Šviesa yra svarbi mūsų gyvenimo dalis. Be jo gyvybė mūsų planetoje neįmanoma. Tuo pačiu metu daugelis su šviesa susijusių reiškinių dabar aktyviai naudojami įvairiose srityse žmogaus veikla, pradedant nuo elektros prietaisų gamybos iki erdvėlaivis. Vienas iš pagrindinių fizikos reiškinių yra šviesos atspindys.
Šviesos atspindys
Mokykloje mokomasi šviesos atspindžio dėsnio. Ką turėtumėte žinoti apie jį ir dar daugiau naudingos informacijos Mūsų straipsnis gali jums pasakyti.
Pagrindinės žinios apie šviesą
Paprastai fizinės aksiomos yra vienos iš labiausiai suprantamų, nes jos turi vizualinių apraiškų, kurias galima lengvai stebėti namuose. Šviesos atspindžio dėsnis reiškia situaciją, kai šviesos spinduliai, susidūrę su įvairiais paviršiais, keičia kryptį.
Atkreipkite dėmesį! Lūžio riba žymiai padidina tokį parametrą kaip bangos ilgis.
Spindulių lūžio metu dalis jų energijos grįš atgal į pirminę terpę. Kai kurie spinduliai prasiskverbia į kitą terpę, stebima jų lūžimas.
Norėdami suprasti visus šiuos fizinius reiškinius, turite žinoti atitinkamą terminiją:
- šviesos energijos srautas fizikoje apibrėžiamas kaip atsitiktinis, kai jis patenka į dviejų medžiagų sąsają;
- dalis šviesos energijos, kuri šioje situacijoje grįžta į pirminę terpę, vadinama atspindėta;
Atkreipkite dėmesį! Yra keletas atspindžio taisyklės formuluočių. Nesvarbu, kaip jį suformuluosite, jis vis tiek apibūdins santykinė padėtis atsispindintys ir krintantys spinduliai.
- kritimo kampas. Čia turime omenyje kampą, susidarantį tarp statmenos terpės ribos linijos ir į ją krentančios šviesos. Jis nustatomas spindulio kritimo taške;
Spindulio kampai
- atspindžio kampas. Jis susidaro tarp atspindėto spindulio ir statmenos linijos, kuri buvo rekonstruota jo kritimo taške.
Be to, jūs turite žinoti, kad šviesa gali keliauti vienalytė aplinka itin tiesmukai.
Atkreipkite dėmesį! Skirtingos terpės gali skirtingai atspindėti ir sugerti šviesą.
Iš čia atsiranda atspindys. Tai dydis, apibūdinantis objektų ir medžiagų atspindį. Tai reiškia, kiek spinduliuotės, kurią šviesos srautas atneša į terpės paviršių, sudarys energiją, kuri atsispindės nuo jos. Šis koeficientas priklauso nuo daugelio veiksnių, įskaitant didžiausia vertė turi spinduliuotės sudėtį ir kritimo kampą.
Visiškas atspindys šviesos srautas stebimas spinduliui krentant ant atspindintį paviršių turinčių medžiagų ir objektų. Pavyzdžiui, spindulio atspindį galima stebėti, kai jis atsitrenkia į stiklą, skystą gyvsidabrį ar sidabrą.
Trumpa istorinė ekskursija
Šviesos lūžio ir atspindžio dėsniai susiformavo ir susisteminti dar III a. pr. Kr e. Juos sukūrė Euklidas.
Nustatyti visi dėsniai (lūžio ir atspindžio), kurie susiję su šiuo fizikiniu reiškiniu eksperimentiškai ir gali būti lengvai patvirtintas geometrinis principas Huygensas.
Pagal šį principą bet kuris terpės taškas, kurį gali pasiekti trikdžiai, veikia kaip antrinių bangų šaltinis.
Pažvelkime į šiandien galiojančius įstatymus išsamiau.
Įstatymai yra visko pagrindas Šviesos srauto atspindžio dėsnis apibrėžiamas kaip fizinis reiškinys
, kurio metu šviesa, siunčiama iš vienos terpės į kitą, bus dalinai grąžinta atgal, kai jie yra atskirti.
Šviesos atspindys sąsajoje Žmogaus vizualinis analizatorius stebi šviesą tuo metu, kai iš jos šaltinio sklindantis spindulys patenka į akies obuolį. Esant situacijai, kai kūnas neveikia kaip šaltinis, vizualinis analizatorius
gali suvokti kito šaltinio spindulius, kurie atsispindi nuo kūno. Tokiu atveju šviesos spinduliuotė, patenkanti į objekto paviršių, gali pakeisti jo tolesnio sklidimo kryptį. Dėl to šviesą atspindintis kūnas veiks kaip jos šaltinis. Kai atsispindės, dalis srauto grįš į pirmąją terpę, iš kurios ji buvo iš pradžių nukreipta. Čia kūnas, kuris jį atspindės, taps jau atspindėto srauto šaltiniu.
