Svetloba je pomembna sestavina našega življenja. Brez tega je življenje na našem planetu nemogoče. Hkrati se številni pojavi, ki so povezani s svetlobo, zdaj aktivno uporabljajo na različnih področjih človeška dejavnost, od proizvodnje električnih naprav do vesoljsko plovilo. Eden temeljnih pojavov v fiziki je odboj svetlobe.
Odboj svetlobe
Zakon odboja svetlobe se preučuje v šoli. Kaj morate vedeti o njem in še veliko več koristne informacije Naš članek vam lahko pove.
Osnovno znanje o svetlobi
Fizični aksiomi so praviloma med najbolj razumljivimi, saj imajo vizualne manifestacije, ki jih je mogoče zlahka opazovati doma. Zakon odboja svetlobe pomeni situacijo, ko svetlobni žarki spremenijo smer, ko trčijo ob različne površine.
Opomba! Lomna meja bistveno poveča parameter, kot je valovna dolžina.
Pri lomu žarkov se bo del njihove energije vrnil nazaj v primarni medij. Ko del žarkov prodre v drug medij, opazimo njihov lom.
Da bi razumeli vse te fizikalne pojave, morate poznati ustrezno terminologijo:
- tok svetlobne energije je v fiziki opredeljen kot incident, ko zadene mejo med dvema snovema;
- del svetlobne energije, ki se v dani situaciji vrne v primarni medij, imenujemo odbit;
Opomba! Obstaja več formulacij pravila refleksije. Ne glede na to, kako ga formulirate, bo še vedno opisoval medsebojni dogovor odbiti in vpadni žarki.
- vpadni kot. Tu mislimo na kot, ki se tvori med pravokotno linijo meje medija in svetlobo, ki vpada nanjo. Določi se na vpadni točki žarka;
Koti žarkov
- odbojni kot. Nastane med odbitim žarkom in pravokotno črto, ki je bila rekonstruirana na mestu njegovega vpada.
Poleg tega morate vedeti, da lahko svetloba potuje homogeno okolje izjemno preprosta.
Opomba! Različni mediji lahko različno odbijajo in absorbirajo svetlobo.
Od tod izvira odsev. To je količina, ki označuje odbojnost predmetov in snovi. Pomeni, koliko sevanja, ki ga svetlobni tok prinese na površino medija, pomeni energijo, ki se bo od nje odbila. Ta koeficient odvisno od številnih dejavnikov, med drugim najvišjo vrednost imajo sestavo sevanja in vpadni kot.
Popoln odsev svetlobni tok opazimo, ko žarek pade na snovi in predmete z odbojno površino. Na primer, odboj žarka lahko opazimo, ko zadene steklo, tekoče živo srebro ali srebro.
Kratek zgodovinski izlet
Zakoni o lomu in odboju svetlobe so bili oblikovani in sistematizirani že v 3. stoletju. pr. n. št e. Razvil jih je Euclid.
Določeni so vsi zakoni (lom in odboj), ki se nanašajo na ta fizikalni pojav eksperimentalno in se zlahka potrdi geometrijsko načelo Huygens. Po tem principu deluje katera koli točka v mediju, ki jo lahko doseže motnja, kot vir sekundarnih valov.
Oglejmo si podrobneje zakone, ki obstajajo danes.
Zakoni so osnova vsega
Zakon odboja svetlobnega toka je definiran kot fizikalni pojav, med katerim bo svetloba, poslana iz enega medija v drugega, delno vrnjena nazaj ob njuni ločitvi.
Odboj svetlobe na vmesniku
Človeški vidni analizator opazi svetlobo v trenutku, ko žarek, ki prihaja iz njenega izvora, zadene zrklo. V situaciji, ko telo ne deluje kot vir, vizualni analizator lahko zazna žarke iz drugega vira, ki se odbijajo od telesa. V tem primeru lahko svetlobno sevanje, ki pada na površino predmeta, spremeni smer njegovega nadaljnjega širjenja. Posledično bo telo, ki odbija svetlobo, delovalo kot njen vir. Ko se odbije, se bo del toka vrnil v prvi medij, iz katerega je bil prvotno usmerjen. Tu bo telo, ki ga bo odsevalo, postalo vir že odbitega toka.
