parameter seperti panjang gelombang.
Selama pembiasan sinar, sebagian energinya akan kembali ke medium primer. Ketika sebagian sinar menembus media lain, pembiasannya diamati.
Untuk memahami semua fenomena fisik ini, Anda perlu mengetahui terminologi yang sesuai:
- aliran energi cahaya dalam fisika didefinisikan sebagai kejadian ketika mengenai antarmuka antara dua zat;
- bagian dari energi cahaya yang dalam situasi tertentu kembali ke media primer disebut dipantulkan;
Memperhatikan! Ada beberapa rumusan aturan refleksi. Tidak peduli bagaimana Anda merumuskannya, itu tetap akan dijelaskan posisi relatif sinar pantul dan sinar datang.
- sudut datang. Yang kami maksud di sini adalah sudut yang terbentuk antara garis tegak lurus batas media dan cahaya yang datang padanya. Hal ini ditentukan pada titik datangnya sinar;
Sudut balok
- sudut refleksi. Terbentuk antara sinar pantul dan garis tegak lurus yang direkonstruksi pada titik datangnya.
Selain itu, perlu Anda ketahui bahwa cahaya dapat merambat masuk lingkungan yang homogen sangat mudah.
Memperhatikan! Media yang berbeda mungkin memantulkan dan menyerap cahaya secara berbeda.
Dari sinilah reflektansi berasal. Ini adalah besaran yang menjadi ciri reflektifitas benda dan zat. Artinya berapa banyak radiasi yang dibawa oleh fluks cahaya ke permukaan medium akan menjadi energi yang akan dipantulkan darinya. Koefisien ini tergantung pada beberapa faktor, termasuk nilai tertinggi mempunyai komposisi radiasi dan sudut datang.
Refleksi total fluks bercahaya diamati ketika sinar jatuh pada zat dan benda dengan permukaan reflektif. Misalnya, pantulan suatu sinar dapat diamati ketika mengenai kaca, cairan merkuri atau perak.
Tamasya sejarah singkat
Hukum pembiasan dan pemantulan cahaya dibentuk dan disistematisasikan pada abad ke-3. SM e. Mereka dikembangkan oleh Euclid.
Semua hukum (refraksi dan refleksi) yang berhubungan dengan fenomena fisik ini telah ditetapkan secara eksperimental dan dapat dengan mudah dikonfirmasi prinsip geometris Huygens.
Menurut prinsip ini, setiap titik dalam medium yang dapat dijangkau oleh gangguan bertindak sebagai sumber gelombang sekunder.
Mari kita lihat lebih dekat hukum-hukum yang ada saat ini.
Hukum adalah dasar dari segalanya Hukum pemantulan fluks cahaya didefinisikan sebagai fenomena fisik
, di mana cahaya yang dikirim dari satu medium ke medium lain akan dikembalikan sebagian pada saat pemisahannya.
Refleksi cahaya pada antarmuka Penganalisis visual manusia mengamati cahaya pada saat sinar yang berasal dari sumbernya mengenai bola mata. Dalam situasi di mana tubuh tidak bertindak sebagai sumber, penganalisa visual
dapat merasakan sinar dari sumber lain yang dipantulkan dari tubuh. Dalam hal ini, radiasi cahaya yang datang pada permukaan suatu benda dapat mengubah arah rambat selanjutnya. Akibatnya, benda yang memantulkan cahaya akan bertindak sebagai sumbernya. Ketika dipantulkan, sebagian aliran akan kembali ke medium pertama yang awalnya diarahkan. Di sini benda yang memantulkannya akan menjadi sumber aliran yang sudah dipantulkan.
- Ada beberapa hukum untuk fenomena fisik ini:
hukum pertama menyatakan: sinar pantul dan sinar datang, bersama dengan garis tegak lurus yang muncul pada antarmuka antara media, serta pada titik datang fluks cahaya yang direkonstruksi, harus ditempatkan pada bidang yang sama; Memperhatikan! Di sini tersirat bahwa cahaya jatuh pada permukaan reflektif suatu benda atau zat. gelombang pesawat . Dia permukaan gelombang
adalah garis-garis.
- hukum kedua. Rumusannya adalah sebagai berikut: sudut pantulan fluks cahaya adalah sama dengan sudut air terjun. Hal ini disebabkan karena keduanya mempunyai sisi-sisi yang saling tegak lurus. Dengan memperhatikan prinsip persamaan segitiga, menjadi jelas darimana persamaan tersebut berasal. Dengan menggunakan prinsip-prinsip ini, Anda dapat dengan mudah membuktikan bahwa sudut-sudut ini berada pada bidang yang sama dengan garis tegak lurus yang ditarik, yang dikembalikan pada batas pemisahan dua zat pada titik tumbukan. sinar cahaya.
