Гэрэл бол бидний амьдралын чухал бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Үүнгүйгээр манай гараг дээрх амьдрал боломжгүй юм. Үүний зэрэгцээ гэрэлтэй холбоотой олон үзэгдлүүд одоо янз бүрийн салбарт идэвхтэй ашиглагдаж байна хүний үйл ажиллагаа, цахилгаан хэрэгсэл үйлдвэрлэхээс эхлээд сансрын хөлөг. Физикийн үндсэн үзэгдлүүдийн нэг бол гэрлийн тусгал юм.
Гэрлийн тусгал
Гэрлийн тусгалын хуулийг сургуульд сурдаг. Түүний талаар юу мэдэх ёстой вэ, мөн бусад олон зүйл хэрэгтэй мэдээлэлМанай нийтлэл танд хэлж чадна.
Гэрлийн талаархи үндсэн мэдлэг
Дүрмээр бол физик аксиомууд нь гэртээ амархан ажиглагдахуйц харааны илрэлүүдтэй байдаг тул хамгийн ойлгомжтой байдаг. Гэрлийн тусгалын хууль нь янз бүрийн гадаргуутай мөргөлдөхөд гэрлийн туяа чиглэлээ өөрчилдөг нөхцөл байдлыг илэрхийлдэг.
Анхаар! Хугарлын хил нь долгионы урт гэх мэт параметрийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.
Цацрагийн хугарлын үед тэдгээрийн энергийн нэг хэсэг нь анхдагч орчинд буцаж ирнэ. Зарим цацраг нь өөр орчинд нэвтрэн ороход тэдгээрийн хугарал ажиглагддаг.
Эдгээр бүх физик үзэгдлийг ойлгохын тулд та тохирох нэр томъёог мэдэх хэрэгтэй.
- физикийн хувьд гэрлийн энергийн урсгалыг хоёр бодисын хоорондох интерфэйсийг цохих үед тохиолддог гэж тодорхойлдог;
- энэ нөхцөлд анхдагч орчинд буцаж ирдэг гэрлийн энергийн нэг хэсгийг тусгал гэж нэрлэдэг;
Анхаар! Тусгалын дүрмийн хэд хэдэн томъёолол байдаг. Та үүнийг хэрхэн томьёоллоо ч гэсэн энэ нь дүрслэх болно харьцангуй байрлалтуссан ба туссан туяа.
- тусгалын өнцөг. Энд бид мэдээллийн хэрэгслийн хилийн перпендикуляр шугам ба түүн дээр туссан гэрлийн хооронд үүссэн өнцгийг хэлнэ. Энэ нь цацрагийн тусгалын цэг дээр тодорхойлогддог;
Цацрагийн өнцөг
- тусгах өнцөг. Энэ нь туссан туяа болон тусах цэг дээр дахин бүтээгдсэн перпендикуляр шугамын хооронд үүсдэг.
Нэмж дурдахад гэрэл дотогшоо нэвтэрч чаддаг гэдгийг мэдэх хэрэгтэй нэгэн төрлийн орчинтуйлын шулуун.
Анхаар! Өөр өөр хэвлэл мэдээллийн хэрэгсэл гэрлийг өөр өөрөөр тусгаж, шингээж болно.
Эндээс тусгал үүсдэг. Энэ нь объект, бодисын тусгалыг тодорхойлдог хэмжигдэхүүн юм. Энэ нь гэрлийн урсгалын нөлөөгөөр орчны гадаргуу дээр хэр их цацраг туяа авчрах нь түүнээс тусах энергитэй тэнцэх болно гэсэн үг юм. Энэ коэффициентзэрэг хэд хэдэн хүчин зүйлээс хамаарна хамгийн өндөр үнэ цэнэцацрагийн найрлага ба тусах өнцөгтэй байна.
Нийт тусгал гэрлийн урсгалцацраг цацруулагч гадаргуутай бодис, объект дээр унах үед ажиглагддаг. Жишээлбэл, шил, шингэн мөнгөн ус эсвэл мөнгө рүү цохих үед цацрагийн тусгалыг ажиглаж болно.
Богино түүхэн аялал
Гэрлийн хугарал, тусгалын хуулиудыг 3-р зуунд бий болгож, системчилсэн. МЭӨ д. Тэдгээрийг Евклид боловсруулсан.
Энэ физик үзэгдэлтэй холбоотой бүх хуулиудыг (хугаралт ба тусгал) тогтоосон туршилтаармөн амархан баталгаажуулж болно геометрийн зарчимГюйгенс.
Энэ зарчмын дагуу эвдрэлд хүрч болох орчны аль ч цэг нь хоёрдогч долгионы эх үүсвэр болдог.
Өнөөдөр байгаа хуулиудыг илүү нарийвчлан авч үзье.
Хууль бол бүх зүйлийн үндэс Гэрлийн урсгалын тусгалын хуулийг дараах байдлаар тодорхойлнофизик үзэгдэл
, энэ хугацаанд нэг орчиноос нөгөөд илгээсэн гэрэл нь салгах үед хэсэгчлэн буцаж ирнэ.
Интерфэйс дэх гэрлийн тусгал Хүний харааны анализатор нь түүний эх үүсвэрээс ирж буй туяа нүдний алим руу хүрэх тэр мөчид гэрлийг ажигладаг. Бие махбодь эх үүсвэрийн үүрэг гүйцэтгэдэггүй нөхцөлдхарааны анализатор
бие махбодоос туссан өөр эх үүсвэрээс цацрагийг хүлээн авах боломжтой. Энэ тохиолдолд объектын гадаргуу дээрх гэрлийн цацраг нь түүний цаашдын тархалтын чиглэлийг өөрчилж болно. Үүний үр дүнд гэрлийг тусгасан бие нь түүний эх үүсвэр болж ажиллах болно. Тусгах үед урсгалын нэг хэсэг нь анх чиглүүлж байсан анхны орчин руу буцах болно. Энд үүнийг тусгах бие нь аль хэдийн туссан урсгалын эх үүсвэр болно.