Za ta fizikalni pojav obstaja več zakonov:
- prvi zakon pravi: odbojni in vpadni žarek, skupaj s pravokotno črto, ki se pojavi na meji med mediji, kot tudi na rekonstruirani vpadni točki svetlobnega toka, morata biti v isti ravnini;
Opomba! Tu je mišljeno, da svetloba pade na odbojno površino predmeta ali snovi. ravninski val. Njo valovite površine so črte.
Prvi in drugi zakon
- drugi zakon. Njegova formulacija je naslednja: odbojni kot svetlobnega toka bo enak kotu pade. To je posledica dejstva, da imajo stranice med seboj pravokotne. Ob upoštevanju načel enakosti trikotnikov postane jasno, od kod ta enakost izvira. Z uporabo teh načel zlahka dokažete, da so ti koti v isti ravnini z narisano pravokotno črto, ki je bila obnovljena na meji ločevanja dveh snovi na točki udarca svetlobni žarek.
Ta dva zakona v optični fiziki sta osnovna. Poleg tega veljajo tudi za žarek, ki ima obratno pot. Zaradi reverzibilnosti energije žarka se bo tok, ki se širi po poti predhodno odbitega, odbil podobno kot pot vpadnega.
Zakon odseva v praksi
Izvajanje tega zakona je mogoče preveriti v praksi. Če želite to narediti, morate usmeriti tanek žarek na katero koli odsevno površino. Za te namene sta kot nalašč laserski kazalec in običajno ogledalo.
Učinek zakona v praksi
Mi usmerjamo laserski kazalec na ogledalu. Posledično se laserski žarek odbije od zrcala in se širi naprej v določeni smeri. V tem primeru bosta kota vpadnega in odbitega žarka enaka, tudi če navaden videz na njih.
Opomba! Svetloba s takih površin se bo odbijala pod tupi kot in se naprej širi po nizki poti, ki se nahaja precej blizu površine. Toda žarek, ki bo padel skoraj navpično, se bo odbil pod ostrim kotom. Hkrati bo njegova nadaljnja pot skoraj enaka padajoči.
Kot vidimo, ključna točka tega pravila je dejstvo, da je treba kote meriti od pravokotnice na površino v točki vpadanja svetlobnega toka.
Opomba! Ta zakon ni podvržen samo svetlobi, ampak tudi vsem vrstam elektromagnetni valovi(mikrovalovna pečica, radio, rentgenski valovi in tako naprej).
Značilnosti difuznega odboja
Številni predmeti lahko samo odbijajo svetlobno sevanje, ki pada na njihovo površino. Dobro osvetljeni predmeti so jasno vidni iz različnih kotov, saj njihova površina odbija in sipa svetlobo v različne smeri.
Difuzni odboj
Ta pojav imenujemo razpršeni (difuzni) odboj. Ta pojav se pojavi, ko sevanje zadene različne hrapave površine. Zahvaljujoč njej lahko razlikujemo predmete, ki nimajo sposobnosti oddajanja svetlobe. Če je sipanje svetlobnega sevanja nič, potem teh predmetov ne bomo mogli videti.
Opomba! Difuzni odsev ne povzroča nelagodja osebi.
Odsotnost nelagodja je razloženo z dejstvom, da se vsa svetloba po zgoraj opisanem pravilu ne vrne v primarno okolje. Poleg tega bo ta parameter drugačen za različne površine:
- sneg odbija približno 85 % sevanja;
- za beli papir - 75%;
- za črno in velur - 0,5%.
Če odsev prihaja od grobih površin, bo svetloba usmerjena naključno glede na drugo.
Značilnosti zrcaljenja
Zrcalni odboj svetlobnega sevanja se razlikuje od prej opisanih situacij. To je posledica dejstva, da se bodo zaradi toka, ki pada na gladko površino pod določenim kotom, odbili v eno smer.
Zrcalni odsev
Ta pojav je mogoče zlahka reproducirati z običajnim ogledalom. Ko je ogledalo usmerjeno proti sončnim žarkom, bo delovalo kot odlična odbojna površina.
Opomba! Številna telesa lahko uvrstimo med zrcalne površine. Ta skupina na primer vključuje vse gladke optične predmete. Toda tak parameter, kot je velikost nepravilnosti in nehomogenosti v teh objektih, bo manjši od 1 mikrona. Valovna dolžina svetlobe je približno 1 mikron.