Kedua hukum dalam fisika optik ini bersifat dasar. Selain itu, berlaku juga untuk balok yang mempunyai lintasan terbalik. Akibat reversibilitas energi pancaran, aliran yang merambat sepanjang jalur pantulan sebelumnya akan dipantulkan serupa dengan jalur datang.
Hukum Refleksi dalam Praktek
Implementasi undang-undang ini dapat diverifikasi dalam praktiknya. Untuk melakukan ini, Anda perlu mengarahkan sinar tipis ke permukaan reflektif mana pun. Penunjuk laser dan cermin biasa sangat cocok untuk tujuan ini.
Pengaruh hukum dalam praktek
Kami mengarahkan penunjuk laser di cermin. Akibatnya sinar laser akan dipantulkan dari cermin dan menyebar lebih jauh ke arah tertentu. Dalam hal ini, sudut datang dan sinar pantul akan sama besarnya tampilan biasa pada mereka.
Memperhatikan! Cahaya dari permukaan tersebut akan dipantulkan ke bawah sudut tumpul dan selanjutnya menyebar sepanjang lintasan rendah yang letaknya cukup dekat dengan permukaan. Namun sinar yang jatuh hampir vertikal akan dipantulkan dengan sudut lancip. Pada saat yang sama, jalur selanjutnya akan hampir sama dengan jalur jatuh.
Seperti yang kita lihat, poin kunci aturan ini adalah fakta bahwa sudut harus diukur dari tegak lurus permukaan pada titik datangnya fluks cahaya.
Memperhatikan! Hukum ini tidak hanya tunduk pada cahaya, tetapi juga pada segala jenis gelombang elektromagnetik(microwave, radio, gelombang sinar-x dll.).
Fitur refleksi difus
Banyak benda yang hanya dapat memantulkan radiasi cahaya yang datang pada permukaannya. Objek yang cukup terang terlihat jelas dari berbagai sudut, karena permukaannya memantulkan dan menyebarkan cahaya ke berbagai arah.
Refleksi difus
Fenomena ini disebut refleksi tersebar (diffuse). Fenomena ini terjadi ketika radiasi mengenai berbagai permukaan kasar. Berkat itu, kita bisa membedakan objek yang tidak memiliki kemampuan memancarkan cahaya. Jika hamburan radiasi cahayanya nol, maka kita tidak akan bisa melihat benda-benda tersebut.
Memperhatikan! Refleksi difus tidak menimbulkan ketidaknyamanan pada seseorang.
Tidak adanya ketidaknyamanan dijelaskan oleh fakta bahwa tidak semua cahaya, menurut aturan yang dijelaskan di atas, kembali ke lingkungan aslinya. Selain itu, parameter ini akan berbeda untuk permukaan yang berbeda:
- salju memantulkan sekitar 85% radiasi;
- untuk kertas putih - 75%;
- untuk hitam dan velour - 0,5%.
Jika pantulan berasal dari permukaan kasar, maka cahaya akan diarahkan secara acak terhadap satu sama lain.
Fitur Pencerminan
Refleksi spekuler dari radiasi cahaya berbeda dari situasi yang dijelaskan sebelumnya. Hal ini disebabkan karena aliran yang jatuh pada permukaan halus dengan sudut tertentu akan dipantulkan ke satu arah.
Gambar cermin
Fenomena ini dapat dengan mudah direproduksi dengan menggunakan cermin biasa. Jika cermin diarahkan ke sinar matahari, cermin akan bertindak sebagai permukaan reflektif yang sangat baik.
Memperhatikan! Sejumlah benda dapat diklasifikasikan sebagai permukaan cermin. Misalnya, kelompok ini mencakup semua objek optik halus. Tetapi parameter seperti ukuran ketidakteraturan dan ketidakhomogenan pada benda-benda ini akan kurang dari 1 mikron. Panjang gelombang cahaya kira-kira 1 mikron.
Semua permukaan reflektif specular mematuhi hukum yang dijelaskan sebelumnya.
Penggunaan hukum dalam teknologi
Saat ini, teknologi sering kali menggunakan cermin atau benda cermin yang memiliki permukaan reflektif melengkung. Inilah yang disebut cermin bulat.
Benda-benda tersebut adalah benda yang berbentuk ruas bola. Permukaan seperti itu ditandai dengan pelanggaran paralelisme sinar.