- Энэ физик үзэгдлийн хэд хэдэн хууль байдаг:
Эхний хуульд: тусгах болон туссан цацраг нь хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох интерфэйс, түүнчлэн гэрлийн урсгалын сэргээгдсэн цэг дээр гарч буй перпендикуляр шугамын хамт нэг хавтгайд байрлах ёстой; Анхаар! Энд гэрэл нь объект эсвэл бодисын цацруулагч гадаргуу дээр унадаг гэсэн үг юм.хавтгай долгион . Тэрдолгионы гадаргуу
судлууд юм.
- хоёр дахь хууль. Түүний томъёолол нь дараах байдалтай байна: гэрлийн урсгалын тусгалын өнцөг байх болно өнцөгтэй тэнцүүунадаг. Энэ нь тэдгээр нь харилцан перпендикуляр талуудтай байдагтай холбоотой юм. Гурвалжны тэгш байдлын зарчмуудыг харгалзан үзвэл энэ тэгш байдал хаанаас ирсэн нь тодорхой болно. Эдгээр зарчмуудыг ашигласнаар эдгээр өнцгүүд нь нөлөөллийн цэг дээр хоёр бодисыг тусгаарлах хил дээр сэргээгдсэн перпендикуляр шугамтай ижил хавтгайд байгааг хялбархан баталж чадна. гэрлийн туяа.
Оптик физикийн эдгээр хоёр хууль нь үндсэн хууль юм. Түүнээс гадна тэдгээр нь урвуу замтай цацрагт хүчинтэй. Цацрагийн энерги буцаах чадварын үр дүнд өмнө нь тусгагдсан замын дагуу тархаж буй урсгал нь ослын замтай адил тусах болно.
Практикт тусгах хууль
Энэ хуулийн хэрэгжилтийг амьдрал дээр шалгах боломжтой. Үүнийг хийхийн тулд ямар ч цацруулагч гадаргуу дээр нимгэн цацрагийг чиглүүлэх хэрэгтэй. Лазер заагч болон ердийн толь нь эдгээр зорилгоор төгс төгөлдөр юм.
Хуулийн практикт үзүүлэх нөлөө
Бид чиглүүлдэг лазер заагчтолин тусгал дээр. Үүний үр дүнд лазер туяа толин тусгалаас тусч, өгөгдсөн чиглэлд цааш тархах болно. Энэ тохиолдолд туссан туяа болон ойсон цацрагийн өнцөг нь тэнцүү байх болно энгийн дүр төрхтэдэн дээр.
Анхаар! Ийм гадаргуугаас гэрэл тусах болно мохоо өнцөгцаашлаад гадаргуутай нэлээн ойрхон байрладаг нам траекторийн дагуу тархсан. Гэхдээ бараг босоо тэнхлэгт унах цацраг нь хурц өнцөгт тусах болно. Үүний зэрэгцээ түүний цаашдын зам нь унах замтай бараг ижил байх болно.
Бидний харж байгаагаар, гол цэг энэ дүрмийнгэрлийн урсгалын тусгалын цэг дээр гадаргуугийн перпендикуляраас өнцгийг хэмжих ёстой гэсэн баримт юм.
Анхаар! Энэ хууль нь зөвхөн гэрэлд хамаарахгүй, бас ямар ч төрлийн хууль юм цахилгаан соронзон долгион(богино долгион, радио, рентген долгионгэх мэт).
Сарнисан тусгалын онцлог
Олон объектууд зөвхөн гадаргуу дээрх гэрлийн цацрагийг тусгаж чаддаг. Гэрэлтүүлэг сайтай объектуудын гадаргуу нь гэрлийг янз бүрийн чиглэлд тусгаж, тараадаг тул янз бүрийн өнцгөөс тод харагддаг.
Сарнисан тусгал
Энэ үзэгдлийг сарнисан (сарнисан) тусгал гэж нэрлэдэг. Энэ үзэгдэл нь янз бүрийн барзгар гадаргуу дээр цацраг туяа тусах үед тохиолддог. Үүний ачаар бид гэрэл гаргах чадваргүй объектуудыг ялгаж чаддаг. Хэрэв гэрлийн цацрагийн тархалт тэг байвал бид эдгээр объектыг харах боломжгүй болно.
Анхаар! Сарнисан тусгал нь хүнд таагүй байдал үүсгэдэггүй.
Таагүй байдал байхгүй байгаа нь дээр дурдсан дүрмийн дагуу бүх гэрэл анхдагч орчинд буцаж ирдэггүйтэй холбон тайлбарладаг. Түүнээс гадна, энэ параметр нь өөр өөр гадаргуугийн хувьд өөр өөр байх болно:
- Цас нь цацрагийн 85 орчим хувийг тусгадаг;
- цагаан цаасны хувьд - 75%;
- хар ба хилэнгийн хувьд - 0.5%.
Хэрэв тусгал нь барзгар гадаргуугаас ирдэг бол гэрэл нь бие биентэйгээ санамсаргүй байдлаар чиглэнэ.
Толин тусгалын онцлог
Гэрлийн цацрагийн тусгал нь өмнө нь тайлбарласан нөхцөл байдлаас ялгаатай. Энэ нь тодорхой өнцгөөр гөлгөр гадаргуу дээр урсах урсгалын үр дүнд тэдгээр нь нэг чиглэлд тусгагдсантай холбоотой юм.
Толин тусгал дүрс
Энэ үзэгдлийг энгийн толин тусгал ашиглан хялбархан хуулбарлаж болно. Толин тусгалыг нарны туяа руу чиглүүлэх үед энэ нь маш сайн цацруулагч гадаргуу болж ажиллах болно.