- Yra keli šio fizinio reiškinio dėsniai:
pirmasis dėsnis teigia: atspindintis ir krintantis spindulys kartu su statmena linija, atsirandančia sąsajoje tarp terpių, taip pat rekonstruojamame šviesos srauto kritimo taške, turi būti toje pačioje plokštumoje; Atkreipkite dėmesį! Čia numanoma, kad šviesa krenta ant atspindinčio objekto ar medžiagos paviršiaus. plokštumos banga . Ji bangų paviršiai
yra juostelės.
- antrasis dėsnis. Jo formuluotė yra tokia: šviesos srauto atspindžio kampas bus lygus kampui krinta. Taip yra dėl to, kad jie turi viena kitai statmenas puses. Atsižvelgiant į trikampių lygybės principus, tampa aišku, iš kur atsiranda ši lygybė. Naudodami šiuos principus galite lengvai įrodyti, kad šie kampai yra toje pačioje plokštumoje su nubrėžta statmena linija, kuri buvo atkurta dviejų medžiagų atsiskyrimo riboje smūgio taške šviesos spindulys.
Šie du optinės fizikos dėsniai yra pagrindiniai. Be to, jie galioja ir sijai, kuri turi atvirkštinį kelią. Dėl spindulio energijos grįžtamumo srautas, sklindantis anksčiau atsispindėjusio spindulio keliu, atsispindės panašiai kaip ir krentančiojo kelias.
Atspindžio dėsnis praktikoje
Šio įstatymo įgyvendinimą galima patikrinti praktiškai. Norėdami tai padaryti, turite nukreipti ploną spindulį į bet kurį atspindintį paviršių. Šiems tikslams puikiai tinka lazerinis žymeklis ir įprastas veidrodis.
Įstatymo poveikis praktikoje
Mes nukreipiame lazerinis žymeklis ant veidrodžio. Dėl to lazerio spindulys atsispindės nuo veidrodžio ir pasklis toliau nurodyta kryptimi. Tokiu atveju krintančio ir atsispindėjusio spindulio kampai bus lygūs net tada, kai įprasta išvaizda ant jų.
Atkreipkite dėmesį! Tokių paviršių šviesa atsispindės po bukas kampas ir toliau plinta žema trajektorija, kuri yra gana arti paviršiaus. Tačiau spindulys, kuris kris beveik vertikaliai, atsispindės ūmiu kampu. Tuo pačiu tolimesnis jo kelias bus beveik identiškas krintančiojo.
Kaip matome, pagrindinis taškas šios taisyklės yra tai, kad kampai turi būti matuojami nuo statmenos paviršiui šviesos srauto kritimo taške.
Atkreipkite dėmesį! Šis įstatymas yra pavaldus ne tik šviesai, bet ir bet kokiai elektromagnetines bangas(mikrobangų krosnelė, radijas, rentgeno bangos ir tt).
Difuzinio atspindžio ypatybės
Daugelis objektų gali atspindėti tik jų paviršių patenkančią šviesos spinduliuotę. Gerai apšviesti objektai yra aiškiai matomi iš skirtingų kampų, nes jų paviršius atspindi ir išsklaido šviesą skirtingomis kryptimis.
Difuzinis atspindys
Šis reiškinys vadinamas išsklaidytu (difuziniu) atspindžiu. Šis reiškinys atsiranda, kai spinduliuotė patenka į įvairius šiurkščius paviršius. Jo dėka mes galime atskirti objektus, kurie neturi galimybės skleisti šviesos. Jeigu šviesos spinduliuotės sklaida lygi nuliui, tai šių objektų nematysime.
Atkreipkite dėmesį! Išsklaidytas atspindys nesukelia žmogui diskomforto.
Diskomforto nebuvimas paaiškinamas tuo, kad ne visa šviesa pagal aukščiau aprašytą taisyklę grįžta į pirminę aplinką. Be to, skirtingiems paviršiams šis parametras skirsis:
- sniegas atspindi maždaug 85% spinduliuotės;
- baltam popieriui - 75%;
- juodam ir veliūrui - 0,5%.
Jei atspindys atsiranda nuo grubių paviršių, šviesa bus nukreipta atsitiktinai vienas kito atžvilgiu.
Veidrodinio atspindėjimo ypatybės
Spekkulinis šviesos spinduliuotės atspindys skiriasi nuo anksčiau aprašytų situacijų. Taip yra dėl to, kad srautui nukritus ant lygaus paviršiaus tam tikru kampu, jie atsispindės viena kryptimi.
Veidrodinis vaizdas
Šį reiškinį galima lengvai atkurti naudojant įprastą veidrodį. Kai veidrodis nukreiptas į saulės spindulius, jis puikiai atspindės paviršių.
Atkreipkite dėmesį! Nemažai kūnų gali būti klasifikuojami kaip veidrodiniai paviršiai. Pavyzdžiui, į šią grupę įeina visi lygūs optiniai objektai. Tačiau toks parametras kaip šių objektų nelygumų ir nehomogeniškumo dydis bus mažesnis nei 1 mikronas. Šviesos bangos ilgis yra maždaug 1 mikronas.