Pada saat ini Ada dua jenis cermin bola:
- cekung. Mereka mampu memantulkan cahaya permukaan bagian dalam segmen bolanya. Ketika dipantulkan, sinar dikumpulkan di sini pada satu titik. Oleh karena itu, mereka sering juga disebut “pengumpul”;
Cermin cekung
- cembung. Cermin semacam itu dicirikan oleh pantulan radiasi dari permukaan luar. Selama ini, dispersi terjadi ke samping. Oleh karena itu, benda-benda seperti itu disebut “hamburan”.
Cermin cembung
Dalam hal ini, ada beberapa pilihan perilaku sinar:
- terbakar hampir sejajar dengan permukaan. Dalam situasi ini, ia hanya sedikit menyentuh permukaan dan dipantulkan pada sudut yang sangat tumpul. Kemudian mengikuti lintasan yang cukup rendah;
- ketika jatuh kembali, sinar dipantulkan pada sudut lancip. Dalam hal ini, seperti yang kami katakan di atas, sinar pantul akan mengikuti jalur yang sangat dekat dengan sinar datang.
Seperti yang bisa kita lihat, hukum ditegakkan dalam semua kasus.
Kesimpulan
Hukum pemantulan radiasi cahaya sangat penting bagi kita karena merupakan fenomena fisika mendasar. Mereka telah menemukan penerapan luas di berbagai bidang aktivitas manusia. Studi tentang dasar-dasar optik terjadi di sekolah menengah atas, yang sekali lagi membuktikan pentingnya pengetahuan dasar tersebut.
Bagaimana cara membuat mata malaikat untuk vas sendiri?
Beberapa hukum fisika sulit dibayangkan tanpa penerapannya alat bantu visual. Hal ini tidak berlaku pada cahaya biasa yang menimpa berbagai benda. Jadi, pada batas yang memisahkan dua media, terjadi perubahan arah sinar cahaya jika batas ini jauh lebih tinggi. Jika sebagian sinar menembus medium lain, maka sinar tersebut dibiaskan. Dalam fisika, energi jatuh pada batas dua lingkungan yang berbeda, disebut kejadian, dan kejadian yang kembali dari media pertama disebut tercermin. Posisi relatif sinar-sinar inilah yang menentukan hukum pemantulan dan pembiasan cahaya.
Ketentuan
Sudut antara berkas datang dan garis tegak lurus terhadap antarmuka antara dua media, dikembalikan ke titik datangnya aliran energi cahaya, disebut. Ini adalah sudut refleksi. Ini terjadi antara sinar pantul dan garis tegak lurus yang dikembalikan ke titik datangnya. Cahaya hanya dapat merambat lurus pada medium homogen. Lingkungan yang berbeda menyerap dan memantulkan cahaya secara berbeda. Reflektansi adalah besaran yang mencirikan reflektifitas suatu zat. Ini menunjukkan berapa banyak energi yang dibawa oleh radiasi cahaya ke permukaan suatu medium dibandingkan dengan energi yang dibawa oleh radiasi pantulan. Koefisien ini bergantung pada berbagai faktor, beberapa faktor terpenting adalah sudut datang dan komposisi radiasi. Pemantulan sempurna cahaya terjadi bila jatuh pada benda atau zat yang permukaannya memantulkan cahaya. Misalnya, hal ini terjadi ketika sinar matahari mengenai lapisan tipis perak dan cairan merkuri yang mengendap di kaca. Pemantulan cahaya total cukup sering terjadi dalam praktiknya.
Hukum
Hukum pemantulan dan pembiasan cahaya dirumuskan oleh Euclid pada abad ke-3. SM e. Semuanya ditetapkan secara eksperimental dan mudah dikonfirmasi oleh prinsip geometris murni Huygens. Menurutnya, titik mana pun dalam medium yang dijangkau gangguan merupakan sumber gelombang sekunder.
Cahaya pertama: sinar datang dan sinar pantul, serta garis tegak lurus terhadap antarmuka, direkonstruksi pada titik datangnya sinar, terletak pada bidang yang sama. Gelombang bidang datang pada suatu permukaan pemantul yang permukaan gelombangnya berbentuk garis-garis.
Hukum lain menyatakan bahwa sudut pantulan cahaya sama dengan sudut datang. Hal ini terjadi karena mereka saling memiliki sisi tegak lurus. Berdasarkan prinsip persamaan segitiga, maka sudut datang sama dengan sudut pantul. Dapat dengan mudah dibuktikan bahwa mereka terletak pada bidang yang sama dengan garis tegak lurus dikembalikan ke antarmuka pada titik datangnya sinar. Ini hukum yang paling penting juga berlaku untuk jalur cahaya terbalik. Karena sifat energi yang dapat dibalik, sinar yang merambat sepanjang jalur pantulan akan dipantulkan sepanjang jalur datang.