Vse takšne zrcalne odsevne površine se podrejajo prej opisanim zakonom.
Uporaba prava v tehnologiji
Današnja tehnologija pogosto uporablja ogledala ali zrcalne predmete, ki imajo ukrivljeno odsevno površino. To so t.i sferična zrcala.
Takšni predmeti so telesa, ki imajo obliko sferičnega segmenta. Za takšne površine je značilna kršitev vzporednosti žarkov.
Vklopljeno ta trenutek Obstajata dve vrsti sferičnih ogledal:
- konkavno. Sposobni so odbijati svetlobo od notranja površina njen segment krogle. Pri odboju se žarki zberejo tukaj na eni točki. Zato jih pogosto imenujejo tudi »nabiralci«;
Konkavno ogledalo
- konveksen. Za takšna ogledala je značilen odboj sevanja od zunanje površine. Pri tem pride do disperzije na straneh. Zaradi tega se taki predmeti imenujejo "razpršeni".
Konveksno ogledalo
V tem primeru obstaja več možnosti za obnašanje žarkov:
- gori skoraj vzporedno s površino. V tem primeru se le rahlo dotakne površine in se odbije pod zelo topim kotom. Nato sledi precej nizki trajektoriji;
- pri padcu nazaj se žarki odbijajo pod ostrim kotom. V tem primeru, kot smo rekli zgoraj, bo odbiti žarek sledil poti zelo blizu vpadne.
Kot vidimo, je zakon v vseh primerih izpolnjen.
Zaključek
Zakoni odboja svetlobnega sevanja so za nas zelo pomembni, ker so temeljni fizikalni pojavi. Našli so široko uporabo v različna področjačloveška dejavnost. Študij osnov optike poteka v Srednja šola, kar ponovno dokazuje pomembnost tovrstnega osnovnega znanja.
Kako sami narediti angelske oči za vazo?
Nekatere fizikalne zakone si je težko predstavljati brez uporabe vizualni pripomočki. To ne velja za običajno svetlobo, ki pada na različne predmete. Torej na meji, ki ločuje dva medija, pride do spremembe smeri svetlobnih žarkov, če je ta meja veliko višja, ko se del njene energije vrne v prvi medij. Če del žarkov prodre v drug medij, se lomi. V fiziki energija, ki pade na mejo dveh različna okolja, se imenuje incident, tisti, ki se vrne iz njega v prvi medij, pa se imenuje odbit. Relativni položaj teh žarkov določa zakone odboja in loma svetlobe.
Pogoji
Kot med vpadnim žarkom in pravokotno črto na mejo med obema medijema, obnovljeno na točko vpadanja toka svetlobne energije, se imenuje še en pomemben indikator. To je odbojni kot. Pojavi se med odbitim žarkom in pravokotno črto, ki je obnovljena na njegovo vpadno točko. Svetloba se lahko širi premočrtno samo v homogenem mediju. Različna okolja različno absorbirajo in odbijajo svetlobo. Odbojnost je količina, ki označuje odbojnost snovi. Kaže, koliko energije, ki jo svetlobno sevanje prinese na površino medija, bo energije, ki jo z nje odnese odbito sevanje. Ta koeficient je odvisen od različnih dejavnikov, med najpomembnejšimi sta vpadni kot in sestava sevanja. Popolni odboj svetlobe nastane, ko pade na predmete ali snovi z odbojno površino. To se na primer zgodi, ko žarki zadenejo tanek film srebra in tekočega živega srebra, ki je nanesen na steklo. Popolni odboj svetlobe se v praksi pogosto pojavlja.
Zakoni
Zakone odboja in loma svetlobe je oblikoval Evklid že v 3. stoletju. pr. n. št e. Vsi so bili ugotovljeni eksperimentalno in jih je enostavno potrditi s čisto geometrijskim načelom Huygensa. Po njegovem mnenju je vsaka točka v mediju, do katere seže motnja, vir sekundarnih valov.
Prva svetloba: vpadni in odbojni žarek ter pravokotna črta na vmesnik, rekonstruirana na točki vpada svetlobnega žarka, se nahajajo v isti ravnini. Ravni val vpada na odbojno površino, katere valovne površine so proge.