Анхаар! Хэд хэдэн биеийг толин тусгал гадаргуу гэж ангилж болно. Жишээлбэл, энэ бүлэгт бүх гөлгөр оптик объектууд орно. Гэхдээ эдгээр объектуудын жигд бус байдал, жигд бус байдлын хэмжээ гэх мэт параметр нь 1 микроноос бага байх болно. Гэрлийн долгионы урт нь ойролцоогоор 1 микрон юм.
Ийм бүх цацруулагч гадаргуу нь өмнө нь тайлбарласан хуулиудад захирагддаг.
Технологид хууль ашиглах
Өнөөдөр технологид ихэвчлэн толин тусгал эсвэл муруй тусгалтай гадаргуутай толин тусгалтай объектуудыг ашигладаг. Эдгээр нь гэж нэрлэгддэг зүйл юм бөмбөрцөг толь.
Ийм объектууд нь бөмбөрцөг сегмент хэлбэртэй биетүүд юм. Ийм гадаргуу нь цацрагийн параллелизмыг зөрчсөнөөр тодорхойлогддог.
Асаалттай одоогоорХоёр төрлийн бөмбөрцөг толь байдаг:
- хотгор. Тэд гэрлийг тусгах чадвартай дотоод гадаргуутүүний бөмбөрцгийн сегмент. Тусгах үед цацрагийг энд нэг цэгт цуглуулдаг. Тиймээс тэднийг ихэвчлэн "цугларгчид" гэж нэрлэдэг;
Хонхор толь
- гүдгэр. Ийм толь нь гаднах гадаргуугаас цацрагийн тусгалаар тодорхойлогддог. Энэ үед хажуу тал руу нь тархалт үүсдэг. Энэ шалтгааны улмаас ийм объектуудыг "тараалах" гэж нэрлэдэг.
Гүдгэр толь
Энэ тохиолдолд цацрагийн үйл ажиллагааны хэд хэдэн сонголт байдаг:
- гадаргуутай бараг зэрэгцээ шатаж байна. Энэ нөхцөлд энэ нь зөвхөн гадаргуу дээр бага зэрэг хүрч, маш мохоо өнцгөөр тусдаг. Дараа нь энэ нь нэлээд бага зам дагуу явдаг;
- буцаж унах үед цацраг нь хурц өнцгөөр тусдаг. Энэ тохиолдолд, дээр дурдсанчлан, ойсон туяа нь тохиолдсон туяатай маш ойрхон замыг дагах болно.
Бидний харж байгаагаар хууль бүх тохиолдолд биелдэг.
Дүгнэлт
Гэрлийн цацрагийн тусгалын хуулиуд нь физикийн үндсэн үзэгдэл учраас бидний хувьд маш чухал юм. Тэд өргөн хэрэглээг олсон янз бүрийн талбаруудхүний үйл ажиллагаа. Оптикийн үндсийг судлах нь онд явагддаг ахлах сургууль, энэ нь ийм суурь мэдлэгийн ач холбогдлыг дахин нотолж байна.
Өөрөө ваар хийхэд сахиусан тэнгэрийн нүдийг хэрхэн яаж хийх вэ?
Физикийн зарим хуулиудыг ашиглахгүйгээр төсөөлөхөд хэцүү байдаг харааны хэрэгсэл. Энэ нь янз бүрийн объект дээр унах ердийн гэрэлд хамаарахгүй. Тиймээс, хоёр зөөвөрлөгчийг тусгаарлах хил дээр, хэрэв энэ хил хязгаар нь илүү өндөр байвал гэрлийн цацрагийн чиглэл өөрчлөгдөнө, түүний энергийн нэг хэсэг нь эхний орчинд буцаж ирдэг. Хэрэв зарим цацраг нь өөр орчинд нэвтэрч байвал хугарна. Физикт энерги нь хоёрын зааг дээр унадаг өөр өөр орчин, -ийг тохиолдлын гэж нэрлэдэг ба түүнээс эхний орчинд буцаж ирснийг тусгал гэж нэрлэдэг. Эдгээр цацрагуудын харьцангуй байрлал нь гэрлийн тусгал, хугарлын хуулийг тодорхойлдог.
Нөхцөл
Гэрлийн энергийн урсгалын тусгалын цэг хүртэл сэргээгдсэн хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфэйсийн туяа болон перпендикуляр шугамын хоорондох өнцгийг өөр нэг чухал үзүүлэлт гэж нэрлэдэг. Энэ бол тусгалын өнцөг юм. Энэ нь туссан туяа болон тусах цэг хүртэл сэргээгдсэн перпендикуляр шугамын хооронд үүсдэг. Гэрэл нь зөвхөн нэгэн төрлийн орчинд шулуун шугамаар тархаж болно. Өөр өөр орчингэрлийг өөр өөрөөр шингээж тусгана. Тусгал гэдэг нь тухайн бодисын тусгалыг тодорхойлдог хэмжигдэхүүн юм. Энэ нь гэрлийн цацрагаар орчны гадаргуу дээр авчирсан энерги нь ойсон цацрагаар түүнээс гарах энерги хэр их болохыг харуулдаг. Энэ коэффициент нь янз бүрийн хүчин зүйлээс хамаардаг бөгөөд хамгийн чухал нь цацрагийн тусгалын өнцөг ба найрлага юм. Гэрэл цацруулагч гадаргуутай объект эсвэл бодис дээр унах үед гэрлийн бүрэн тусгал үүсдэг. Жишээлбэл, энэ нь шилэн дээр хуримтлагдсан мөнгө, шингэн мөнгөн усны нимгэн хальсанд цацраг туяа тусах үед тохиолддог. Гэрлийн бүрэн тусгал нь практикт ихэвчлэн тохиолддог.