Sifat-sifat benda pemantul
Sebagian besar objek hanya memantulkan radiasi cahaya yang menimpanya. Namun, mereka bukanlah sumber cahaya. Benda-benda yang cukup terang terlihat jelas dari semua sisi, karena radiasi dari permukaannya dipantulkan dan dihamburkan ke berbagai arah. Fenomena ini disebut refleksi difus (tersebar). Ini terjadi ketika cahaya mengenai permukaan kasar. Untuk menentukan jalur sinar yang dipantulkan dari benda pada titik datangnya, ditarik sebuah bidang yang menyentuh permukaan. Kemudian sudut datang sinar dan pantulan dikonstruksikan terhadapnya.
Refleksi difus
Hanya karena adanya pantulan energi cahaya yang tersebar (menyebar) kita dapat membedakan benda-benda yang tidak mampu memancarkan cahaya. Benda apa pun tidak akan terlihat sama sekali oleh kita jika hamburan sinarnya nol.
Refleksi difus energi cahaya tidak menyebabkan tidak nyaman di mata. Hal ini terjadi karena tidak semua cahaya kembali ke medium aslinya. Jadi sekitar 85% radiasi dipantulkan dari salju, 75% dari kertas putih, dan hanya 0,5% dari velour hitam. Ketika cahaya dipantulkan dari berbagai permukaan kasar, sinar-sinar tersebut diarahkan secara acak satu sama lain. Tergantung pada sejauh mana permukaan memantulkan sinar cahaya, permukaan tersebut disebut matte atau cermin. Namun tetap saja, konsep-konsep ini bersifat relatif. Permukaan yang sama dapat dicerminkan atau matte pada panjang gelombang cahaya datang yang berbeda. Permukaan yang menyebarkan sinar secara merata sisi yang berbeda, dianggap sepenuhnya matte. Meskipun praktis tidak ada benda seperti itu di alam, porselen tanpa glasir, salju, dan kertas gambar sangat dekat dengannya.
Gambar cermin
Pemantulan spekuler sinar cahaya berbeda dari jenis pantulan cahaya lainnya ketika berkas energi jatuh pada permukaan halus di bawahnya sudut tertentu mereka tercermin dalam satu arah. Fenomena ini tidak asing lagi bagi siapa pun yang pernah menggunakan cermin di bawah sinar cahaya. Dalam hal ini adalah permukaan reflektif. Badan-badan lain juga termasuk dalam kategori ini. Semua benda halus secara optik dapat diklasifikasikan sebagai permukaan cermin (reflektif) jika ukuran ketidakhomogenan dan ketidakteraturan pada benda tersebut kurang dari 1 mikron (tidak melebihi panjang gelombang cahaya). Hukum pemantulan cahaya berlaku untuk semua permukaan tersebut.
Pemantulan cahaya dari permukaan cermin yang berbeda
Dalam teknologi, cermin dengan permukaan reflektif melengkung (cermin bulat) sering digunakan. Benda-benda tersebut adalah benda yang berbentuk seperti ruas bola. Paralelisme sinar ketika cahaya dipantulkan dari permukaan tersebut sangat terganggu. Ada dua jenis cermin tersebut:
Cekung - memantulkan cahaya dari permukaan bagian dalam suatu segmen bola; mereka disebut mengumpulkan, karena sinar cahaya paralel, setelah dipantulkan darinya, dikumpulkan pada satu titik;
Cembung - memantulkan cahaya dari permukaan luar, sedangkan sinar sejajar dihamburkan ke samping, itulah sebabnya cermin cembung disebut hamburan.
Pilihan untuk memantulkan sinar cahaya
Sinar datang yang hampir sejajar dengan permukaan hanya menyentuhnya sedikit, kemudian dipantulkan dengan sudut sangat tumpul. Kemudian berlanjut sepanjang lintasan yang sangat rendah, paling dekat dengan permukaan. Sinar yang jatuh hampir vertikal dipantulkan dengan sudut lancip. Dalam hal ini, arah sinar yang sudah dipantulkan akan mendekati jalur sinar datang, yang sepenuhnya sesuai dengan hukum fisika.
