Закон отражения света • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания»

Представьте, что вы направили тонкий луч света на отражающую поверхность, — например, посветили лазерной указкой на зеркало или полированную металлическую поверхность. Луч отразится от такой поверхности и будет распространяться дальше в определенном направлении. Угол между перпендикуляром к поверхности (нормалью) и исходным лучом называется углом падения, а угол между нормалью и отраженным лучом — углом отражения. Закон отражения гласит, что угол падения равен углу отражения. Это полностью соответствует тому, что нам подсказывает интуиция. Луч, падающий почти параллельно поверхности, лишь слегка коснется ее и, отразившись под тупым углом, продолжит свой путь по низкой траектории, расположенной близко к поверхности. Луч, падающий почти отвесно, с другой стороны, отразится под острым углом, и направление отраженного луча будет близким к направлению падающего луча, как того и требует закон.

Закон отражения, как любой закон природы, был получен на основании наблюдений и опытов. Можно его вывести и теоретически — формально он является следствием принципа Ферма (но это не отменяет значимости его экспериментального обоснования).

Ключевым моментом в этом законе является то, что углы отсчитываются от перпендикуляра к поверхности в точке падения луча. Для плоской поверхности, например, плоского зеркала, это не столь важно, поскольку перпендикуляр к ней направлен одинаково во всех точках. Параллельно сфокусированный световой сигнал — например, свет автомобильной фары или прожектора, — можно рассматривать как плотный пучок параллельных лучей света. Если такой пучок отразится от плоской поверхности, все отраженные лучи в пучке отразятся под одним углом и останутся параллельными. Вот почему прямое зеркало не искажает ваш визуальный образ.

Однако имеются и кривые зеркала. Различные геометрические конфигурации поверхностей зеркал по-разному изменяют отраженный образ и позволяют добиваться различных полезных эффектов.

Главное вогнутое зеркало телескопа-рефлектора позволяет сфокусировать в окуляре свет от далеких космических объектов. Выгнутое зеркало заднего вида автомобиля позволяет расширить угол обзора. А кривые зеркала в комнате смеха позволяют от души повеселиться, разглядывая причудливо искаженные отражения самих себя.

Закону отражения подчиняется не только свет. Любые электромагнитные волны — радио, СВЧ, рентгеновские лучи и т. п. — ведут себя в точности так же. Вот почему, например, и огромные принимающие антенны радиотелескопов, и тарелки спутникового телевидения имеют форму вогнутого зеркала — в них используется всё тот же принцип фокусировки поступающих параллельных лучей в точку.

Чему равен угол отражения, если угол падения луча на зеркало равен 30 градусов ?

СРОЧНО ПОМОГИТЕ ПОЖАЛУЙСТА Тест по физике

найти соответствие между утверждением первой и второй колонкисрочноооо соч​

Задание 5. Помогите пожалуйста, это очень важно..!!!!! Буду очень очень благодарна❤❤

Используя рисунок ответьте на вопросы? 1 2 3а) на какое из этих тел действует больша … я выталкивающая сила_______________________________________________________________________ в) на какое тело действует большая сила тяжести________________________________________________________________________с) написать условие плавания тел​

Малый поршень гидравлического пресса имеет площадь 21 см2 , большой — 45 см2. На малом поршне есть гиря с массой 2кг. Какой груз должен быть на боль … шом поршне, чтобы жидкость находилась в равновесии? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________[​

Як показати на досліді, що вага рідини, витісненої плаваючим тілом, дорівнює вазі тіла в повітрі?

у кабіні пилота тиск 0. 1 МПа, зовні200 мм рт. ст. на якій висоті летить літак?​

определите глубину воды, если аквалангист испытает давление 133900 Па. плотность морской воды 1030кг/м3​

10. На рисунке 3 изображены три тела равного объема, но разной плотности, погруженные в воду, и силы, действующие на них.Рис.3а ) Укажите в таблице зн … аками « ˃», «˂» , «=» соотношение плотностей ρ1, ρ2, ρ3 и ρв.ρ1 ρв; ρ2 ρв; ρ3 ρвb) На какое тело действует наименьшая сила Архимеда? __________________________[1] с) При каком соотношении силы тяжести и силы Архимеда, тело плавает в воде? ___________________________________________________________________________[1] ​

До мідного дроту з площею поперечного перерізу 2 мм2 підвісили вантаж масою 4 кг. Знайдіть механічну напругу в дроті та його відносне видовження. ( пр … ийміть g = 10 м/с2, Е = 120 ГПа) Відповідь округліть до сотих.​

Законы отражения света

На границе раздела двух различных сред, если эта граница раздела значительно превышает длину волны, происходит изменение направления распространения света: часть световой энергии возвращается в первую среду, то есть отражается, а часть проникает во вторую среду и при этом преломляется. Луч АО носит название падающий луч, а луч OD – отраженный луч (см. рис. 1.3). Взаимное расположение этих лучей определяют

законы отражения и преломления света.

Рис. 1.3. Отражение и преломление света.

Угол α между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела, восстановленным к поверхности в точке падения луча, носит название угол падения.

Угол γ между отражённым лучом и тем же перпендикуляром, носит название угол отражения.

Каждая среда в определённой степени (то есть по своему) отражает и поглощает световое излучение. Величина, которая характеризует отражательную способность поверхности вещества, называется коэффициент отражения. Коэффициент отражения показывает, какую часть принесённой излучением на поверхность тела энергии составляет энергия, унесённая от этой поверхности отражённым излучением. Этот коэффициент зависит от многих причин, например, от состава излучения и от угла падения. Свет полностью отражается от тонкой плёнки серебра или жидкой ртути, нанесённой на лист стекла.