Хууль
Гэрлийн тусгал, хугарлын хуулиудыг Евклид 3-р зуунд томъёолжээ. МЭӨ д. Эдгээр нь бүгд туршилтаар хийгдсэн бөгөөд Гюйгенсийн цэвэр геометрийн зарчмаар амархан батлагддаг. Түүний хэлснээр, эвдрэлд хүрч буй орчны аль ч цэг нь хоёрдогч долгионы эх үүсвэр болдог.
Эхний гэрэл: гэрлийн туяа тусах цэг дээр сэргээн босгосон интерфэйсийн перпендикуляр шугам, тусгал ба тусгах туяа нь нэг хавтгайд байрладаг. Хавтгай долгион нь цацруулагч гадаргуу дээр унадаг бөгөөд долгионы гадаргуу нь судлууд юм.
Өөр нэг хуулинд гэрлийн тусгалын өнцөг нь тусах өнцөгтэй тэнцүү гэж заасан байдаг. Энэ нь тэд харилцан холбоотой учраас тохиолддог перпендикуляр талууд. Гурвалжны тэгш байдлын зарчимд үндэслэн тусгалын өнцөг нь тусгалын өнцөгтэй тэнцүү байна. Тэдгээр нь цацрагийн тусгалын цэг дээр интерфэйсийг сэргээсэн перпендикуляр шугамтай нэг хавтгайд хэвтэж байгааг амархан баталж болно. Эдгээр хамгийн чухал хуулиудгэрлийн урвуу замд мөн хүчинтэй. Эрчим хүчний эргэлт буцалтгүй байдлын улмаас туссан цацрагийн дагуу тархаж буй туяа туссан туяаны замд тусах болно.
Тусгал биетүүдийн шинж чанарууд
Объектуудын дийлэнх нь зөвхөн гэрлийн цацрагийг тусгадаг. Гэсэн хэдий ч тэдгээр нь гэрлийн эх үүсвэр биш юм. Гадаргуугаас нь цацраг туяа тусч, янз бүрийн чиглэлд тархдаг тул гэрэлтүүлэг сайтай биетүүд бүх талаараа тод харагддаг. Энэ үзэгдлийг сарнисан (тарсан) тусгал гэж нэрлэдэг. Энэ нь ямар ч барзгар гадаргуу дээр гэрэл тусах үед үүсдэг. Биеэс тусах цэг дээр туссан цацрагийн замыг тодорхойлохын тулд гадаргуу дээр хүрч буй хавтгайг зурна. Дараа нь туяа тусах өнцөг, тусгалыг үүнтэй уялдуулан байгуулна.
Сарнисан тусгал
Зөвхөн гэрлийн энергийн тархсан (сарнисан) тусгал байдаг тул бид гэрэл ялгаруулах чадваргүй объектуудыг ялгадаг. Хэрэв цацрагийн тархалт тэг байвал ямар ч бие бидэнд үл үзэгдэх болно.
Гэрлийн энергийн сарнисан тусгал нь үүсгэдэггүй тав тухгүй байдалнүдэнд. Энэ нь бүх гэрэл анхны орчинд буцаж ирдэггүй тул тохиолддог. Цацрагийн 85% нь цаснаас, 75% нь цагаан цааснаас, ердөө 0.5% нь хар хилэнгээс тусдаг. Төрөл бүрийн барзгар гадаргуугаас гэрэл тусах үед туяа нь бие биенээсээ санамсаргүй байдлаар чиглэгддэг. Гадаргуу нь гэрлийн цацрагийг хэр хэмжээгээр тусгаж байгаагаас хамааран тэдгээрийг царцсан эсвэл толин тусгал гэж нэрлэдэг. Гэсэн хэдий ч эдгээр ойлголтууд харьцангуй юм. Ижил гадаргуу нь туссан гэрлийн янз бүрийн долгионы уртад толин тусгал эсвэл царцсан байж болно. Цацрагийг жигд тараадаг гадаргуу өөр өөр талууд, бүрэн царцсан гэж үздэг. Байгаль дээр ийм объект бараг байдаггүй ч паалангүй шаазан, цас, зургийн цаас нь тэдэнд маш ойрхон байдаг.
Толин тусгал дүрс
Гэрлийн цацрагийн тусгал нь гөлгөр гадаргуу дээр энергийн цацраг унах үед бусад төрлөөс ялгаатай. тодорхой өнцөгтэдгээр нь нэг чиглэлд тусгагдсан байдаг. Энэ үзэгдэл нь гэрлийн цацраг дор толь хэрэглэж байсан хэн бүхэнд танил юм. Энэ тохиолдолд энэ нь цацруулагч гадаргуу юм. Бусад байгууллагууд ч энэ ангилалд багтдаг. Оптикийн хувьд гөлгөр бүх объектыг толин тусгал (тусгал) гадаргуу гэж ангилж болно, хэрэв тэдгээрийн нэгэн төрлийн бус, жигд бус хэмжээ нь 1 микроноос бага (гэрлийн долгионы уртаас хэтрэхгүй). Ийм бүх гадаргуугийн хувьд гэрлийн тусгалын хууль үйлчилдэг.
Янз бүрийн толин тусгал гадаргуугаас гэрлийн тусгал
Технологийн хувьд муруй тусгал гадаргуутай толин тусгал (бөмбөрцөг толь) ихэвчлэн ашиглагддаг. Ийм объектууд нь бөмбөрцөг сегмент шиг хэлбэртэй бие юм. Ийм гадаргуугаас гэрлийн тусгал үүсэх тохиолдолд цацрагийн параллелизм ихээхэн эвдэрч байна. Ийм толь хоёр төрөл байдаг:
Энэх - бөмбөрцгийн сегментийн дотоод гадаргуугаас гэрлийг тусгах, тэдгээрийг цуглуулах гэж нэрлэдэг, учир нь тэдгээрээс тусгасны дараа гэрлийн зэрэгцээ туяа нэг цэгт хуримтлагддаг;
Гүдгэр - гаднах гадаргуугаас гэрлийг тусгадаг бол зэрэгцээ туяа нь хажуу тийшээ тархдаг тул гүдгэр толин тусгалыг сарнилт гэж нэрлэдэг.