Pembiasan cahaya
Refleksi erat kaitannya dengan fenomena lain optik geometris, seperti refraksi dan total refleksi batin. Seringkali cahaya melewati batas antara dua media. Pembiasan cahaya adalah perubahan arah radiasi optik. Itu terjadi ketika berpindah dari satu lingkungan ke lingkungan lain. Pembiasan cahaya mempunyai dua pola:
Sinar yang melewati batas antara media terletak pada bidang yang melalui garis tegak lurus permukaan dan sinar datang;
Sudut datang dan bias saling berhubungan.
Pembiasan selalu disertai dengan pemantulan cahaya. Jumlah energi berkas sinar yang dipantulkan dan dibiaskan sama dengan energi berkas datang. Milik mereka intensitas relatif tergantung pada sinar datang dan sudut datang. Desain banyak instrumen optik didasarkan pada hukum pembiasan cahaya.
Sebagian besar benda di sekitar Anda: rumah, pohon, teman sekelas Anda, dll. bukanlah sumber cahaya. Tapi Anda melihatnya. Jawaban atas pertanyaan “Mengapa demikian?” Anda akan menemukannya di paragraf ini.
Beras. 11.1. Tanpa sumber cahaya, mustahil melihat apa pun. Jika ada sumber cahaya, kita tidak hanya melihat sumber itu sendiri, tetapi juga benda-benda yang memantulkan cahaya yang berasal dari sumber tersebut
Cari tahu mengapa kita melihat benda yang bukan merupakan sumber cahaya
Anda telah mengetahui bahwa dalam medium transparan homogen, cahaya merambat lurus.
Apa yang terjadi jika ada benda yang berada di jalur pancaran cahaya? Sebagian cahaya dapat melewati suatu benda jika transparan, sebagian akan diserap, dan sebagian lagi pasti akan dipantulkan dari tubuh. Beberapa sinar pantulan akan mengenai mata kita, dan kita akan melihat benda ini (Gbr. 11.1).
Menetapkan hukum pemantulan cahaya
Untuk menetapkan hukum pemantulan cahaya, kita akan menggunakan perangkat khusus - mesin cuci optik*. Mari kita pasang cermin di tengah mesin cuci dan arahkan seberkas cahaya sempit ke sana sehingga menghasilkan garis tipis pada permukaan mesin cuci. Kita melihat bahwa seberkas cahaya yang dipantulkan dari cermin juga menghasilkan garis tipis pada permukaan mesin cuci (lihat Gambar 11.2).
Arah berkas cahaya datang ditentukan oleh sinar CO (Gbr. 11.2). Sinar ini disebut sinar datang. Arah berkas cahaya yang dipantulkan diatur oleh sinar OK. Sinar ini disebut sinar pantul.
Dari titik O tempat datangnya sinar, tariklah garis tegak lurus OB terhadap permukaan cermin. Mari kita perhatikan fakta bahwa sinar datang, sinar pantul, dan garis tegak lurus terletak pada bidang yang sama - pada bidang permukaan mesin cuci.
Sudut α antara sinar datang dan garis tegak lurus yang ditarik dari titik datang disebut sudut datang; Sudut β antara sinar pantul dan garis tegak lurus tertentu disebut sudut pantul.
Dengan mengukur sudut α dan β, Anda dapat memverifikasi bahwa keduanya sama besar.
Jika Anda memindahkan sumber cahaya di sepanjang tepi piringan, sudut datang berkas cahaya akan berubah dan sudut pantulan juga akan berubah, dan setiap kali sudut datang dan sudut pantulan cahaya akan sama. (Gbr. 11.3). Jadi, kami telah menetapkan hukum pemantulan cahaya:
Beras. 11.3. Ketika sudut datang cahaya berubah, sudut pantulan juga berubah. Sudut pantul selalu sama dengan sudut datang
Beras. 11.5. Demonstrasi reversibilitas sinar cahaya: sinar pantul mengikuti jalur sinar datang
beras. 11.6. Mendekati cermin, kita melihat “kembaran” kita di dalamnya. Tentu saja, tidak ada “kembaran” di sana - kita melihat bayangan kita di cermin
1. Sinar datang, sinar pantul, dan garis tegak lurus permukaan pantul yang ditarik dari titik datang sinar terletak pada bidang yang sama.
2. Sudut pantul sama dengan sudut datang: β = α.
Hukum pemantulan cahaya ditetapkan oleh orang Yunani kuno ilmuwan Euclid kembali pada abad ke-3. SM e.
Ke arah mana profesor harus mengarahkan cermin ke “ kelinci cerah"memukul anak itu (Gbr. 11.4)?
Dengan menggunakan cermin pada mesin cuci optik, Anda juga dapat menunjukkan reversibilitas sinar cahaya: jika sinar datang diarahkan sepanjang jalur sinar pantul, maka sinar pantul akan mengikuti jalur sinar datang (Gbr. 11.5).