Visi tokie veidrodiniai atspindintys paviršiai paklūsta anksčiau aprašytiems dėsniams.
Teisės naudojimas technikoje
Šiandien technologijos dažnai naudoja veidrodžius arba veidrodinius objektus, kurie turi išlenktą atspindintį paviršių. Tai vadinamieji sferiniai veidrodžiai.
Tokie objektai yra kūnai, turintys sferinio segmento formą. Tokiems paviršiams būdingas spindulių lygiagretumo pažeidimas.
Įjungta šiuo metu Yra dviejų tipų sferiniai veidrodžiai:
- įgaubtas. Jie gali atspindėti šviesą iš vidinis paviršius jos sferos segmentas. Atsispindėję spinduliai čia surenkami viename taške. Todėl jie dažnai dar vadinami „rinkėjais“;
Įgaubtas veidrodis
- išgaubtas. Tokiems veidrodžiams būdingas spinduliuotės atspindys nuo išorinio paviršiaus. Per tai vyksta sklaida į šonus. Dėl šios priežasties tokie objektai vadinami „sklaidymu“.
Išgaubtas veidrodis
Šiuo atveju yra keletas spindulių elgesio variantų:
- dega beveik lygiagrečiai paviršiui. Šioje situacijoje jis tik šiek tiek paliečia paviršių ir atsispindi labai buku kampu. Tada jis eina gana žema trajektorija;
- krentant atgal spinduliai atsispindi smailiu kampu. Šiuo atveju, kaip minėjome aukščiau, atspindėtas spindulys seks keliu, labai arti krintančiojo.
Kaip matome, įstatymas yra vykdomas visais atvejais.
Išvada
Šviesos spinduliuotės atspindžio dėsniai mums labai svarbūs, nes jie yra esminiai fizikiniai reiškiniai. Jie rado platų pritaikymą įvairiose sritysežmogaus veikla. Optikos pagrindų tyrimas vyksta m vidurinę mokyklą, kas dar kartą įrodo tokių pagrindinių žinių svarbą.
Kaip patiems pasidaryti angelo akis vazai?
Kai kuriuos fizikos dėsnius sunku įsivaizduoti nenaudojant vaizdinės priemonės. Tai netaikoma įprastai šviesai, krintančiai ant įvairių objektų. Taigi prie ribos, skiriančios dvi terpes, pasikeičia šviesos spindulių kryptis, jei ši riba yra daug aukštesnė, kai dalis jos energijos grįžta į pirmąją terpę. Jei kai kurie spinduliai prasiskverbia į kitą terpę, tada jie lūžta. Fizikoje energija, patenkanti ant dviejų ribos skirtingos aplinkos, vadinamas incidentu, o tas, kuris grįžta iš jo į pirmąją terpę, vadinamas atspindėtu. Būtent santykinė šių spindulių padėtis lemia šviesos atspindžio ir lūžio dėsnius.
Sąlygos
Kampas tarp krintančio pluošto ir statmenos linijos į sąsają tarp dviejų terpių, atkurtos iki šviesos energijos srauto kritimo taško, vadinamas Dar vienas svarbus rodiklis. Tai yra atspindžio kampas. Jis atsiranda tarp atsispindėjusio spindulio ir statmenos linijos, atkurtos iki jo kritimo taško. Šviesa gali sklisti tiesia linija tik vienalytėje terpėje. Skirtingos aplinkos skirtingai sugeria ir atspindi šviesą. Atspindėjimas yra dydis, apibūdinantis medžiagos atspindį. Tai rodo, kiek energijos, kurią šviesos spinduliuotė atneša į terpės paviršių, bus ta, kurią iš jos nuneša atspindėta spinduliuotė. Šis koeficientas priklauso nuo įvairių veiksnių, kai kurie iš svarbiausių yra kritimo kampas ir spinduliuotės sudėtis. Visiškas šviesos atspindys įvyksta, kai ji patenka ant objektų ar medžiagų, turinčių atspindintį paviršių. Pavyzdžiui, tai atsitinka, kai spinduliai patenka į ploną sidabro ir skysto gyvsidabrio plėvelę, nusėdusią ant stiklo. Visiškas šviesos atspindys praktikoje pasitaiko gana dažnai.
Įstatymai
Šviesos atspindžio ir lūžio dėsnius Euklidas suformulavo dar III amžiuje. pr. Kr e. Visi jie buvo nustatyti eksperimentiškai ir yra lengvai patvirtinami grynai geometriniu Huygenso principu. Anot jo, bet kuris terpės taškas, kurį pasiekia trikdžiai, yra antrinių bangų šaltinis.