Гэрлийн цацрагийг тусгах сонголтууд
Гадаргуутай бараг параллель туссан цацраг нь түүнд бага зэрэг хүрч, дараа нь маш мохоо өнцгөөр тусдаг. Дараа нь гадаргууд хамгийн ойрхон, маш намхан зам дагуу үргэлжилнэ. Бараг босоо тэнхлэгт унасан цацраг нь хурц өнцгөөр тусдаг. Энэ тохиолдолд аль хэдийн туссан цацрагийн чиглэл нь туссан цацрагийн замд ойрхон байх бөгөөд энэ нь физикийн хуулиудад бүрэн нийцдэг.
Гэрлийн хугарал
Тусгал нь бусад үзэгдэлтэй нягт холбоотой байдаг геометрийн оптикхугарал ба нийт гэх мэт дотоод тусгал. Ихэнхдээ гэрэл нь хоёр мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох хилээр дамждаг. Гэрлийн хугарал нь оптик цацрагийн чиглэлийн өөрчлөлт юм. Энэ нь нэг орчноос нөгөөд шилжих үед үүсдэг. Гэрлийн хугарал нь хоёр хэв маягтай:
Хэвлэл мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох хилээр дамждаг цацраг нь гадаргуу болон ослын цацрагт перпендикуляр дамжин өнгөрөх хавтгайд байрладаг;
Илчлэх өнцөг ба хугарлын өнцөг нь хоорондоо холбоотой.
Хугарлыг үргэлж гэрлийн тусгал дагалддаг. Ойсон болон хугарсан цацрагийн энергийн нийлбэр нь туссан цацрагийн энергитэй тэнцүү байна. Тэдний харьцангуй эрчимтусгалын туяа болон тусах өнцгөөс хамаарна. Олон тооны оптик хэрэгслийн загвар нь гэрлийн хугарлын хуулиудад суурилдаг.
Таны эргэн тойронд байгаа ихэнх объектууд: байшин, мод, ангийнхан гэх мэт нь гэрлийн эх үүсвэр биш юм. Гэхдээ та тэднийг харж байна. "Яагаад ийм байгаа юм бэ?" Гэсэн асуултын хариулт. та энэ догол мөрөөс олох болно.
Цагаан будаа. 11.1. Гэрлийн эх үүсвэргүй бол юу ч харах боломжгүй. Хэрэв гэрлийн эх үүсвэр байгаа бол бид зөвхөн эх үүсвэрийг төдийгүй эх үүсвэрээс ирж буй гэрлийг тусгасан объектуудыг хардаг
Бид яагаад гэрлийн эх үүсвэр биш биетүүдийг харж байгааг олж мэдээрэй
Нэг төрлийн тунгалаг орчинд гэрэл шулуун шугамаар дамждаг гэдгийг та аль хэдийн мэдэж байгаа.
Гэрлийн цацрагийн замд ямар нэгэн бие байгаа бол яах вэ? Зарим гэрэл тунгалаг байвал биеэр дамжин өнгөрч, зарим нь шингэж, зарим нь бие махбодоос тусах нь гарцаагүй. Зарим ойсон туяа бидний нүдэнд тусах бөгөөд бид энэ биеийг харах болно (Зураг 11.1).
Гэрлийн тусгалын хуулийг бий болгох
Гэрлийн тусгалын хуулийг тогтоохын тулд бид тусгай төхөөрөмж - оптик угаагч * ашиглана. Угаагчийн голд толин тусгалыг засаж, түүн рүү нарийн гэрлийн туяа чиглүүлснээр угаагчийн гадаргуу дээр гэрэл судал үүсгэнэ. Толин тусгалаас туссан гэрлийн туяа нь угаагчийн гадаргуу дээр гэрлийн судал үүсгэдэг болохыг бид харж байна (11.2-р зургийг үз).
Ирж буй гэрлийн цацрагийн чиглэлийг CO туяагаар тогтооно (Зураг 11.2). Энэ цацрагийг ослын цацраг гэж нэрлэдэг. Ойсон гэрлийн туяаны чиглэлийг OK туяагаар тогтооно. Энэ цацрагийг ойсон туяа гэж нэрлэдэг.
Цацрагийн тусгалын О цэгээс толины гадаргуу руу перпендикуляр OB зурна. Ирж буй туяа, туссан туяа, перпендикуляр нь нэг хавтгайд - угаагчийн гадаргуугийн хавтгайд оршдог гэдгийг анхаарч үзээрэй.
Ирж буй туяа ба тусах цэгээс татсан перпендикуляр хоорондын α өнцгийг тусгалын өнцөг гэнэ; Ойсон туяа ба өгөгдсөн перпендикуляр хоорондын β өнцгийг ойлтын өнцөг гэнэ.
α ба β өнцгийг хэмжсэнээр тэдгээр нь тэнцүү эсэхийг шалгаж болно.
Хэрэв та гэрлийн эх үүсвэрийг дискний ирмэгийн дагуу хөдөлгөвөл гэрлийн туяа тусах өнцөг өөрчлөгдөж, тусгах өнцөг нь өөрчлөгдөж, тусах өнцөг болон гэрлийн тусгалын өнцөг тэнцүү байх болно. (Зураг 11.3). Тиймээс бид гэрлийн тусгалын хуулиудыг бий болгосон.