Drugi zakon pravi, da je odbojni kot svetlobe enak vpadnemu kotu. To se zgodi, ker imajo medsebojno pravokotne stranice. Iz načela enakosti trikotnikov sledi, da je vpadni kot enak odbojnemu kotu. Preprosto je mogoče dokazati, da ležijo v isti ravnini s pravokotno črto, ki je obnovljena na vmesnik na točki vpadanja žarka. te najpomembnejši zakoni veljajo tudi za obratno pot svetlobe. Zaradi reverzibilnosti energije se bo žarek, ki se širi po poti odbitega, odbil po poti vpadnega.
Lastnosti odbojnih teles
Velika večina predmetov samo odbija svetlobno sevanje, ki pada nanje. Vendar pa niso vir svetlobe. Dobro osvetljena telesa so jasno vidna z vseh strani, saj se sevanje z njihove površine odbija in razprši v različnih smereh. Ta pojav imenujemo difuzni (razpršeni) odboj. Pojavi se, ko svetloba zadene katero koli grobo površino. Za določitev poti žarka, ki se odbije od telesa na točki njegovega vpada, se nariše ravnina, ki se dotika površine. Nato so glede na to zgrajeni vpadni koti žarkov in odboja.
Difuzni odboj
Samo zaradi obstoja razpršenega (difuznega) odboja svetlobne energije ločimo predmete, ki niso sposobni oddajati svetlobe. Vsako telo bo za nas popolnoma nevidno, če je sipanje žarkov nič.
Difuzni odboj svetlobne energije ne povzroča nelagodje V očeh. To se zgodi, ker se vsa svetloba ne vrne v prvotni medij. Od snega se torej odbije okoli 85 % sevanja, od belega papirja 75 %, od črnega velurja pa le 0,5 %. Ko se svetloba odbija od različnih grobih površin, so žarki usmerjeni naključno drug proti drugemu. Glede na to, v kolikšni meri površine odbijajo svetlobne žarke, jih imenujemo mat ali zrcalne. A vseeno so ti koncepti relativni. Enake površine so lahko zrcalne ali matirane pri različnih valovnih dolžinah vpadne svetlobe. Površina, ki enakomerno razprši žarke različne strani, velja za popolnoma mat. Čeprav takšnih predmetov v naravi praktično ni, so jim zelo blizu neglaziran porcelan, sneg in risalni papir.
Zrcalni odsev
Zrcalni odboj svetlobnih žarkov se od drugih vrst razlikuje po tem, da ko energijski žarki padejo na gladko površino pod določen kot se odražajo v eno smer. Ta pojav pozna vsakdo, ki je kdaj uporabljal ogledalo pod svetlobnimi žarki. V tem primeru gre za odsevno površino. V to kategorijo spadajo tudi drugi organi. Vse optično gladke predmete lahko uvrstimo med zrcalne (odsevne) površine, če je velikost nehomogenosti in nepravilnosti na njih manjša od 1 mikrona (ne presega valovne dolžine svetlobe). Za vse take površine veljajo zakoni odboja svetlobe.
Odboj svetlobe od različnih zrcalnih površin
V tehniki se pogosto uporabljajo zrcala z ukrivljeno odbojno površino (sferična zrcala). Takšni predmeti so telesa v obliki sferičnega segmenta. Vzporednost žarkov je pri odboju svetlobe od takih površin močno motena. Obstajata dve vrsti takih ogledal:
Konkavni - odbijajo svetlobo od notranje površine segmenta krogle;
Konveksni - odbijajo svetlobo od zunanje površine, vzporedni žarki pa se razpršijo ob straneh, zato se konveksna zrcala imenujejo razpršilna.
Možnosti odboja svetlobnih žarkov
Žarek, ki pada skoraj vzporedno s površino, se je le malo dotakne, nato pa se odbije pod zelo topim kotom. Nato nadaljuje po zelo nizki poti, najbližje površini. Žarek, ki pada skoraj navpično, se odbija pod ostrim kotom. V tem primeru bo smer že odbitega žarka blizu poti vpadnega žarka, kar je popolnoma skladno s fizikalnimi zakoni.