Mempelajari bayangan pada cermin datar
Mari kita perhatikan bagaimana bayangan dibuat pada cermin datar (Gbr. 11.6).
Biarkan dari titik sumber cahaya S ke permukaan cermin datar Seberkas cahaya divergen jatuh. Dari berkas ini kita pilih berkas SA, SB dan SC. Dengan menggunakan hukum pemantulan cahaya, kita membuat sinar pantulan LL b BB 1 dan CC 1 (Gbr. 11.7, a). Sinar-sinar ini akan merambat dalam berkas divergen. Jika Anda memperluasnya ke arah berlawanan(di belakang cermin), semuanya akan berpotongan di satu titik - S 1, terletak di belakang cermin.
Jika sebagian sinar pantulan cermin mengenai mata anda, maka anda akan mengira sinar pantul tersebut keluar dari titik S 1, padahal pada kenyataannya tidak ada sumber cahaya di titik S 1. Oleh karena itu, titik S 1 disebut bayangan maya titik S. Cermin datar selalu menghasilkan bayangan maya.
Mari kita cari tahu bagaimana letak benda dan bayangannya relatif terhadap cermin. Untuk melakukan ini, mari beralih ke geometri. Perhatikan, misalnya, berkas SC yang jatuh pada cermin dan dipantulkan dari cermin (Gbr. 11.7, b).
Dari gambar tersebut kita melihat bahwa Δ SOC = Δ S 1 OC - segitiga siku-siku memiliki sisi umum CO dan setara sudut tajam(karena menurut hukum pemantulan cahaya α = β). Dari persamaan segitiga kita peroleh bahwa SO = S 1 O, yaitu titik S dan bayangannya S 1 simetris terhadap permukaan cermin datar.
Hal yang sama dapat dikatakan tentang bayangan benda yang diperluas: benda dan bayangannya simetris terhadap permukaan cermin datar.
Jadi, kami telah menginstal karakteristik umum bayangan pada cermin datar.
1. Cermin datar memberikan bayangan maya suatu benda.
2. Bayangan suatu benda pada cermin datar dan benda itu sendiri adalah simetris terhadap permukaan cermin, artinya:
1) bayangan suatu benda sama besarnya dengan benda itu sendiri;
2) bayangan suatu benda terletak pada jarak yang sama dari permukaan cermin dengan jarak benda itu sendiri;
3) ruas yang menghubungkan suatu titik pada benda dan titik yang bersesuaian pada bayangan tegak lurus permukaan cermin.
Bedakan antara pantulan cahaya spekuler dan pantulan cahaya difus
Di malam hari, saat lampu di dalam ruangan menyala, kita bisa melihat bayangan kita di kaca jendela. Namun gambar tersebut hilang jika Anda menutup tirai: kita tidak akan melihat gambar kita di kain. Mengapa? Jawaban atas pertanyaan ini setidaknya berkaitan dengan dua fenomena fisika.
Fenomena fisik yang pertama adalah pantulan cahaya. Agar suatu bayangan muncul, cahaya harus dipantulkan secara spekulatif dari permukaan: setelahnya refleksi cermin cahaya yang datang dari sumber titik S, kelanjutan sinar pantulnya akan berpotongan di satu titik S 1, sehingga bayangan titik S (Gbr. 11.8, a). Refleksi seperti itu hanya mungkin terjadi pada permukaan yang sangat halus. Mereka disebut permukaan cermin. Selain cermin biasa, contohnya permukaan cermin adalah kaca, furnitur yang dipoles, permukaan air yang tenang, dll. (Gbr. 11.8, b, c).
Jika cahaya dipantulkan dari permukaan kasar, pemantulan tersebut disebut tersebar (menyebar) (Gbr. 11.9). Dalam hal ini, sinar pantul merambat ke arah yang berbeda (itulah sebabnya kita melihat objek yang diterangi dari segala arah). Jelas bahwa ada lebih banyak permukaan yang menghamburkan cahaya daripada permukaan cermin.
Lihatlah sekeliling dan sebutkan setidaknya sepuluh permukaan yang memantulkan cahaya secara menyebar.