Pirmoji šviesa: krintantis ir atspindintis spindulys, taip pat statmena sąsajai linija, rekonstruota šviesos pluošto kritimo taške, yra toje pačioje plokštumoje. Plokščioji banga krinta ant atspindinčio paviršiaus, kurio bangų paviršiai yra juostelės.
Kitas dėsnis teigia, kad šviesos atspindžio kampas yra lygus kritimo kampui. Taip atsitinka todėl, kad jie turi abipusį ryšį statmenos pusės. Remiantis trikampių lygybės principais, išplaukia, kad kritimo kampas yra lygus atspindžio kampui. Galima nesunkiai įrodyti, kad jie yra toje pačioje plokštumoje su statmena linija, atkurta į sąsają spindulio kritimo taške. Šios svarbiausi dėsniai galioja ir atvirkštiniam šviesos keliui. Dėl energijos grįžtamumo spindulys, sklindantis atspindėtojo keliu, atsispindės krintančiojo keliu.
Atspindinčių kūnų savybės
Didžioji dauguma objektų atspindi tik ant jų patenkančią šviesos spinduliuotę. Tačiau jie nėra šviesos šaltinis. Gerai apšviesti kūnai yra aiškiai matomi iš visų pusių, nes spinduliuotė iš jų paviršiaus atsispindi ir išsisklaido įvairiomis kryptimis. Šis reiškinys vadinamas difuziniu (išsklaidytu) atspindžiu. Tai atsiranda, kai šviesa patenka į bet kokį šiurkštų paviršių. Norint nustatyti spindulio, atsispindėjusio nuo kūno, kelią jo kritimo taške, nubrėžiama plokštuma, kuri liečia paviršių. Tada jo atžvilgiu sukonstruojami spindulių kritimo ir atspindžio kampai.
Difuzinis atspindys
Tik dėl to, kad egzistuoja išsklaidytas (difuzinis) šviesos energijos atspindys, mes išskiriame objektus, kurie negali skleisti šviesos. Bet koks kūnas mums bus visiškai nematomas, jei spindulių sklaida bus lygi nuliui.
Difuzinis šviesos energijos atspindys nesukelia diskomfortas akyse. Taip nutinka todėl, kad ne visa šviesa grįžta į pradinę terpę. Taigi apie 85% spinduliuotės atsispindi nuo sniego, 75% nuo balto popieriaus ir tik 0,5% nuo juodo veliūro. Kai šviesa atsispindi nuo įvairių šiurkščių paviršių, spinduliai nukreipiami atsitiktinai vienas kito atžvilgiu. Priklausomai nuo to, kiek paviršiai atspindi šviesos spindulius, jie vadinami matiniais arba veidrodiniais. Tačiau vis tiek šios sąvokos yra santykinės. Tie patys paviršiai gali būti veidrodiniai arba matiniai esant skirtingam krintančios šviesos bangos ilgiui. Paviršius, kuris tolygiai išsklaido spindulius skirtingos pusės, laikomas visiškai matiniu. Nors gamtoje tokių objektų praktiškai nėra, jiems labai artimas neglazūruotas porcelianas, sniegas, piešimo popierius.
Veidrodinis vaizdas
Spekuliarinis šviesos spindulių atspindys skiriasi nuo kitų tipų tuo, kad kai energijos pluoštai krenta ant lygaus paviršiaus tam tikras kampas jie atsispindi viena kryptimi. Šis reiškinys yra žinomas visiems, kurie kada nors naudojo veidrodį po šviesos spinduliais. Šiuo atveju tai yra atspindintis paviršius. Kiti organai taip pat patenka į šią kategoriją. Visi optiškai lygūs objektai gali būti priskiriami veidrodiniams (atspindintiems) paviršiams, jei ant jų esančių nehomogeniškumo ir nelygumų dydis yra mažesnis nei 1 mikronas (neviršija šviesos bangos ilgio). Visiems tokiems paviršiams galioja šviesos atspindžio dėsniai.
Šviesos atspindys nuo skirtingų veidrodinių paviršių
Technologijoje dažnai naudojami veidrodžiai su lenktu atspindinčiu paviršiumi (sferiniai veidrodžiai). Tokie objektai yra kūnai, suformuoti kaip sferinis segmentas. Šviesos atspindžio nuo tokių paviršių atveju spindulių lygiagretumas labai sutrinka. Yra dviejų tipų tokie veidrodžiai:
Įgaubti - atspindi šviesą nuo sferos segmento vidinio paviršiaus, jie vadinami renkančiais, nes lygiagretūs šviesos spinduliai, atsispindėję nuo jų, surenkami viename taške;
Išgaubti - atspindi šviesą nuo išorinio paviršiaus, o lygiagretūs spinduliai yra išsklaidyti į šonus, todėl išgaubti veidrodžiai vadinami sklaida.
Šviesos spindulių atspindėjimo parinktys
Beveik lygiagrečiai paviršiui krintantis spindulys jį tik šiek tiek paliečia, o tada atsispindi labai buku kampu. Tada jis tęsiasi labai žema trajektorija, arčiausiai paviršiaus. Beveik vertikaliai krentantis spindulys atsispindi ūmiu kampu. Šiuo atveju jau atsispindėjusio pluošto kryptis bus artima krintančio pluošto kelio keliui, o tai visiškai atitinka fizikinius dėsnius.