Lom svetlobe
Odsev je tesno povezan z drugimi pojavi geometrijska optika, kot sta lom in total notranji odsev. Pogosto svetloba prehaja skozi mejo med dvema medijema. Lom svetlobe je sprememba smeri optičnega sevanja. Nastane, ko prehaja iz enega okolja v drugo. Lom svetlobe ima dva vzorca:
Žarek, ki poteka skozi mejo med medijem, se nahaja v ravnini, ki poteka skozi pravokotno na površino in vpadni žarek;
Vpadni in lomni kot sta povezana.
Lom vedno spremlja odboj svetlobe. Vsota energij odbitega in lomljenega snopa žarkov je enaka energiji vpadnega snopa. Njihovo relativna intenzivnost odvisno od vpadnega žarka in vpadnega kota. Zasnova številnih optičnih instrumentov temelji na zakonih loma svetlobe.
Večina predmetov okoli vas: hiše, drevesa, vaši sošolci itd. niso viri svetlobe. Ampak vidiš jih. Odgovor na vprašanje "Zakaj je tako?" boste našli v tem odstavku.
riž. 11.1. Brez vira svetlobe je nemogoče videti karkoli. Če obstaja vir svetlobe, ne vidimo samo vira samega, temveč tudi predmete, ki odbijajo svetlobo, ki prihaja iz vira
Ugotovite, zakaj vidimo telesa, ki niso viri svetlobe
Že veste, da v homogenem prozornem mediju svetloba potuje premočrtno.
Kaj se zgodi, če je na poti svetlobnega žarka telo? Nekaj svetlobe lahko preide skozi telo, če je prosojno, nekaj se bo absorbiralo, nekaj pa se bo zagotovo odbilo od telesa. Nekaj odbitih žarkov bo zadelo naše oči in videli bomo to telo (slika 11.1).
Postavitev zakonov odboja svetlobe
Za ugotavljanje zakonitosti odboja svetlobe bomo uporabili posebno napravo – optično podložko*. Na sredino podložke pritrdimo ogledalo in vanj usmerimo ozek svetlobni snop, tako da na površini podložke nastane svetel trak. Vidimo, da žarek svetlobe, ki se odbije od ogledala, povzroči tudi svetlobni trak na površini podložke (glej sliko 11.2).
Smer vpadnega svetlobnega žarka določa žarek CO (slika 11.2). Ta žarek se imenuje vpadni žarek. Smer odbitega svetlobnega snopa določa žarek OK. Ta žarek se imenuje odbiti žarek.
Iz vpadne točke O žarka nariši pravokotno OB na površino zrcala. Pozorni bodimo na to, da vpadni žarek, odbiti žarek in navpičnica ležijo v isti ravnini – v ravnini površine podložke.
Kot α med vpadnim žarkom in navpičnico, potegnjeno iz vpadnega mesta, imenujemo vpadni kot; Kot β med odbitim žarkom in dano navpičnico imenujemo odbojni kot.
Z merjenjem kotov α in β lahko preverite, da sta enaka.
Če vir svetlobe premaknete vzdolž roba diska, se bo vpadni kot svetlobnega žarka spremenil in temu primerno se bo spremenil tudi odbojni kot, vsakič pa bosta vpadni kot in odbojni kot svetlobe enaka (slika 11.3). Tako smo ugotovili zakone odboja svetlobe:
riž. 11.3. S spreminjanjem vpadnega kota svetlobe se spreminja tudi odbojni kot. Odbojni kot je vedno enak vpadnemu kotu
riž. 11.5. Prikaz reverzibilnosti svetlobnih žarkov: odbiti žarek sledi poti vpadnega žarka
riž. 11.6. Ko se približamo ogledalu, v njem vidimo svojega "dvojnika". Seveda tam ni "dvojnika" - vidimo svoj odsev v ogledalu
1. Vpadni žarek, odbiti žarek in navpičnica na odbojno ploskev, ki poteka iz vpadne točke žarka, ležijo v isti ravnini.
2. Odbojni kot je enak vpadnemu kotu: β = α.
Zakone odboja svetlobe so postavili stari Grki znanstvenik Evklidže v 3. stoletju. pr. n. št e.