Beras. 11.8. Pemantulan cahaya spekular adalah pemantulan cahaya dari permukaan halus
Beras. 11.9. Pemantulan cahaya tersebar (menyebar) merupakan pemantulan cahaya dari permukaan yang kasar
Fenomena fisik kedua yang mempengaruhi kemampuan melihat suatu gambar adalah penyerapan cahaya. Bagaimanapun, cahaya tidak hanya dipantulkan tubuh fisik, tetapi juga diserap oleh mereka. Reflektor cahaya terbaik adalah cermin: cermin dapat memantulkan hingga 95% cahaya yang datang. Tubuh adalah pemantul cahaya yang baik putih, tetapi permukaan hitam menyerap hampir semua cahaya yang jatuh di atasnya.
Saat salju turun di musim gugur, malam menjadi lebih terang. Mengapa? Belajar memecahkan masalah
Tugas. Pada Gambar. Gambar 1 secara skematis menunjukkan benda BC dan cermin NM. Tentukan secara grafis luas daerah dimana bayangan benda BC terlihat seluruhnya.
Analisa masalah fisik. Untuk melihat bayangan suatu titik suatu benda di cermin, paling sedikit sebagian sinar yang jatuh dari titik tersebut ke cermin harus dipantulkan ke mata pengamat. Jelas jika sinar memancar dari titik ekstrim suatu benda, maka sinar yang memancar dari seluruh titik benda tersebut akan dipantulkan ke mata.
Keputusan, analisis hasil
1. Mari kita buat titik B 1 - bayangan titik B pada cermin datar (Gbr. 2, a). Luas yang dibatasi oleh permukaan cermin dan sinar-sinar yang dipantulkan dari titik-titik terluar cermin adalah luas daerah dimana bayangan B 1 dari titik B pada cermin terlihat.
2. Setelah membuat bayangan C 1 dari titik C dengan cara yang sama, kita menentukan luas penglihatannya di cermin (Gbr. 2, b).
3. Pengamat dapat melihat bayangan seluruh benda hanya jika sinar yang memberikan kedua bayangan - B 1 dan C 1 - masuk ke matanya (Gbr. 2, c). Ini berarti bahwa area yang disorot pada Gambar. 2, berwarna oranye, adalah area di mana bayangan benda terlihat seluruhnya.
Analisis hasil yang diperoleh, lihat lagi Gambar. 2 untuk soal tersebut dan menyarankan cara yang lebih mudah untuk mencari luas penglihatan suatu benda di cermin datar. Uji asumsi Anda dengan membangun bidang pandang untuk beberapa objek dengan dua cara.
Mari kita simpulkan
Semua benda yang terlihat memantulkan cahaya. Ketika cahaya dipantulkan, dua hukum pemantulan cahaya terpenuhi: 1) sinar datang, sinar pantul, dan tegak lurus permukaan pantulan yang ditarik dari titik datang sinar terletak pada bidang yang sama; 2) sudut pantul sama dengan sudut datang.
Bayangan suatu benda pada cermin datar bersifat maya, sama besarnya dengan benda itu sendiri dan terletak pada jarak yang sama dari cermin dengan benda itu sendiri.
Ada pantulan cahaya spekuler dan difus. Dalam kasus pemantulan cermin, kita dapat melihat bayangan maya suatu benda pada permukaan reflektif; dalam kasus refleksi menyebar, tidak ada gambar yang muncul.
Pertanyaan keamanan
1. Mengapa kita melihat benda-benda disekitarnya? 2. Sudut manakah yang disebut sudut datang? sudut pantul? 3. Merumuskan hukum pemantulan cahaya. 4. Dengan menggunakan alat apa Anda dapat memverifikasi keabsahan hukum pemantulan cahaya? 5. Apa sifat reversibilitas sinar cahaya? 6. Dalam hal apa suatu bayangan disebut maya? 7. Jelaskan bayangan suatu benda pada cermin datar. 8. Apa perbedaan pantulan cahaya difus dengan pantulan spekuler?
Latihan No.11
1. Seorang gadis berdiri pada jarak 1,5 m dari cermin datar. Seberapa jauh bayangannya dari gadis itu? Jelaskan dia.
2. Pengemudi mobil, melihat ke kaca spion, melihat seorang penumpang duduk di kursi belakang. Dapatkah penumpang saat ini, sambil melihat ke kaca yang sama, melihat pengemudinya?
3. Pindahkan nasinya. 1 di buku catatan Anda, untuk setiap kasus, buatlah sebuah sinar datang (atau pantulan). Sebutkan sudut datang dan sudut pantul.
4. Sudut antara sinar datang dan sinar pantul adalah 80°. Berapakah sudut datang sinar tersebut?
5. Benda berada pada jarak 30 cm dari cermin datar. Kemudian benda dipindahkan 10 cm dari cermin searah tegak lurus terhadap permukaan cermin dan jaraknya 15 cm sejajar dengannya. Berapa jarak antara benda dan pantulannya? Apa jadinya?