Цагаан будаа. 11.3. Гэрлийн тусах өнцөг өөрчлөгдөхийн хэрээр тусгалын өнцөг өөрчлөгддөг. Тусгалын өнцөг нь тусах өнцөгтэй үргэлж тэнцүү байдаг
Цагаан будаа. 11.5. Гэрлийн цацрагийн урвуу байдлыг харуулах: туссан туяа нь туссан цацрагийн замыг дагадаг.
будаа. 11.6. Толинд ойртоход бид "давхар"-аа хардаг. Мэдээжийн хэрэг, тэнд "давхар" гэж байхгүй - бид толинд тусгалаа хардаг
1. Туслах туяа, туссан туяа, тусгалын цэгээс татсан тусгалын гадаргууд перпендикуляр нэг хавтгайд оршдог.
2. Тусгалын өнцөг нь тусах өнцөгтэй тэнцүү: β = α.
Гэрлийн тусгалын хуулиудыг эртний Грекчүүд тогтоожээ эрдэмтэн Евклид 3-р зуунд буцаж ирсэн. МЭӨ д.
Профессор толийг аль зүг рүү эргүүлэх ёстой вэ? нарлаг туулай"хүүг цохисон уу (Зураг 11.4)?
Оптик угаагч дээрх толин тусгалыг ашигласнаар та гэрлийн цацрагийн урвуу байдлыг харуулж болно: хэрэв туссан туяа туссан туяаны замаар чиглүүлсэн бол туссан туяа нь туссан туяаг дагах болно (Зураг 11.5).
Хавтгай толинд дүрсийг судлах
Хавтгай толинд дүрс хэрхэн бүтээгдсэнийг авч үзье (Зураг 11.6).
S цэгийн гэрлийн эх үүсвэрээс гадаргуу руу гарга хавтгай тольЗөрж буй гэрлийн туяа унана. Энэ цацрагаас бид SA, SB, SC туяаг сонгоно. Гэрлийн ойлтын хуулиудыг ашиглан бид ойсон туяа LL b BB 1 ба CC 1 (Зураг 11.7, a) -ийг бүтээдэг. Эдгээр туяа нь салангид туяагаар дамжих болно. Хэрэв та тэдгээрийг сунгавал эсрэг чиглэл(толины ард), тэд бүгд нэг цэг дээр огтлолцох болно - толины ард байрлах S 1.
Хэрэв толинд туссан зарим туяа таны нүдэнд тусвал S 1 цэг дээр туссан туяа S 1 цэгээс гарч байгаа мэт санагдах болно, гэхдээ бодит байдал дээр S 1 цэг дээр гэрлийн эх үүсвэр байхгүй. Тиймээс S 1 цэгийг S цэгийн виртуал дүрс гэж нэрлэдэг. Хавтгай толин тусгал нь үргэлж виртуал дүрсийг өгдөг.
Толин тусгалтай харьцуулахад объект болон түүний дүрс хэрхэн байрлаж байгааг олж мэдье. Үүнийг хийхийн тулд геометр рүү хандъя. Жишээлбэл, толинд туссан SC цацрагийг авч үзье (Зураг 11.7, b).
Зурагнаас харахад Δ SOC = Δ S 1 OC - зөв гурвалжинбайх нийтлэг тал CO ба тэнцүү хурц булангууд(гэрлийн ойлтын хуулийн дагуу α = β). Гурвалжны тэгш байдлаас бид SO = S 1 O, өөрөөр хэлбэл S цэг ба түүний дүрс S 1 нь хавтгай толины гадаргуутай харьцуулахад тэгш хэмтэй байна.
Өргөтгөсөн объектын дүрсийн талаар мөн адил зүйлийг хэлж болно: объект ба түүний дүрс нь хавтгай толины гадаргуутай харьцуулахад тэгш хэмтэй байна.
Тиймээс, бид суулгасан ерөнхий шинж чанархавтгай толин тусгал дээрх зургууд.
1. Хавтгай толь нь объектын виртуал дүрсийг өгдөг.
2. Хавтгай толинд байгаа объектын дүрс ба объект нь толины гадаргуутай харьцуулахад тэгш хэмтэй байх ба энэ нь:
1) объектын дүрс нь тухайн объекттой ижил хэмжээтэй;
2) объектын дүрс нь толины гадаргуугаас тухайн объекттой ижил зайд байрладаг;
3) объект дээрх цэг ба зураг дээрх харгалзах цэгийг холбосон сегмент нь толины гадаргуутай перпендикуляр байна.
Гэрлийн толь ба сарнисан тусгалыг ялгах
Орой нь өрөөнд гэрэл асах үед бид цонхны шилнээс өөрийн дүр төрхийг хардаг. Гэхдээ хэрэв та хөшгийг хаавал зураг алга болно: бид даавуун дээр бидний зургийг харахгүй. Яагаад? Энэ асуултын хариулт нь дор хаяж хоёр физик үзэгдэлтэй холбоотой юм.
Ийм анхны физик үзэгдэл бол гэрлийн тусгал юм. Зураг гарч ирэхийн тулд гадаргуугаас гэрэл тусах ёстой: дараа толины тусгал S цэгийн эх үүсвэрээс ирж буй гэрэлд туссан цацрагуудын үргэлжлэлүүд нь S 1 цэг дээр огтлолцох бөгөөд энэ нь S цэгийн дүрс байх болно (Зураг 11.8, а). Ийм тусгал нь зөвхөн маш гөлгөр гадаргуугаас л боломжтой. Тэдгээрийг толин тусгал гадаргуу гэж нэрлэдэг. Ердийн толин тусгалаас гадна жишээнүүд толин тусгал гадаргуушил, өнгөлсөн тавилга, усны тайван гадаргуу гэх мэт (Зураг 11.8, b, c).