V katero smer naj profesor obrne ogledalo » sončni zajček"zadel fanta (slika 11.4)?
Z zrcalom na optični podložki lahko tudi dokažete reverzibilnost svetlobnih žarkov: če je vpadni žarek usmerjen vzdolž poti odbitega, bo odbiti žarek sledil poti vpadnega (slika 11.5).
Preučevanje slike v ravnem zrcalu
Poglejmo, kako nastane slika v ravnem ogledalu (slika 11.6).
Pustimo od točkovnega svetlobnega vira S do površine ravno ogledalo Pada razhajajoči žarek svetlobe. Iz tega snopa izberemo žarke SA, SB in SC. Z uporabo zakonov odboja svetlobe konstruiramo odbite žarke LL b BB 1 in CC 1 (slika 11.7, a). Ti žarki bodo potovali v divergentnem žarku. Če jih razširite na nasprotna smer(za ogledalom), se bodo vsi sekali v eni točki - S 1, ki se nahaja za ogledalom.
Če nekaj od zrcala odbitih žarkov zadene vaše oko, se vam bo zdelo, da odbiti žarki prihajajo iz točke S 1, čeprav v resnici v točki S 1 ni vira svetlobe. Zato točko S 1 imenujemo navidezna podoba točke S. Ravno zrcalo daje vedno navidezno podobo.
Ugotovimo, kako se predmet in njegova slika nahajata glede na ogledalo. Če želite to narediti, se obrnemo na geometrijo. Razmislite na primer o žarku SC, ki pade na ogledalo in se od njega odbije (slika 11.7, b).
Iz slike vidimo, da je Δ SOC = Δ S 1 OC - pravokotne trikotnike imeti skupna stran CO in enako ostri koti(ker je po zakonu odboja svetlobe α = β). Iz enakosti trikotnikov izhaja, da je SO = S 1 O, to pomeni, da sta točka S in njena slika S 1 simetrični glede na površino ravnega zrcala.
Enako lahko rečemo za sliko razširjenega predmeta: predmet in njegova slika sta simetrična glede na površino ravnega ogledala.
Torej, namestili smo Splošne značilnosti slike v ravnih zrcalih.
1. Ravno ogledalo daje navidezno sliko predmeta.
2. Slika predmeta v ravnem zrcalu in sam predmet sta simetrična glede na površino zrcala, kar pomeni:
1) slika predmeta je po velikosti enaka samemu predmetu;
2) slika predmeta se nahaja na enaki razdalji od površine zrcala kot sam predmet;
3) segment, ki povezuje točko na predmetu in ustrezno točko na sliki, je pravokoten na površino zrcala.
Razlikovati med zrcalnim in difuznim odbojem svetlobe
Zvečer, ko je v sobi prižgana luč, vidimo svojo podobo v okenskem steklu. Toda slika izgine, če zaprete zavese: naše slike ne bomo videli na tkanini. In zakaj? Odgovor na to vprašanje je povezan z vsaj dvema fizikalnima pojavoma.
Prvi takšen fizikalni pojav je odboj svetlobe. Da se slika pojavi, se mora svetloba zrcalno odbiti od površine: po zrcalni odsev svetloba, ki prihaja iz točkovnega vira S, se bodo nadaljevanja odbitih žarkov sekala v eni točki S 1, ki bo slika točke S (slika 11.8, a). Takšen odsev je mogoč samo od zelo gladkih površin. Imenujejo se zrcalne površine. Poleg običajnega ogledala primeri zrcalne površine so steklo, polirano pohištvo, mirna vodna površina itd. (slika 11.8, b, c).
Če se svetloba odbija od hrapave površine, se tak odboj imenuje razpršen (difuzen) (slika 11.9). V tem primeru se odbiti žarki širijo v različne smeri (zato vidimo osvetljen predmet iz katere koli smeri). Jasno je, da je površin, ki sipajo svetlobo, veliko več kot zrcalnih.