6. Anda bergerak menuju etalase cermin dengan kecepatan 4 km/jam. Pada kecepatan berapa bayanganmu mendekatimu? Berapa jarak antara kamu dan bayanganmu berkurang ketika kamu berjalan sejauh 2 m?
7. sinar matahari dipantulkan dari permukaan danau. Sudut antara sinar datang dan cakrawala dua kali lebih besar dari sudut antara sinar datang dan sinar pantul. Berapakah sudut datang sinar tersebut?
8. Gadis itu melihat ke cermin yang tergantung di dinding dengan agak miring (Gbr. 2).
1) Buatlah bayangan gadis itu di cermin.
2) Temukan secara grafis bagian tubuh mana yang dilihat gadis itu; area dari mana gadis itu melihat dirinya sepenuhnya.
3) Perubahan apa yang akan diamati jika cermin sedikit demi sedikit ditutupi dengan layar buram?
9. Pada malam hari, saat terkena cahaya lampu depan mobil, genangan air di aspal tampak bagi pengemudi sebagai titik gelap dengan latar belakang jalan yang lebih terang. Mengapa?
10. Pada Gambar. Gambar 3 menunjukkan jalur sinar dalam periskop, perangkat yang menjadi dasar pengoperasiannya propagasi linier cahaya. Jelaskan cara kerja perangkat ini. Mengambil keuntungan sumber tambahan informasi dan mencari tahu di mana itu digunakan.
PEKERJAAN LABORATORIUM No.3
Subjek. Mempelajari pemantulan cahaya dengan menggunakan cermin datar.
Tujuan: menguji secara eksperimental hukum pemantulan cahaya.
perlengkapan: sumber cahaya (lilin atau lampu listrik di atas dudukan), cermin datar, layar berlubang, beberapa lembar kertas putih kosong, penggaris, busur derajat, pensil.
instruksi untuk bekerja
persiapan percobaan
1. Sebelum melakukan pekerjaan, ingatlah: 1) persyaratan keselamatan saat bekerja dengan benda kaca; 2) hukum pemantulan cahaya.
2. Kumpulkan pengaturan eksperimental(Gbr. 1). Untuk melakukan ini:
1) letakkan layar berlubang di atas selembar kertas putih;
2) dengan menggerakkan sumber cahaya, dapatkan seberkas cahaya di atas kertas;
3) memasang cermin datar dengan sudut tertentu terhadap strip cahaya dan tegak lurus terhadap lembaran kertas sehingga berkas cahaya yang dipantulkan juga menghasilkan strip yang terlihat jelas pada kertas.
Percobaan
Ikuti instruksi keselamatan dengan ketat (lihat halaman depan buku teks).
1. Dengan pensil yang diasah dengan baik, buatlah garis di sepanjang cermin di atas kertas.
2. Tempatkan tiga titik pada selembar kertas: yang pertama - di tengah berkas cahaya datang, yang kedua - di tengah berkas cahaya yang dipantulkan, yang ketiga - di tempat jatuhnya berkas cahaya. cermin (Gbr. 2).
3. Ulangi langkah yang dijelaskan beberapa kali lagi (pada lembar kertas yang berbeda), letakkan cermin di bawahnya sudut yang berbeda ke berkas cahaya datang.
4. Dengan mengubah sudut antara cermin dan lembaran kertas, pastikan bahwa dalam hal ini Anda tidak akan melihat berkas cahaya yang dipantulkan.
Memproses hasil percobaan
Untuk setiap pengalaman:
1) membuat sinar datang pada cermin dan sinar pantul;
2) melalui titik datang sinar, tariklah garis tegak lurus terhadap garis yang ditarik sepanjang cermin;
3) Beri label dan ukur sudut datang (α) dan sudut pantulan (β) cahaya. Masukkan hasil pengukuran pada tabel.
Analisis percobaan dan hasilnya
Analisis percobaan dan hasilnya. Buatlah kesimpulan yang menunjukkan: 1) hubungan apa yang telah Anda buat antara sudut datang berkas cahaya dan sudut pantulnya; 2) apakah hasil eksperimen tersebut benar-benar akurat, dan jika tidak, apa penyebab kesalahan tersebut.
tugas kreatif
Menggunakan gambar. 3, pikirkan dan tuliskan rencana percobaan menentukan ketinggian suatu ruangan dengan menggunakan cermin datar; menunjukkan peralatan yang diperlukan.
Jika memungkinkan, lakukan percobaan.
Tugas dengan tanda bintang