Барзгар гадаргуугаас гэрэл туссан бол ийм тусгалыг сарнисан (сарнисан) гэж нэрлэдэг (Зураг 11.9). Энэ тохиолдолд туссан туяа янз бүрийн чиглэлд тархдаг (тиймээс бид гэрэлтсэн объектыг аль ч талаас нь хардаг). Толин тусгалтай харьцуулахад гэрлийг тараадаг гадаргуу нь хамаагүй олон байдаг нь тодорхой байна.
Эргэн тойрноо харж, гэрлийг сарниулдаг дор хаяж арван гадаргууг нэрлэнэ үү.
Цагаан будаа. 11.8. Гэрлийн толин тусгал нь гөлгөр гадаргуугаас гэрлийн тусгал юм
Цагаан будаа. 11.9. Гэрлийн сарнисан (сарнисан) тусгал нь барзгар гадаргуугаас гэрлийн тусгал юм
Дүрсийг харах чадварт нөлөөлдөг хоёр дахь физик үзэгдэл бол гэрлийн шингээлт юм. Эцсийн эцэст гэрэл зөвхөн түүнээс тусдаггүй физик бие, гэхдээ бас тэдгээрт шингэдэг. Хамгийн сайн гэрлийн тусгал бол толь юм: туссан гэрлийн 95% хүртэл тусгах чадвартай. Бие нь гэрлийг сайн тусгадаг цагаан, гэхдээ хар гадаргуу нь бараг бүх гэрлийг шингээдэг.
Намрын улиралд цас орохоор шөнө илүү хөнгөн болдог. Яагаад? Асуудлыг шийдэж сурах
Даалгавар. Зураг дээр. 1-д МЭӨ объект болон толин тусгал НМ-ийг бүдүүвчээр харуулав. МЭӨ объектын дүрс бүрэн харагдах хэсгийг графикаар ол.
Шинжилгээ бие махбодийн асуудал. Толин тусгал дахь объектын тодорхой цэгийн дүрсийг харахын тулд энэ цэгээс толин тусгал руу унасан цацрагийн дор хаяж хэсэг нь ажиглагчийн нүдэнд тусах шаардлагатай. Хэрэв туяа гарч байгаа бол энэ нь тодорхой байна туйлын цэгүүдобъект, дараа нь объектын бүх цэгээс гарч буй туяа нүдэнд тусах болно.
Шийдвэр гаргах, үр дүнд дүн шинжилгээ хийх
1. В 1 цэгийг барих - хавтгай толинд B цэгийн дүрс (Зураг 2, а). Толины гадаргуу болон толины туйлын цэгээс туссан туяагаар хязгаарлагдсан талбай нь толины В цэгийн B 1 дүрс харагдах хэсэг байх болно.
2. С цэгийн C 1 дүрсийг ижил төстэй байдлаар бүтээсний дараа бид толинд түүний харааны талбайг тодорхойлно (Зураг 2, b).
3. Ажиглагч зөвхөн B 1 ба C 1 гэсэн хоёр дүрсийг өгдөг туяа түүний нүд рүү ороход л объектын дүрсийг бүхэлд нь харж чадна (Зураг 2, в). Энэ нь Зураг дээр онцолсон талбай гэсэн үг юм. Улбар шар өнгийн 2 нь тухайн объектын дүрс бүрэн харагдах хэсэг юм.
Хүлээн авсан үр дүнд дүн шинжилгээ хийж, зургийг дахин харна уу. 2-р асуудлыг шийдэж, хавтгай толинд объектын харагдах хэсгийг олох хялбар аргыг санал болго. Хэд хэдэн объектын харааны талбарыг хоёр аргаар бий болгож өөрийн таамаглалыг шалгаарай.
Үүнийг нэгтгэн дүгнэе
Бүх харагдахуйц биетүүд гэрлийг тусгадаг. Гэрлийг тусгах үед гэрлийн ойлтын хоёр хууль биелэгдэнэ: 1) туссан туяа, ойсон туяа, тусгалын цэгээс татсан тусгалын гадаргууд перпендикуляр нэг хавтгайд байрладаг; 2) тусгалын өнцөг нь тусах өнцөгтэй тэнцүү байна.
Хавтгай толин тусгал дахь объектын дүрс нь виртуал бөгөөд тухайн объектын хэмжээтэй тэнцүү бөгөөд толиноос тухайн объекттой ижил зайд байрладаг.
Гэрлийн толь болон сарнисан тусгалууд байдаг. Толин тусгалын хувьд бид тусгал гадаргуу дээрх объектын виртуал дүрсийг харж болно; сарнисан тусгалын хувьд дүрс харагдахгүй.
Аюулгүй байдлын асуултууд
1. Бид яагаад эргэн тойрон дахь биеийг хардаг вэ? 2. Ямар өнцгийг тусах өнцөг гэж нэрлэдэг вэ? тусгалын өнцөг? 3. Гэрлийн тусгалын хуулийг томъёол. 4. Гэрлийн тусгалын хуулиудын үнэн зөвийг ямар төхөөрөмжөөр шалгаж болох вэ? 5. Гэрлийн цацрагийн урвуу шинж чанар юу вэ? 6. Ямар тохиолдолд дүрсийг виртуал гэж нэрлэдэг вэ? 7. Хавтгай толинд байгаа объектын дүрсийг дүрсэл. 8. Гэрлийн сарнисан тусгал нь нүдний тусгалаас юугаараа ялгаатай вэ?
Дасгал №11
1. Охин хавтгай толиноос 1.5 м зайд зогсож байна. Түүний тусгал нь охиноос хэр хол байна вэ? Түүнийг дүрсэл.
2. Машины жолооч хойд талын толинд хараад арын суудалд сууж буй зорчигчийг харав. Зорчигч яг одоо толинд хараад жолоочийг харж чадах уу?
3. Будаагаа шилжүүлнэ. Тэмдэглэлийн дэвтэртээ 1, тохиолдол бүрт туссан (эсвэл туссан) туяаг байгуул. Тусгал болон тусгалын өнцгийг тэмдэглэ.