Законы отражения света
1 Падающий луч, отражающий луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.
2 Угол отражения γ равен углу падения α:

γ = α

Законы отражения света были найдены экспериментально ещё в 3 веке до нашей эры древнегреческим учёным Евклидом. Также эти законы могут быть получены как следствие принципа Гюйгенса, согласно которому каждая точка среды, до которой дошло возмущение, является источником вторичных волн. Волновая поверхность (фронт волны) в следующий момент представляет собой касательную поверхность ко всем вторичным волнам.

Принцип Гюйгенса является чисто геометрическим.

На гладкую отражательную поверхность КМ (рис. 1.4) падает плоская волна, то есть волна, волновые поверхности которой представляют собой полоски.

Рис. 1.4. Построение Гюйгенса.

А1А и В1В – лучи падающей волны, АС – волновая поверхность этой волны (или фронт волны).

Пока фронт волны из точки С переместится за время t в точку В, из точки А распространится вторичная волна по полусфере на расстояние AD = CB, так как AD = vt и CB = vt, где v – скорость распространения волны.

Волновая поверхность отражённой волны – это прямая BD, касательная к полусферам. Дальше волновая поверхность будет двигаться параллельно самой себе по направлению отражённых лучей АА

2 и ВВ2.

Прямоугольные треугольники ΔАСВ и ΔADB имеют общую гипотенузу АВ и равные катеты AD = CB. Следовательно, они равны.

Углы САВ = = α и DBA = = γ равны, потому что это углы со взаимно перпендикулярными сторонами. А из равенства треугольников следует, что α = γ.

Из построения Гюйгенса также следует, что падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром к поверхности, восстановленным в точке падения луча.

Законы отражения справедливы при обратном направлении хода световых лучей. В следствие обратимости хода световых лучей имеем, что луч, распространяющийся по пути отражённого, отражается по пути падающего.

Большинство тел лишь отражают падающее на них излучение, не являясь при этом источником света. Освещённые предметы видны со всех сторон, так как от их поверхности свет отражается в разных направлениях, рассеиваясь. Это явление называется

диффузное отражение или рассеянное отражение. Диффузное отражение света (рис. 1.5) происходит от всех шероховатых поверхностей. Для определения хода отражённого луча такой поверхности в точке падения луча проводится плоскость, касательная к поверхности, и по отношению к этой плоскости строятся углы падения и отражения.

Рис. 1.5. Диффузное отражение света.

Например, 85% белого света отражается от поверхности снега, 75% — от белой бумаги, 0,5% — от чёрного бархата. Диффузное отражение света не вызывает неприятных ощущений в глазу человека, в отличие от зеркального.

Зеркальное отражение света – это когда падающие на гладкую поверхность под определённым углом лучи света отражаются преимущественно в одном направлении (рис. 1.6). Отражающая поверхность в этом случае называется

зеркало (или зеркальная поверхность). Зеркальные поверхности можно считать оптически гладкими, если размеры неровностей и неоднородностей на них не превышают длины световой волны (меньше 1 мкм). Для таких поверхностей выполняется закон отражения света.

Рис. 1.6. Зеркальное отражение света.

Плоское зеркало – это зеркало, отражающая поверхность которого представляет собой плоскость. Плоское зеркало даёт возможность видеть предметы, находящиеся перед ним, причём эти предметы кажутся расположенными за зеркальной плоскостью. В геометрической оптике каждая точка источника света S считается центром расходящегося пучка лучей (рис. 1.7). Такой пучок лучей называется

гомоцентрическим. Изображением точки S в оптическом устройстве называется центр S’ гомоцентрического отражённого и преломлённого пучка лучей в различных средах. Если свет, рассеянный поверхностями различных тел, попадает на плоское зеркало, а затем, отражаясь от него, падает в глаз наблюдателя, то в зеркале видны изображения этих тел.

Рис. 1.7. Изображение, возникающее с помощью плоского зеркала.

Изображение S’ называется действительным, если в точке S’ пересекаются сами отражённые (преломлённые) лучи пучка. Изображение S’ называется мнимым, если в ней пересекаются не сами отражённые (преломлённые) лучи, а их продолжения. Световая энергия в эту точку не поступает. На рис. 1.7 представлено изображение светящейся точки S, возникающее с помощью плоского зеркала.

Луч SO падает на зеркало КМ под углом 0°, следовательно, угол отражения равен 0°, и данный луч после отражения идёт по пути OS. Из всего множества попадающих из точки S лучей на плоское зеркало выделим луч SO

1.

Луч SO1 падает на зеркало под углом α и отражается под углом γ (α = γ). Если продолжить отражённые лучи за зеркало, то они сойдутся в точке S1, которая является мнимым изображением точки S в плоском зеркале. Таким образом, человеку кажется, что лучи выходят из точки S1, хотя на самом деле лучей, выходящих их этой точки и попадающих в глаз, не существует. Изображение точки S1 расположено симметрично самой светящейся точке S относительно зеркала КМ. Докажем это.

Луч SB, падающий на зеркало под углом 2 (рис. 1.8), согласно закону отражения света отражается под углом 1 = 2.

Рис. 1.8. Отражение от плоского зеркала.

Из рис. 1.8 видно, что углы 1 и 5 равны – как вертикальные. Суммы углов 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Следовательно, углы 3 = 4 и 2 = 5.