Šviesos lūžis
Refleksija glaudžiai susijusi su kitais reiškiniais geometrinė optika, pvz., refrakcija ir suminė vidinis atspindys. Dažnai šviesa praeina per ribą tarp dviejų terpių. Šviesos lūžimas – tai optinės spinduliuotės krypties pokytis. Jis atsiranda, kai jis pereina iš vienos aplinkos į kitą. Šviesos lūžis turi du modelius:
Spindulis, einantis per ribą tarp terpių, yra plokštumoje, kuri eina per statmeną paviršiui ir krintantį spindulį;
Kritimo kampas ir lūžio kampas yra susiję.
Refrakciją visada lydi šviesos atspindys. Atsispindėjusių ir lūžusių spindulių pluoštų energijų suma lygi krintančio pluošto energijai. Jų santykinis intensyvumas priklauso nuo krentančio pluošto ir kritimo kampo. Daugelio optinių prietaisų konstrukcija paremta šviesos lūžio dėsniais.
Dauguma jus supančių objektų: namai, medžiai, jūsų klasės draugai ir kt. nėra šviesos šaltiniai. Bet tu juos matai. Atsakymas į klausimą „Kodėl taip yra? rasite šioje pastraipoje.
Ryžiai. 11.1. Be šviesos šaltinio nieko neįmanoma pamatyti. Jei yra šviesos šaltinis, matome ne tik patį šaltinį, bet ir objektus, kurie atspindi iš šaltinio sklindančią šviesą
Sužinokite, kodėl matome kūnus, kurie nėra šviesos šaltiniai
Jau žinote, kad vienalytėje skaidrioje terpėje šviesa sklinda tiesia linija.
Kas atsitiks, jei šviesos pluošto kelyje yra kūnas? Dalis šviesos gali prasiskverbti per kūną, jei jis yra skaidrus, dalis bus sugerta, o dalis tikrai atsispindės nuo kūno. Kai kurie atsispindėję spinduliai pataikys į akis, ir mes pamatysime šį kūną (11.1 pav.).
Šviesos atspindžio dėsnių nustatymas
Šviesos atspindžio dėsniams nustatyti panaudosime specialų įrenginį – optinę poveržlę*. Poveržlės centre pritvirtinkime veidrodį ir nukreipkime į jį siaurą šviesos spindulį, kad poveržlės paviršiuje susidarytų šviesi juostelė. Matome, kad nuo veidrodžio atsispindėjęs šviesos pluoštas taip pat sukuria šviesią juostelę poveržlės paviršiuje (žr. 11.2 pav.).
Krintančios šviesos pluošto kryptis nustatoma CO spinduliu (11.2 pav.). Šis spindulys vadinamas krintančiu spinduliu. Atsispindėjusio šviesos pluošto kryptis nustatoma OK spinduliu. Šis spindulys vadinamas atspindėtu spinduliu.
Iš spindulio kritimo taško O nubrėžkite statmeną OB veidrodžio paviršiui. Atkreipkime dėmesį į tai, kad krintantis spindulys, atsispindėjęs spindulys ir statmenas guli toje pačioje plokštumoje – poveržlės paviršiaus plokštumoje.
Kampas α tarp krintančio spindulio ir statmens, nubrėžto iš kritimo taško, vadinamas kritimo kampu; Kampas β tarp atsispindėjusio spindulio ir nurodyto statmens vadinamas atspindžio kampu.
Išmatuodami kampus α ir β galite patikrinti, ar jie yra lygūs.
Jei šviesos šaltinį perkelsite išilgai disko krašto, pasikeis šviesos pluošto kritimo kampas ir atitinkamai pasikeis atspindžio kampas, ir kiekvieną kartą šviesos kritimo kampas ir atspindžio kampas bus lygūs. (11.3 pav.). Taigi, mes nustatėme šviesos atspindžio dėsnius:
Ryžiai. 11.3. Keičiantis šviesos kritimo kampui, keičiasi ir atspindžio kampas. Atspindžio kampas visada lygus kritimo kampui
Ryžiai. 11.5. Šviesos spindulių grįžtamumo demonstravimas: atsispindėjęs spindulys seka krintančio spindulio kelią
ryžių. 11.6. Priartėję prie veidrodžio, jame matome savo „dvigubą“. Žinoma, ten nėra „dvigubo“ - mes matome savo atspindį veidrodyje
1. Krintantis spindulys, atsispindėjęs spindulys ir statmenas atspindžio paviršiui, nubrėžtas iš spindulio kritimo taško, yra toje pačioje plokštumoje.
2. Atspindžio kampas lygus kritimo kampui: β = α.
Šviesos atspindžio dėsnius nustatė senovės graikai mokslininkas Euklidas dar III amžiuje. pr. Kr e.