4. Туссан болон ойсон цацрагийн хоорондох өнцөг 80° байна. Цацрагийн тусгалын өнцөг хэд вэ?
5. Тухайн объект хавтгай толиноос 30 см зайд байсан. Дараа нь объектыг толин тусгалаас 10 см зайд шилжүүлэв гадаргуутай перпендикуляртоль, түүнтэй параллель 15 см. Объект ба түүний тусгал хоёрын хооронд ямар зай байсан бэ? Энэ нь юу болсон бэ?
6. Та толин тусгалтай дэлгэцийн зүг 4 км/цагийн хурдтайгаар явж байна. Таны тусгал ямар хурдтай ойртож байна вэ? 2 м алхахад та хоёрын тусгал хоёрын хоорондох зай хэр багасах вэ?
7. нарны туяануурын гадаргуугаас туссан. Ирж буй туяа болон тэнгэрийн хаяа хоёрын хоорондох өнцөг нь туссан болон ойсон цацрагуудын хоорондох өнцөгөөс хоёр дахин их байна. Цацрагийн тусгалын өнцөг хэд вэ?
8. Охин ханан дээр өлгөөтэй толин тусгалыг бага зэрэг өнцгөөр харж байна (Зураг 2).
1) Толинд охины тусгалыг бүтээ.
2) Охины биеийн аль хэсгийг харж байгааг графикаар олох; охин өөрийгөө бүрэн хардаг газар.
3) Толин тусгалыг аажмаар бүрхсэн бол ямар өөрчлөлтүүд ажиглагдах вэ?
9. Шөнийн цагаар машины гэрлийн тусгалд асфальтан дээрх шалбааг замын цайвар дэвсгэр дээр харанхуй толбо болж жолоочид харагдана. Яагаад?
10. Зураг дээр. Зураг 3-т перископ дахь цацрагийн замыг харуулав шугаман тархалтСвета. Энэ төхөөрөмж хэрхэн ажилладагийг тайлбарла. Давуу талыг ашиглаарай нэмэлт эх сурвалжмэдээлэл, хаана ашиглагдаж байгааг олж мэдэх.
ЛАБОРАТОРИЙН АЖИЛ №3
Сэдэв. Хавтгай толь ашиглан гэрлийн тусгалыг судлах.
Зорилго: гэрлийн тусгалын хуулийг туршилтаар турших.
Тоног төхөөрөмж: гэрлийн эх үүсвэр (лангуун дээрх лаа эсвэл цахилгаан чийдэн), хавтгай толь, хагархайтай дэлгэц, хэд хэдэн хоосон цагаан цаас, захирагч, протектор, харандаа.
ажлын заавар
туршилтанд бэлтгэх
1. Ажил гүйцэтгэхийн өмнө: 1) шилэн эд зүйлтэй ажиллахдаа аюулгүй байдлын шаардлага; 2) гэрлийн тусгалын хуулиуд.
2. Цуглуулна туршилтын тохиргоо(Зураг 1). Үүнийг хийхийн тулд:
1) нүхтэй дэлгэцийг цагаан цаасан дээр байрлуулах;
2) гэрлийн эх үүсвэрийг хөдөлгөж, цаасан дээр гэрлийн зурвас авах;
3) гэрлийн туузан дээр тодорхой өнцгөөр хавтгай толин тусгалыг байрлуулж, цаасан дээр перпендикуляр байрлуулж, ойсон гэрлийн цацраг нь цаасан дээр тод харагдахуйц тууз үүсгэдэг.
Туршилт
Аюулгүй ажиллагааны зааврыг чанд дагаж мөрдөөрэй (сурах бичгийн ялтсыг үзнэ үү).
1. Сайтар хурцалсан харандаагаар цаасан дээр толины дагуу зураас зур.
2. Гурван цэгийг цаасан дээр байрлуул: эхнийх нь туссан гэрлийн туяаны дунд, хоёр дахь нь ойсон гэрлийн туяаны дунд, гурав дахь нь гэрлийн туяа тусах газар. толь (Зураг 2).
3. Толин тусгалыг доор байрлуулж, тайлбарласан алхмуудыг хэд хэдэн удаа давтана (өөр өөр цаасан дээр). өөр өөр өнцөгтуссан гэрлийн туяа руу.
4. Толин тусгал болон цаасны хоорондох өнцгийг өөрчилснөөр энэ тохиолдолд гэрлийн ойсон туяа харагдахгүй гэдгийг анхаарна уу.
Туршилтын үр дүнг боловсруулж байна
Туршлага бүрийн хувьд:
1) толинд туссан туяа, туссан туяа барих;
2) цацраг тусах цэгээр толины дагуу зурсан шугамд перпендикуляр зурах;
3) Гэрлийн тусах өнцөг (α) ба ойлтын өнцгийг (β) тэмдэглэж хэмжинэ. Хэмжилтийн үр дүнг хүснэгтэд оруулна уу.
Туршилтын дүн шинжилгээ, түүний үр дүн
Туршилт, түүний үр дүнд дүн шинжилгээ хийх. Үүнд: 1) гэрлийн туяа тусах өнцөг ба түүний тусгалын өнцгийн хооронд ямар хамаарал тогтоосон бэ; 2) туршилтын үр дүн туйлын үнэн зөв гарсан эсэх, хэрэв үгүй бол алдааны шалтгаан юу байв.
бүтээлч даалгавар
Зураг ашиглан. 3, хавтгай толин тусгал ашиглан өрөөний өндрийг тодорхойлох туршилтын төлөвлөгөөг бодож, бичих; шаардлагатай тоног төхөөрөмжийг зааж өгнө.
Боломжтой бол туршилт хий.
Од тэмдэгтэй даалгавар