Прямоугольные треугольники ΔSOB и ΔS1OB имеют общий катет ОВ и равные острые углы 3 и 4, следовательно, эти треугольники равны по стороне и двум прилежащим к катету углам. Это означает, что SO = OS1, то есть точка S1 расположена симметрично точке S относительно зеркала.

Для того чтобы найти изображение предмета АВ в плоском зеркале, достаточно опустить перпендикуляры из крайних точек предмета на зеркало и, продолжив их за пределы зеркала, отложить за ним расстояние, равное расстоянию от зеркала до крайней точки предмета (рис. 1.9). Это изображение будет мнимым и в натуральную величину. Размеры и взаимное расположение предметов сохраняются, но при этом в зеркале левая и правая стороны у изображения меняются местами по сравнению с самим предметом. Параллельность падающих на плоское зеркало световых лучей после отражения также не нарушается.

Рис. 1.9. Изображение предмета в плоском зеркале.

В технике часто применяют зеркала со сложной кривой отражающей поверхностью, например, сферические зеркала. Сферическое зеркало – это поверхность тела, имеющая форму сферического сегмента и зеркально отражающая свет. Параллельность лучей при отражении от таких поверхностей нарушается. Зеркало называют вогнутым, если лучи отражаются от внутренней поверхности сферического сегмента. Параллельные световые лучи после отражения от такой поверхности собираются в одну точку, поэтому вогнутое зеркало называют собирающим. Если лучи отражаются от наружной поверхности зеркала, то оно будет выпуклым. Параллельные световые лучи рассеиваются в разные стороны, поэтому выпуклое зеркало называют рассеивающим.


Тест Отражение света. Закон отражения света 8 класс

Тест Отражение света. Закон отражения света 8 класс с ответами. Тест включает 14 заданий.

1. В каком случае виден тот или иной предмет?

1) когда излучаемый или отражаемый им свет попадает в глаза
2) когда его не закрывают другие предметы
3) когда он освещен

2. Углом падения светового луча называют

1) угол между лучом света и поверхностью, на которую он падает
2) угол, образованный падающим на поверхность лучом света и продолжением перпендикуляра к этой поверхности в точке падения луча
3) угол, образованный падающим на поверхность световым лучом и перпендикуляром к ней в точке падения луча

3. На рисунках должны быть обозначены углы падения светового луча. На каком из них это обозначение сделано верно?

1) № 1
2) № 2
3) № 3

4. Углом отражения светового луча называют

1) угол между отраженным лучом света и отражающей поверхностью
2) угол между отраженным световым лучом и перпендикуляром к отражающей поверхности в точке падения луча
3) угол между падающим и отраженным лучами света

5. На рисунках обозначены углы отражения светового луча. На каком из них обозначение сделано правильно?

1) № 1
2) № 2
3) № 3

6. Согласно закону отражения света

1) угол падения светового луча больше его угла отражения
2) угол падения светового луча равен его углу отражения
3) угол падения светового луча меньше его угла отражения

7. На рисунках изображены падающий и отраженный световые лучи. На каком из них отраженный луч построен правильно?

1) № 1
2) № 2
3) № 3

8. Углы падения двух световых лучей на зеркальную поверхность равны 70° и 20°. Чему равны их углы отражения?

1) 70° и 20°
2) 20° и 70°
3) 90° и 50°

9. Луч света падает перпендикулярно поверхности тела. Чему равен его угол отражения?

1) 90°
2) 0°
3) 45°

10. Углы отражения двух лучей от поверхности тела равны 30° и 45°. Каковы их углы падения?

1) 60° и 45°
2) 30° и 45°
3) 30° и 90°

11. Луч света направлен на зеркальную поверхность под углом к ней, а) равным 30°, б) равным 60°.
Каковы его углы падения в том и другом случае? Чему стал равен угол отражения во втором случае?

1) 30° и 60°; 60°
2) 60° и 30°; 30°
3) 60° и 30°; 60°
4) 30° и 60°; 30°

12. Как отражает свет шероховатая поверхность?

1) хаотично — во все стороны
2) по закону отражения света, но только на малых участках поверхности
3) рассеивая его вследствие разной ориентации участков поверхности

13. На поверхность тела падает пучок параллельных лучей света. В каком случае отраженные лучи будут тоже параллельными?

1) если лучи падают под небольшим углом (почти перпендикулярно поверхности)
2) если поверхность зеркальная
3) если поверхность шероховатая

14. В чем состоит явление обратимости световых лучей?

1) в равноценности направлений падения и отражения луча
2) в возможности отражать лучи обратно к их источнику
3) в возможности «обратного хода» луча: при падении луча в направлении, обратном отраженному лучу, он после отражения пойдет в направлении, обратном изначально падающему лучу

Ответы на тест Отражение света. Закон отражения света 8 класс
1-1
2-3
3-1
4-2
5-3
6-2
7-3
8-1
9-2
10-2
11-2
12-3
13-2
14-3

УГОЛ ОТРАЖЕНИЯ — это… Что такое УГОЛ ОТРАЖЕНИЯ?

УГОЛ ОТРАЖЕНИЯ

УГОЛ ОТРАЖЕНИЯ, в оптике — угол, под которым луч света отходит от отражающей поверхности. Угол измеряется между лучом и перпендикуляром — линией, расположенной под прямым углом к поверхности в точке отражения.

Научно-технический энциклопедический словарь.