Poglej okoli sebe in poimenuj vsaj deset površin, ki razpršeno odbijajo svetlobo.
riž. 11.8. Zrcalni odboj svetlobe je odboj svetlobe od gladke površine
riž. 11.9. Razpršeni (difuzni) odboj svetlobe je odboj svetlobe od hrapave površine
Drugi fizikalni pojav, ki vpliva na sposobnost videnja slike, je absorpcija svetlobe. Navsezadnje se svetloba ne odbija le od fizična telesa, ampak ga tudi absorbirajo. Najboljši odsevniki svetlobe so ogledala: odbijejo lahko do 95 % vpadne svetlobe. Telesa dobro odbijajo svetlobo bela, vendar črna površina absorbira skoraj vso svetlobo, ki pade nanjo.
Ko jeseni zapade sneg, postanejo noči veliko svetlejše. Zakaj? Učenje reševanja problemov
Naloga. Na sl. 1 shematično prikazuje objekt BC in ogledalo NM. Grafično poišči območje, iz katerega je popolnoma vidna slika predmeta BC.
Analiza fizični problem. Da bi videli podobo določene točke predmeta v zrcalu, je potrebno, da se vsaj del žarkov, ki padajo s te točke na zrcalo, odbije v oko opazovalca. Jasno je, da če žarki izhajajo iz skrajne točke predmeta, se bodo žarki, ki izhajajo iz vseh točk predmeta, odbili v oko.
Odločitev, analiza rezultatov
1. Konstruirajmo točko B 1 - podobo točke B v ravnem ogledalu (slika 2, a). Območje, omejeno s površino zrcala in žarki, ki se odbijajo od skrajnih točk zrcala, bo območje, iz katerega je vidna slika B 1 točke B v zrcalu.
2. Ko smo podobno zgradili sliko C 1 točke C, določimo območje njenega vida v ogledalu (slika 2, b).
3. Opazovalec lahko vidi sliko celotnega predmeta le, če žarki, ki dajejo obe podobi - B 1 in C 1 - vstopijo v njegovo oko (slika 2, c). To pomeni, da območje, označeno na sl. 2, v oranžni barvi, je območje, iz katerega je slika predmeta popolnoma vidna.
Analizirajte dobljeni rezultat, ponovno poglejte sl. 2 na problem in predlaga lažji način za iskanje vidnega polja predmeta v ravnem ogledalu. Preizkusite svoje domneve tako, da sestavite vidno polje za več predmetov na dva načina.
Naj povzamemo
Vsa vidna telesa odbijajo svetlobo. Pri odboju svetlobe sta izpolnjena dva zakona odboja svetlobe: 1) vpadni žarek, odbiti žarek in navpičnica na odbojno površino, ki poteka iz vpadne točke žarka, ležijo v isti ravnini; 2) odbojni kot je enak vpadnemu kotu.
Slika predmeta v ravnem zrcalu je navidezna, po velikosti enaka samemu predmetu in se nahaja na enaki razdalji od zrcala kot sam predmet.
Obstajajo zrcalni in razpršeni odboji svetlobe. Pri zrcalnem odboju lahko vidimo navidezno sliko predmeta v odsevni površini; pri difuznem odboju se slika ne pojavi.
Kontrolna vprašanja
1. Zakaj vidimo okoliška telesa? 2. Kateri kot imenujemo vpadni kot? odbojni kot? 3. Formulirajte zakone odboja svetlobe. 4. S katero napravo lahko preverite veljavnost zakonov odboja svetlobe? 5. Kakšna je lastnost reverzibilnosti svetlobnih žarkov? 6. V katerem primeru se slika imenuje navidezna? 7. Opiši podobo predmeta v ravnem ogledalu. 8. V čem se difuzni odboj svetlobe razlikuje od zrcalne refleksije?
Vaja št. 11
1. Deklica stoji na razdalji 1,5 m od ravnega ogledala. Kako daleč je njen odsev od dekleta? Opišite ga.
2. Voznik avtomobila je ob pogledu v vzvratno ogledalo zagledal potnika, ki je sedel na zadnjem sedežu. Ali lahko potnik v tem trenutku, ko gleda v isto ogledalo, vidi voznika?
3. Prenesite riž. 1 v zvezku, za vsak primer sestavite vpadni (ali odbiti) žarek. Označi vpadni in odbojni kot.
4. Kot med vpadnim in odbitim žarkom je 80°. Kakšen je vpadni kot žarka?
5. Predmet je bil od ravnega ogledala oddaljen 30 cm. Nato smo predmet premaknili 10 cm od ogledala v smeri pravokotno na površino ogledala in 15 cm vzporedno z njim. Kolikšna je bila razdalja med predmetom in njegovim odsevom? Kaj je postalo?