Kuria kryptimi profesorius turėtų pasukti veidrodį? saulėtas zuikis„mušė berniuką (11.4 pav.)?
Naudodami veidrodį ant optinės poveržlės, taip pat galite pademonstruoti šviesos spindulių grįžtamumą: jei krentantis spindulys nukreiptas išilgai atsispindėjusio kelio, tai atsispindėjęs spindulys seks krintančiojo keliu (11.5 pav.).
Vaizdo tyrimas plokščiame veidrodyje
Panagrinėkime, kaip plokštuminiame veidrodyje sukuriamas vaizdas (11.6 pav.).
Leiskite iš taško šviesos šaltinio S į paviršių plokščias veidrodis Krinta besiskiriantis šviesos spindulys. Iš šio pluošto pasirenkame spindulius SA, SB ir SC. Naudodamiesi šviesos atspindžio dėsniais, konstruojame atspindėtus spindulius LL b BB 1 ir CC 1 (11.7 pav., a). Šie spinduliai keliaus besiskiriančiu spinduliu. Jei juos pratęsite iki priešinga kryptimi(už veidrodžio), jie visi susikirs viename taške - S 1, esančiame už veidrodžio.
Jei kai kurie spinduliai, atsispindėję nuo veidrodžio, pataikė į jūsų akį, jums atrodys, kad atspindėti spinduliai sklinda iš taško S 1, nors iš tikrųjų taške S 1 nėra šviesos šaltinio. Todėl taškas S 1 vadinamas virtualiuoju taško S vaizdu. Plokštuminis veidrodis visada suteikia virtualų vaizdą.
Išsiaiškinkime, kaip objektas ir jo vaizdas yra veidrodžio atžvilgiu. Norėdami tai padaryti, pereikime prie geometrijos. Apsvarstykite, pavyzdžiui, spindulį SC, kuris krenta ant veidrodžio ir atsispindi nuo jo (11.7 pav., b).
Iš paveikslo matome, kad Δ SOC = Δ S 1 OC - stačiųjų trikampių turintys bendra pusė CO ir lygus aštrūs kampai(kadangi pagal šviesos atspindžio dėsnį α = β). Iš trikampių lygybės gauname, kad SO = S 1 O, tai yra, taškas S ir jo atvaizdas S 1 yra simetriški plokščio veidrodžio paviršiaus atžvilgiu.
Tą patį galima pasakyti ir apie išplėsto objekto vaizdą: objektas ir jo vaizdas yra simetriški plokščio veidrodžio paviršiaus atžvilgiu.
Taigi, mes įdiegėme bendrosios charakteristikos vaizdai plokščiuose veidrodžiuose.
1. Plokščias veidrodis suteikia virtualų objekto vaizdą.
2. Objekto vaizdas plokščiame veidrodyje ir pats objektas yra simetriški veidrodžio paviršiaus atžvilgiu, o tai reiškia:
1) daikto atvaizdas savo dydžiu prilygsta pačiam objektui;
2) objekto vaizdas yra tokiu pat atstumu nuo veidrodžio paviršiaus kaip ir pats objektas;
3) atkarpa, jungianti objekto tašką ir atitinkamą vaizdo tašką, yra statmena veidrodžio paviršiui.
Atskirkite veidrodinį ir difuzinį šviesos atspindį
Vakare, kai kambaryje dega šviesa, lango stikle matome savo atvaizdą. Tačiau užtraukus užuolaidas vaizdas dingsta: ant audinio nematysime savo atvaizdo. Kodėl? Atsakymas į šį klausimą yra susijęs su mažiausiai dviem fiziniais reiškiniais.
Pirmasis toks fizinis reiškinys yra šviesos atspindys. Kad vaizdas atsirastų, šviesa turi būti atspindėta nuo paviršiaus: po veidrodinis atspindysšviesa, sklindanti iš taškinio šaltinio S, atsispindėjusių spindulių tęsiniai susikirs viename taške S 1, tai bus taško S vaizdas (11.8 pav., a). Toks atspindys įmanomas tik nuo labai lygių paviršių. Jie vadinami veidrodiniais paviršiais. Be įprasto veidrodžio, pavyzdžiai veidrodiniai paviršiai yra stiklas, poliruoti baldai, ramus vandens paviršius ir pan. (11.8 pav., b, c).
Jei šviesa atsispindi nuo grubaus paviršiaus, toks atspindys vadinamas išsklaidytu (sklaidytu) (11.9 pav.). Tokiu atveju atsispindėję spinduliai sklinda skirtingomis kryptimis (todėl apšviestą objektą matome iš bet kurios pusės). Akivaizdu, kad šviesą sklaidančių paviršių yra kur kas daugiau nei veidrodinių.
Apsidairykite ir įvardinkite bent dešimt paviršių, kurie išsklaidytai atspindi šviesą.