  • УГЛОВОЙ МОМЕНТ
  • УГОЛ ПАДЕНИЯ

Смотреть что такое «УГОЛ ОТРАЖЕНИЯ» в других словарях:

  • угол отражения — Угол между нормалью к границе раздела сред и лучом отраженной волны. Единица измерения градус [Система неразрушающего контроля. Виды (методы) и технология неразрушающего контроля. Термины и определения (справочное пособие). Москва 2003 г.]… …   Справочник технического переводчика

  • угол отражения — 2.3.2 угол отражения: Угол между акустической осью отраженного пучка и нормалью к границе раздела сред (см. рисунок 4). Источник: ГОСТ Р ИСО 5577 2009: Контроль неразрушающий. Ультразвуковой контроль. Словарь …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • угол отражения — atspindžio kampas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. reflection angle vok. Reflexionswinkel, m rus. угол отражения, m pranc. angle de réflexion, m …   Fizikos terminų žodynas

  • угол — сущ., м., употр. очень часто Морфология: (нет) чего? угла, чему? углу, (вижу) что? угол, чем? углом, о чём? об угле и на углу; мн. что? углы, (нет) чего? углов, чему? углам, (вижу) что? углы, чем? углами, о чём? об углах   геометрия 1. Углом… …   Толковый словарь Дмитриева

  • угол полного отражения радиоволны — угол полного отражения Наименьшее значение угла падения радиоволны, при котором преломленная радиоволна отсутствует. [ГОСТ 24375 80] Тематики радиосвязь Обобщающие термины распространение радиоволн Синонимы угол полного отражения …   Справочник технического переводчика

  • УГОЛ — (1) атаки угол между направлением воздушного потока, набегающего на крыло самолёта, и хордой сечения крыла. От этого угла зависит значение подъёмной силы. Угол, при котором подъёмная сила максимальна, называется критическим углом атаки. У… …   Большая политехническая энциклопедия

  • угол преломления (отражения) — ε’ Угол между преломленным (отраженным) лучом и нормалью к поверхности в точке преломления (отражения). Примечание Углы отсчитывают от нормали. [ГОСТ 7427 76] Тематики оптика, оптические приборы и измерения EN angle of refraction… …   Справочник технического переводчика

  • УГОЛ — угла, об угле, на (в) углу и (мат.) в угле, м. 1. Часть плоскости между двумя прямыми линиями, исходящими из одной точки (мат.). Вершина угла. Стороны угла. Измерение угла градусами. Прямой угол. (90°). Острый угол. (менее 90°). Тупой угол.… …   Толковый словарь Ушакова

  • УГОЛ ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ — син. термина угол критический. Геологический словарь: в 2 х томах. М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978 …   Геологическая энциклопедия

  • УГОЛ КРИТИЧЕСКИЙ — угол падения (αi) упругой (сейсмической) волны на границу раздела 2 сред с разными скоростями, при котором угол преломления равен 90 . Если угол падения больше У. к. (i), преломленный луч не возникает. Условия предельного У. к.: sin d = sin… …   Геологическая энциклопедия

Книги

  • От ремесла к искусству. Угол отражения, Наппельбаум Моисей, Наппельбаум Ида. Моисею Соломоновичу Наппельбауму принадлежат известные многим еще со школы фотопортреты Есенина, Маяковского, Пастернака, Горького, Чуковского, Эйзенштейна и многих-многих других писателей,… Подробнее  Купить за 917 руб
  • От ремесла к искусству. Угол отражения, Наппельбаум Моисей. Моисею Соломоновичу Наппельбауму принадлежат известные многим еще со школы фотопортреты Есенина, Маяковского, Пастернака, Горького, Чуковского, Эйзенштейна и многих-многих других писателей,… Подробнее  Купить за 561 руб
  • От ремесла к искусству Угол отражения, Наппельбаум М. , Наппельбаум И.. Моисею Соломоновичу Наппельбауму принадлежат известные многим еще со школы фотопортреты Есенина, Маяковского, Пастернака, Горького, Чуковского, Эйзенштейна и многих-многих других писателей,… Подробнее  Купить за 535 руб
Другие книги по запросу «УГОЛ ОТРАЖЕНИЯ» >>

Отражение света. Что это? Закон отражения света

 

 

Автор — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: закон отражения света, построение изображений в плоском зеркале.

Когда световой луч падает на границу раздела двух сред, происходит отражение света: луч изменяет направление своего хода и возвращается в исходную среду.

На рис. 1 изображены падающий луч , отражённый луч , а также перпендикуляр , проведённый к отражающей поверхности в точке падения .

Рис. 1. Закон отражения

 

Угол называется углом падения. Обратите внимание и запомните: угол падения отсчитывается от перпендикуляра к отражающей поверхности, а не от самой поверхности! Точно так же угол отражения — это угол , образованный отражённым лучом и перпендикуляром к поверхности.

 

Закон отражения.

 

Сейчас мы сформулируем один из самых древних законов физики. Он был известен грекам ещё в античности!

Закон отражения.
1) Падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр к отражающей поверхности, проведённый в точке падения, лежат в одной плоскости.
2) Угол отражения равен углу падения.

Таким образом, , что и показано на рис. 1.

Закон отражения имеет одно простое, но очень важное геометрическое следствие. Давайте посмотрим на рис. 2. Пусть из точки исходит световой луч. Построим точку , симметричную точке относительно отражающей поверхности .

Рис. 2. Отражённый луч выходит из точки

 

Из симметрии точек и ясно, что . Кроме того, . Поэтому , и, следовательно, точки лежат на одной прямой! Отражённый луч как бы выходит из точки , симметричной точке относительно отражающей поверхности. Данный факт нам чрезвычайно пригодится в самом скором времени.