6. Pomikaš se proti zrcalni vitrini s hitrostjo 4 km/h. S kakšno hitrostjo se vam približuje vaš odsev? Za koliko se bo zmanjšala razdalja med vami in vašim odsevom, ko boste prehodili 2 m?
7. Sončni žarek ki se odbijajo od gladine jezera. Kot med vpadnim žarkom in obzorjem je dvakrat večji od kota med vpadnim in odbitim žarkom. Kakšen je vpadni kot žarka?
8. Deklica gleda v ogledalo, ki visi na steni pod rahlim kotom (slika 2).
1) Konstruirajte dekličin odsev v ogledalu.
2) Grafično poiščite, kateri del svojega telesa deklica vidi; območje, s katerega se dekle v celoti vidi.
3) Kakšne spremembe bomo opazili, če zrcalo postopoma prekrijemo z neprozornim zaslonom?
9. Ponoči se v luči avtomobilskih žarometov luža na asfaltu vozniku zdi kot temna lisa na svetlejšem ozadju ceste. Zakaj?
10. Na sl. Slika 3 prikazuje pot žarkov v periskopu, napravi, katere delovanje temelji na linearno širjenje Sveta. Pojasnite, kako ta naprava deluje. Izkoristiti dodatni viri informacije in ugotovite, kje se uporabljajo.
LABORATORIJSKO DELO št. 3
Predmet. Preučevanje odboja svetlobe z ravnim zrcalom.
Namen: eksperimentalno preveriti zakonitosti odboja svetlobe.
oprema: vir svetlobe (sveča ali električna svetilka na stojalu), ravno ogledalo, zaslon z režo, več praznih belih listov papirja, ravnilo, kotomer, svinčnik.
navodila za delo
priprava na poskus
1. Preden začnete z delom, se spomnite: 1) varnostnih zahtev pri delu s steklenimi predmeti; 2) zakoni odboja svetlobe.
2. Zberite eksperimentalna postavitev(slika 1). Za to:
1) postavite zaslon z režo na bel list papirja;
2) s premikanjem vira svetlobe dobite svetlobni trak na papirju;
3) namestite ravno ogledalo pod določenim kotom na svetlobni trak in pravokotno na list papirja, tako da tudi odbiti žarek svetlobe ustvari jasno viden trak na papirju.
Eksperimentirajte
Dosledno upoštevaj varnostna navodila (glej letak učbenika).
1. Z dobro nabrušenim svinčnikom potegnite črto vzdolž ogledala na papir.
2. Na list papirja postavite tri točke: prvo - na sredino vpadnega svetlobnega žarka, drugo - na sredino odbitega svetlobnega snopa, tretjo - na mestu, kjer svetlobni žarek pade na ogledalo (slika 2).
3. Opisane korake ponovite še večkrat (na različnih listih papirja), tako da ogledalo postavite pod različne kote na vpadni žarek svetlobe.
4. S spreminjanjem kota med ogledalom in listom papirja poskrbite, da v tem primeru ne boste videli odbitega svetlobnega snopa.
Obdelava rezultatov eksperimenta
Za vsako izkušnjo:
1) zgraditi žarek, ki vpada na zrcalo, in odbiti žarek;
2) skozi vpadno točko žarka narišite pravokotno na črto, narisano vzdolž ogledala;
3) Označite in izmerite vpadni (α) in odbojni (β) kot svetlobe. Rezultate meritev vnesite v tabelo.
Analiza eksperimenta in njegovih rezultatov
Analizirajte poskus in njegove rezultate. Naredite sklep, v katerem navedete: 1) kakšno razmerje ste vzpostavili med vpadnim kotom svetlobnega žarka in kotom njegovega odboja; 2) ali so se eksperimentalni rezultati izkazali za popolnoma točne, in če ne, kakšni so bili razlogi za napako.
ustvarjalna naloga
Z uporabo sl. 3, premisli in zapiši načrt poskusa za določitev višine prostora z ravnim ogledalom; navedite potrebno opremo.
Če je mogoče, izvedite poskus.
Naloga z zvezdico