Ryžiai. 11.8. Spekkulinis šviesos atspindys – tai šviesos atspindys nuo lygaus paviršiaus
Ryžiai. 11.9. Išsklaidytasis (difuzinis) šviesos atspindys – tai šviesos atspindys nuo grubaus paviršiaus
Antrasis fizinis reiškinys, turintis įtakos gebėjimui matyti vaizdą, yra šviesos sugertis. Juk šviesa atsispindi ne tik nuo fiziniai kūnai, bet ir juos absorbuoja. Geriausi šviesos atšvaitai yra veidrodžiai: jie gali atspindėti iki 95% krintančios šviesos. Kūnai yra geri šviesos atšvaitai baltas, tačiau juodas paviršius sugeria beveik visą ant jo krentančią šviesą.
Kai rudenį iškrenta sniegas, naktys tampa daug lengvesnės. Kodėl? Mokymasis spręsti problemas
Užduotis. Fig. 1 schematiškai pavaizduotas objektas BC ir veidrodis NM. Grafiškai raskite sritį, iš kurios visiškai matomas objekto BC vaizdas.
Analizė fizinė problema. Norint pamatyti tam tikro objekto taško atvaizdą veidrodyje, būtina, kad bent dalis spindulių, krintančių iš šio taško į veidrodį, atsispindėtų stebėtojo akyje. Aišku, kad jei spinduliai sklinda iš ekstremalūs taškai objektą, tada spinduliai, sklindantys iš visų objekto taškų, atsispindės akyje.
Sprendimas, rezultatų analizė
1. Sukonstruokime tašką B 1 - taško B vaizdą plokščiame veidrodyje (2 pav., a). Plotas, kurį riboja veidrodžio paviršius ir spinduliai, atsispindintys iš kraštinių veidrodžio taškų, bus ta sritis, iš kurios matomas veidrodžio taško B vaizdas B 1.
2. Panašiai sukonstravę taško C atvaizdą C 1, nustatome jo regėjimo plotą veidrodyje (2 pav., b).
3. Stebėtojas viso objekto vaizdą gali matyti tik tada, kai į jo akį patenka abu vaizdus duodantys spinduliai – B 1 ir C 1 (2 pav., c). Tai reiškia, kad sritis, pažymėta Fig. 2, oranžine spalva, yra sritis, iš kurios visiškai matomas objekto vaizdas.
Išanalizuokite gautą rezultatą, dar kartą pažiūrėkite į pav. 2 į problemą ir pasiūlykite lengvesnį būdą, kaip rasti objekto regėjimo sritį plokštiame veidrodyje. Patikrinkite savo prielaidas dviem būdais sudarydami kelių objektų regėjimo lauką.
Apibendrinkime
Visi matomi kūnai atspindi šviesą. Kai šviesa atsispindi, tenkinami du šviesos atspindžio dėsniai: 1) krintantis spindulys, atsispindėjęs spindulys ir statmenas atspindžio paviršiui, nubrėžtas iš pluošto kritimo taško, yra toje pačioje plokštumoje; 2) atspindžio kampas lygus kritimo kampui.
Objekto vaizdas plokščiame veidrodyje yra virtualus, savo dydžiu lygus pačiam objektui ir esantis tokiu pat atstumu nuo veidrodžio kaip ir pats objektas.
Yra veidrodiniai ir difuziniai šviesos atspindžiai. Veidrodinio atspindžio atveju galime matyti virtualų objekto vaizdą atspindinčiame paviršiuje; išsklaidyto atspindžio atveju vaizdas nerodomas.
Saugumo klausimai
1. Kodėl matome aplinkinius kūnus? 2. Koks kampas vadinamas kritimo kampu? atspindžio kampas? 3. Suformuluokite šviesos atspindžio dėsnius. 4. Kokiu prietaisu galite patikrinti šviesos atspindžio dėsnių pagrįstumą? 5. Kokia yra šviesos spindulių grįžtamumo savybė? 6. Kokiu atveju vaizdas vadinamas virtualiu? 7. Apibūdinkite objekto vaizdą plokščiame veidrodyje. 8. Kuo skiriasi difuzinis šviesos atspindys nuo veidrodinio atspindžio?
11 pratimas
1. Mergina stovi 1,5 m atstumu nuo plokščio veidrodžio. Kiek toli jos atspindys nuo merginos? Apibūdink jį.
2. Automobilio vairuotojas, žiūrėdamas į galinio vaizdo veidrodėlį, pamatė ant galinės sėdynės sėdintį keleivį. Ar šiuo metu keleivis, žiūrėdamas į tą patį veidrodį, gali matyti vairuotoją?
3. Perkelkite ryžius. 1 savo užrašų knygelėje, kiekvienu atveju sukurkite incidentą (arba atspindėtą) spindulį. Pažymėkite kritimo ir atspindžio kampus.