Закон отражения описывает ход отдельных световых лучей — узких пучков света. Но во многих случаях пучок является достаточно широким, то есть состоит из множества параллельных лучей. Картина отражения широкого пучка света будет зависеть от свойств отражающей поверхности.

Если поверхность является неровной, то после отражения параллельность лучей нарушится. В качестве примера на рис. 3 показано отражение от волнообразной поверхности. Отражённые лучи, как видим, идут в самых разных направлениях.

Рис. 3. Отражение от волнообразной поверхности

 

Но что значит «неровная» поверхность? Какие поверхности являются «ровными»? Ответ таков: поверхность считается неровной, если размеры её неровностей не меньше длины световых волн. Так, на рис. 3 характерный размер неровностей на несколько порядков превышает величину длин волн видимого света.

Поверхность с микроскопическими неровностями, соизмеримыми с длинами волн видимого света, называется матовой. В результате отражения параллельного пучка от матовой поверхности получается рассеянный свет — лучи такого света идут во всевозможных направлениях. (Именно поэтому мы видим окружающие предметы: они отражают рассеянный свет, который мы и наблюдаем с любого ракурса.)
Само отражение от матовой поверхности называется поэтому рассеянным или диффузным. (Латинское слово diffusio как раз и означает распространение, растекание, рассеивание.)

Если же размер неровностей поверхности меньше длины световой волны, то такая поверхность называется зеркальной. При отражении от зеркальной поверхности параллельность пучка сохраняется: отражённые лучи также идут параллельно (рис. 4)

Рис. 4. Отражение от зеркальной поверхности

 

Приблизительно зеркальной является гладкая поверхность воды, стекла или отполированного металла. Отражение от зеркальной поверхности называется соответственно зеркальным. Нас будет интересовать простой, но важный частный случай зеркального отражения — отражение в плоском зеркале.

 

Плоское зеркало.

 

Плоское зеркало — это часть плоскости, зеркально отражающая свет. Плоское зеркало — привычная вещь; таких зеркал несколько в вашем доме. Но теперь мы сможем разобраться, почему, смотрясь в зеркало, вы видите в нём отражение себя и находящихся рядом с вами предметов.

Точечный источник света на рис. 5 испускает лучи в разных направлениях; давайте возьмём два близких луча, падающих на плоское зеркало. Мы уже знаем, что отражённые лучи пойдут так, будто они исходят из точки , симметричной точке относительно плоскости зеркала.

Рис. 5. Изображение источника света в плоском зеркале

 

Самое интересное начинается, когда расходящиеся отражённые лучи попадают к нам в глаз. Особенность нашего сознания состоит в том, что мозг достраивает расходящийся пучок, продолжая его за зеркало до пересечения в точке . Нам кажется, что отражённые лучи исходят из точки — мы видим там светящуюся точку!

Эта точка служит изображением источника света Конечно, в реальности ничего за зеркалом не светится, никакая энергия там не сосредоточена — это иллюзия, обман зрения, порождение нашего сознания. Поэтому точка называется мнимым изображением источника . В точке пересекаются не сами световые лучи, а их мысленные продолжения «в зазеркалье».

Ясно, что изображение будет существовать независимо от размеров зеркала и от того, находится ли источник непосредственно над зеркалом или нет (рис. 6). Важно только, что-бы отражённые от зеркала лучи попадали в глаз — а уж глаз сам сформирует изображение источника.

Рис. 6. Источник не над зеркалом: изображение есть всё равно

 

От расположения источника и размеров зеркала зависит область видения — пространственная область, из которой видно изображение источника. Область видения задаётся краями и зеркала . Построение области видения изображения ясно из рис. 7; искомая область видения выделена серым фоном.

Рис. 7. Область видения изображения источника S

 

Как построить изображение произвольного предмета в плоском зеркале? Для этого достаточно найти изображение каждой точки этого предмета. Но мы знаем, что изображение точки симметрично самой точке относительно зеркала. Следовательно, изображение предмета в плоском зеркале симметрично предмету относительно плоскости зеркала (рис. 8).

Рис. 8. Изображение предмета AB в плоском зеркале

 

Расположение предмета относительно зеркала и размеры самого зеркала не влияют на изображение (рис. 9).

Рис. 9. Изображение не зависит от взаимного расположения предмета и зеркала

 

 

Угол отражения равен углу падения.

Электромагнитная природа света. Скорость света. Геометрическая оптика

Видимый свет – электромагнитные волны в диапазоне от 3,8*10-7 м до 7,6*10-7 м. Скорость света с = 3*108 м/с. Принцип Гюйгенса. Волновой фронт — поверхность, соединяющая все точки волны, находящиеся в одной фазе (т.е. все точки волны, которые в одно и то же время находятся в одинаковом состоянии колебаний). Каждая точка, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных сферических волн. Волновая поверхность – огибающая вторичных волн. У сферической волны волновой фронт представляет собой сферу, радиус которой R = vt , где v — скорость волны.

Геометрическая оптика — раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и отражения света от зеркальных или полупрозрачных поверхностей.

Законы отражения света. 1.Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр, восстановленн ый к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

Угол отражения равен углу падения.

ПРЕЛОМЛЕНИЕ СВЕТА — изменение направления распространения световой волны (светового луча) при прохождении через границу раздела двух различных прозрачных сред. 1. Падающий и преломленный лучи и перпендикуляр, проведенный к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости. 2.Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред: ,где αугол падения, βугол преломления, nпостоянная величина, не зависящая от угла падения.

– относительный показатель преломления света во второй среде относительно первой. Показывает, во сколько раз скорость распространения света в первой среде отличается от скорости света во второй

Абсолютный показатель преломления среды nфизическая величина , равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде:


Абсолютный показатель преломления среды показывает, во сколько раз скорость распространения света в данной среде меньше, чем скорость света в вакууме. Полное внутреннее отражение наблюдается при переходе луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную (из воды в воздух). α0–предельный угол полного отражения, угол падения при котором угол преломления равен 900. Полное внутреннее отражение используется в световодах.


Узнать еще:

Учебник по физике: Закон отражения

Известно, что свет ведет себя очень предсказуемым образом. Если бы можно было наблюдать луч света, приближающийся и отражающийся от плоского зеркала, то поведение света при его отражении следовало бы предсказуемому закону , известному как закон отражения . Схема ниже иллюстрирует закон отражения.


На схеме луч света, приближающийся к зеркалу, известен как падающий луч (на схеме обозначен как I ).Луч света, выходящий из зеркала, известен как отраженный луч (на схеме обозначен как R ). В точке падения луча на зеркало можно провести линию, перпендикулярную поверхности зеркала. Эта линия известна как нормальная линия (на схеме обозначена как N ). Нормаль делит угол между падающим лучом и отраженным лучом на два равных угла. Угол между падающим лучом и нормалью известен как угол падения .Угол между отраженным лучом и нормалью известен как угол отражения . (Эти два угла обозначаются греческой буквой «тета» с нижним индексом; читается как «тета-i» для угла падения и «тета-r» для угла отражения.) Закон отражения гласит, что когда луч света отражается от поверхности, угол падения равен углу отражения.


Отражение и расположение изображений

Обычно этот закон наблюдается при работе в лаборатории физики, подобной той, что описана в предыдущей части Урока 1.Чтобы увидеть изображение карандаша в зеркале, вы должны навести взгляд по линии в месте расположения изображения. Когда вы смотрите на изображение, свет проходит к вашему глазу по пути, показанному на схеме ниже. Схема показывает, что свет отражается от зеркала таким образом, что угол падения равен углу отражения.


Так уж получилось, что свет, который проходит вдоль линии взгляда к вашему глазу, подчиняется закону отражения. (Причина этого будет обсуждена позже в Уроке 2).Если бы вы смотрели вдоль линии в другом месте, отличном от местоположения изображения, было бы невозможно, чтобы луч света исходил от объекта, отражался от зеркала в соответствии с законом отражения и впоследствии попадал в ваш глаз. Только когда вы смотрите на изображение, свет от объекта отражается от зеркала в соответствии с законом отражения и попадает в ваш глаз. Эта истина изображена на диаграмме ниже.


Например, на диаграмме A выше глаз смотрит вдоль линии в позиции выше фактического местоположения изображения.Чтобы свет от объекта отражался от зеркала и достигал глаза, свет должен отражаться таким образом, чтобы угол падения был меньше угла отражения. На схеме B выше глаз смотрит вдоль линии в позиции ниже фактического местоположения изображения. В этом случае, чтобы свет от объекта отражался от зеркала и достигал глаза, свет должен отражаться таким образом, чтобы угол падения был больше угла отражения.Ни один из этих случаев не подчиняется закону отражения. Фактически, в каждом случае изображение не видно при наведении на указанную линию визирования. Это связано с законом отражения, согласно которому глаз должен смотреть на место изображения, чтобы увидеть изображение объекта в зеркале.

Проверьте свое понимание

1. Рассмотрите диаграмму справа.Какой из углов (A, B, C или D) является углом падения? ______ Какой из углов является углом отражения? ______

2. Луч света падает на плоское зеркало под углом 30 градусов к поверхности зеркала. Какой будет угол отражения?

3.Возможно, вы наблюдали изображение солнца в окнах далеких зданий незадолго до восхода или захода солнца. Однако в полдень изображение солнца в окнах дальнего дома не видно. Используйте приведенную ниже схему для объяснения, рисуя соответствующие световые лучи на схеме.


4. Луч света приближается к группе из трех зеркал, как показано на схеме.Луч света приближается к первому зеркалу под углом 45 градусов к поверхности зеркала. Проследите путь светового луча, отражающегося от зеркала. Продолжайте отслеживать луч, пока он, наконец, не выйдет из зеркальной системы. Сколько раз луч отразится, прежде чем окончательно исчезнет?

1.2 Закон отражения — Университетская физика, том 3

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните отражение света от полированных и шероховатых поверхностей
  • Опишите принцип и применение угловых отражателей

Всякий раз, когда мы смотрим в зеркало или прищуриваемся на солнечный свет, отражающийся от озера, мы видим отражение. Когда вы смотрите на лист белой бумаги, вы видите, что от него рассеивается свет.В больших телескопах отражение используется для формирования изображения звезд и других астрономических объектов.

Закон отражения гласит, что угол отражения равен углу падения, или

Закон отражения проиллюстрирован на рисунке 1.5, где также показано, как угол падения и угол отражения измеряются относительно перпендикуляра к поверхности в точке, куда падает световой луч.

Рисунок 1.5 Закон отражения гласит, что угол отражения равен углу падения — θr = θi.θr = θi. Углы измеряются относительно перпендикуляра к поверхности в точке, где луч падает на поверхность.