4. Kampas tarp krintančių ir atsispindėjusių spindulių yra 80°. Koks yra spindulio kritimo kampas?
5. Objektas buvo 30 cm atstumu nuo plokščio veidrodžio. Tada objektas buvo perkeltas 10 cm nuo veidrodžio ta kryptimi statmenai paviršiui veidrodžiai, ir 15 cm lygiagrečiai jam. Koks buvo atstumas tarp objekto ir jo atspindžio? Kuo tai tapo?
6. Judėkite link veidrodinės vitrinos 4 km/h greičiu. Kokiu greičiu jūsų atspindys artėja prie jūsų? Kiek sumažės atstumas tarp jūsų ir jūsų atspindžio, kai nueisite 2 m?
7. saulės spindulys atsispindi nuo ežero paviršiaus. Kampas tarp krintančio spindulio ir horizonto yra du kartus didesnis už kampą tarp krintančio ir atsispindėjusio spindulio. Koks yra spindulio kritimo kampas?
8. Mergina žiūri į nežymiu kampu ant sienos kabantį veidrodį (2 pav.).
1) Sukonstruok merginos atspindį veidrodyje.
2) Grafiškai raskite, kurią savo kūno dalį mato mergina; sritis, iš kurios mergina save mato visiškai.
3) Kokie pokyčiai bus stebimi, jei veidrodis palaipsniui bus padengtas nepermatomu ekranu?
9. Naktį, automobilio žibintų šviesoje, bala ant asfalto vairuotojui atrodo tamsi dėmė šviesesniame kelio fone. Kodėl?
10. Pav. 3 paveiksle parodytas spindulių kelias periskope – įrenginyje, kurio veikimas pagrįstas tiesinis sklidimas Sveta. Paaiškinkite, kaip veikia šis įrenginys. Pasinaudokite pranašumais papildomų šaltinių informaciją ir sužinokite, kur ji naudojama.
LABORATORINIS DARBAS Nr.3
Tema. Šviesos atspindžio tyrimas naudojant plokštuminį veidrodį.
Tikslas: eksperimentiškai išbandyti šviesos atspindžio dėsnius.
įranga: šviesos šaltinis (žvakė arba elektros lempa ant stovo), plokščias veidrodis, ekranas su plyšiu, keli tušti balti popieriaus lapai, liniuotė, matuoklis, pieštukas.
darbo instrukcijas
pasiruošimas eksperimentui
1. Prieš atlikdami darbus atsiminkite: 1) saugos reikalavimus dirbant su stiklo objektais; 2) šviesos atspindžio dėsniai.
2. Surinkite eksperimentinė sąranka(1 pav.). Norėdami tai padaryti:
1) padėkite ekraną su plyšiu ant balto popieriaus lapo;
2) judindami šviesos šaltinį, gaukite šviesos juostelę ant popieriaus;
3) sumontuokite plokščią veidrodį tam tikru kampu šviesos juostelės atžvilgiu ir statmenai popieriaus lapui, kad atspindėtas šviesos spindulys taip pat sukurtų aiškiai matomą juostelę ant popieriaus.
Eksperimentuokite
Griežtai laikykitės saugos nurodymų (žr. vadovėlio lapelį).
1. Gerai pagaląstu pieštuku nubrėžkite liniją išilgai veidrodžio ant popieriaus.
2. Ant popieriaus lapo padėkite tris taškus: pirmasis - krintančio šviesos pluošto viduryje, antrasis - atspindėto šviesos pluošto viduryje, trečias - toje vietoje, kur šviesos spindulys patenka į veidrodis (2 pav.).
3. Pakartokite aprašytus veiksmus dar keletą kartų (ant skirtingų popieriaus lapų), padėdami veidrodį po juo skirtingi kampaiį krintantį šviesos spindulį.
4. Keisdami kampą tarp veidrodžio ir popieriaus lapo įsitikinkite, kad tokiu atveju nematysite atsispindėjusio šviesos pluošto.
Eksperimento rezultatų apdorojimas
Už kiekvieną patirtį:
1) sukonstruoti į veidrodį krintantį spindulį ir atsispindėjusį spindulį;
2) per spindulio kritimo tašką nubrėžkite statmeną linijai, nubrėžtai išilgai veidrodžio;
3) Pažymėkite ir išmatuokite šviesos kritimo kampą (α) ir atspindžio kampą (β). Įveskite matavimo rezultatus į lentelę.
Eksperimento ir jo rezultatų analizė
Išanalizuokite eksperimentą ir jo rezultatus. Padarykite išvadą, kurioje nurodykite: 1) kokį ryšį nustatėte tarp šviesos pluošto kritimo kampo ir jo atspindžio kampo; 2) ar eksperimento rezultatai buvo visiškai tikslūs, o jei ne, kokios buvo klaidos priežastys.
kūrybinė užduotis
Naudojant pav. 3, pagalvokite ir užsirašykite eksperimento planą, skirtą kambario aukščiui nustatyti naudojant plokščią veidrodį; nurodyti reikiamą įrangą.
Jei įmanoma, atlikite eksperimentą.
Užduotis su žvaigždute