Мы ожидаем увидеть отражения от гладких поверхностей, но на рис. 1.6 показано, как шероховатая поверхность отражает свет. Поскольку свет падает на разные части поверхности под разными углами, он отражается во многих разных направлениях или рассеивается. Рассеянный свет позволяет нам видеть лист бумаги под любым углом, как показано на рис. 1.7 (а). Люди, одежда, листья и стены имеют шероховатую поверхность и видны со всех сторон.Зеркало, с другой стороны, имеет гладкую поверхность (по сравнению с длиной волны света) и отражает свет под определенными углами, как показано на рисунке 1.7 (b). Когда Луна отражается от озера, как показано на Рисунке 1.7 (c), происходит комбинация этих эффектов.

Рис. 1.6 Свет рассеивается, когда отражается от шероховатой поверхности. Здесь падает много параллельных лучей, но они отражаются под разными углами, потому что поверхность шероховатая.

Рисунок 1.7 (а) Когда лист бумаги освещается множеством параллельных падающих лучей, его можно увидеть под разными углами, поскольку его поверхность шероховатая и рассеивает свет. (б) Зеркало, освещенное множеством параллельных лучей, отражает их только в одном направлении, потому что его поверхность очень гладкая. Только наблюдатель под определенным углом видит отраженный свет. (c) Лунный свет распространяется, когда он отражается от озера, потому что поверхность блестящая, но неровная. (кредит c: модификация работы Диего Торреса Сильвестра)

Когда вы видите себя в зеркале, кажется, что изображение на самом деле находится за зеркалом (Рисунок 1.8). Мы видим свет, исходящий из направления, определяемого законом отражения. Углы таковы, что изображение находится за зеркалом на том же расстоянии, что и вы стоите перед зеркалом. Если зеркало находится на стене комнаты, все изображения в нем находятся за зеркалом, что может сделать комнату больше. Хотя эти зеркальные изображения заставляют объекты казаться там, где они не могут быть (например, за сплошной стеной), изображения не являются плодом вашего воображения. Зеркальные изображения можно фотографировать и записывать на видео с помощью инструментов, и они выглядят так же, как наши глаза (которые сами по себе являются оптическими инструментами). Точный способ формирования изображений с помощью зеркал и линз обсуждается в следующей главе, посвященной геометрической оптике и формированию изображений.

Рис. 1.8 (а) Ваше изображение в зеркале находится за зеркалом. Показанные два луча — это те, которые падают на зеркало под правильным углом, чтобы отразиться в глазах человека. Кажется, что изображение находится за зеркалом на том же расстоянии, что и (b), если вы смотрите прямо на своего близнеца, без зеркала.

Угловые отражатели (ретрорефлекторы)

Световой луч, падающий на объект, состоящий из двух взаимно перпендикулярных отражающих поверхностей, отражается обратно точно параллельно направлению, из которого он пришел (Рисунок 1.9). Это верно, когда отражающие поверхности перпендикулярны, и не зависит от угла падения. (Для доказательства см. Упражнение 1.34 в конце этого раздела.) Такой объект называется угловым отражателем, поскольку свет отражается от его внутреннего угла. Угловые отражатели — это подкласс световозвращателей, которые отражают лучи в том направлении, откуда они пришли. Хотя геометрия доказательства намного сложнее, угловые отражатели также могут быть построены с тремя взаимно перпендикулярными отражающими поверхностями и полезны в трехмерных приложениях.

Рис. 1.9 Луч света, падающий на две взаимно перпендикулярные отражающие поверхности, отражается обратно точно параллельно направлению, откуда он пришел.

Многие недорогие кнопки отражателей на велосипедах, автомобилях и предупреждающие знаки имеют угловые отражатели, предназначенные для отражения света в том направлении, откуда он исходит. Вместо того, чтобы просто отражать свет под широким углом, ретроотражение обеспечивает хорошую видимость, если наблюдатель и источник света расположены вместе, например водитель автомобиля и фары.Астронавты «Аполлона» поместили на Луну настоящий угловой отражатель (рис. 1.10). Лазерные сигналы с Земли могут отражаться от этого углового отражателя для измерения постепенно увеличивающегося расстояния до Луны в несколько сантиметров в год.

Рис. 1.10 (a) Астронавты поместили угловой отражатель на Луну, чтобы измерить ее постепенно увеличивающееся орбитальное расстояние. (b) Яркие пятна на этих отражателях безопасности велосипеда являются отражением вспышки камеры, сделавшей этот снимок темной ночью.(кредит а: модификация работы НАСА; кредит б: модификация работы «Джуло» / Wikimedia Commons)

Работая по тому же принципу, что и эти оптические отражатели, угловые отражатели обычно используются в качестве отражателей радаров (рис. 1.11) для радиочастотных приложений. В большинстве случаев небольшие лодки из стекловолокна или дерева не сильно отражают радиоволны, излучаемые радиолокационными системами. Чтобы эти лодки были видны для радара (например, во избежание столкновений), к лодкам прикрепляются отражатели радара, обычно на высоте.

Рисунок 1.11 Радиолокационный отражатель, поднимаемый на парусную лодку, представляет собой разновидность углового отражателя. (кредит: Тим Шерман-Чейз)

В качестве контрпримера, если вы заинтересованы в создании самолета-невидимки, радиолокационные отражения должны быть минимизированы, чтобы избежать обнаружения. Таким образом, одним из конструктивных соображений было бы избежать встраивания в планер углов 90 ° 90 °.

Закон отражения | Физика

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Объясните отражение света от полированных и шероховатых поверхностей.

Всякий раз, когда мы смотрим в зеркало или прищуриваемся на солнечный свет, отражающийся от озера, мы видим отражение. Когда вы смотрите и на эту страницу, вы видите отраженный от нее свет. В больших телескопах отражение используется для формирования изображения звезд и других астрономических объектов.

Рис. 1. Закон отражения гласит, что угол отражения равен углу падения — θr = θi . Углы измеряются относительно перпендикуляра к поверхности в точке, где луч падает на поверхность.

Закон отражения проиллюстрирован на Рисунке 1, который также показывает, как измеряются углы относительно перпендикуляра к поверхности в точке, куда падает световой луч. Мы ожидаем увидеть отражения от гладких поверхностей, но на рисунке 2 показано, как шероховатая поверхность отражает свет. Поскольку свет падает на разные части поверхности под разными углами, он отражается во многих разных направлениях или рассеивается. Рассеянный свет позволяет нам видеть лист бумаги под любым углом, как показано на рисунке 3.Многие объекты, такие как люди, одежда, листья и стены, имеют шероховатую поверхность и видны со всех сторон. Зеркало, с другой стороны, имеет гладкую поверхность (по сравнению с длиной волны света) и отражает свет под определенными углами, как показано на рисунке 4. Когда луна отражается от озера, как показано на рисунке 5, комбинация эти эффекты имеют место.

Рис. 2. Свет рассеивается при отражении от шероховатой поверхности. Здесь падает много параллельных лучей, но они отражаются под разными углами, так как поверхность шероховатая.

Рис. 3. Когда лист бумаги освещается множеством параллельных падающих лучей, его можно увидеть под разными углами, поскольку его поверхность шероховатая и рассеивает свет.

Рис. 4. Зеркало, освещенное множеством параллельных лучей, отражает их только в одном направлении, так как его поверхность очень гладкая. Только наблюдатель под определенным углом увидит отраженный свет.

Рис. 5. Лунный свет распространяется, когда он отражается от озера, поскольку поверхность блестящая, но неровная.(Источник: Диего Торрес Сильвестр, Flickr)

Закон отражения очень прост: угол отражения равен углу падения.

Закон отражения

Угол отражения равен углу падения.

Когда мы видим себя в зеркале, кажется, что наше изображение на самом деле находится за зеркалом. Это проиллюстрировано на рисунке 6. Мы видим свет, исходящий из направления, определяемого законом отражения. Углы таковы, что наше изображение находится за зеркалом на том же расстоянии, на которое мы стоим от зеркала.Если зеркало находится на стене комнаты, все изображения в нем находятся за зеркалом, что может сделать комнату больше. Хотя эти зеркальные изображения заставляют объекты казаться там, где они не могут быть (например, за сплошной стеной), эти изображения не являются плодом нашего воображения. Зеркальные изображения можно фотографировать и записывать на видео с помощью инструментов, и они выглядят так же, как наши глаза (сами оптические инструменты). Точный способ формирования изображений с помощью зеркал и линз будет рассмотрен в следующих разделах этой главы.

Рис. 6. Наше изображение в зеркале находится за зеркалом. Показанные два луча — это те, которые падают на зеркало под правильным углом, чтобы отразиться в глазах человека. Кажется, что изображение находится в том направлении, откуда исходят лучи, когда они входят в глаза.

Эксперимент на вынос: закон отражения

Возьмите лист бумаги и посветите фонариком под углом на бумагу, как показано на рисунке 3. Теперь посветите фонариком в зеркало под углом. Подтверждают ли ваши наблюдения предсказания на рисунках 3 и 4? Посветите фонариком на различные поверхности и определите, является ли отраженный свет рассеянным.Вы можете выбрать блестящую металлическую крышку кастрюли или свою кожу. Можете ли вы подтвердить закон отражения с помощью зеркала и фонарика? Вам нужно будет нарисовать на листе бумаги линии, показывающие падающие и отраженные лучи. (Эта часть работает даже лучше, если вы используете лазерный карандаш.)

Сводка раздела

  • Угол отражения равен углу падения.
  • Зеркало имеет гладкую поверхность и отражает свет под определенными углами.
  • Свет рассеивается при отражении от шероховатой поверхности.
  • Зеркальные изображения можно фотографировать и записывать на видео с помощью инструментов.

Концептуальный вопрос

  1. Объясните, используя закон отражения, как пудра снимает блеск с носа человека. Как называется оптический эффект?

Задачи и упражнения

  1. Покажите, что когда свет отражается от двух зеркал, которые встречаются под прямым углом, выходящий луч параллелен входящему лучу, как показано на следующем рисунке.

    Рис. 7. Угловой отражатель направляет отраженный луч обратно в направлении, параллельном падающему лучу, независимо от входящего направления.

  2. В световых шоу, организованных с помощью лазеров, используются движущиеся зеркала для поворота лучей и создания красочных эффектов. Покажите, что луч света, отраженный от зеркала, меняет направление на 2 θ , когда зеркало поворачивается на угол θ .
  3. Плоское зеркало не сходится и не расходится. Чтобы доказать это, рассмотрим два луча, исходящие из одной точки и расходящиеся под углом θ .Покажите, что после попадания в плоское зеркало угол между их направлениями остается θ .

    Рис. 8. Плоское зеркало не сходится и не рассеивает световые лучи. Два луча после отражения продолжают расходиться под одним и тем же углом.

Глоссарий

зеркало: гладкая поверхность, которая отражает свет под определенными углами, формируя изображение человека или объекта перед собой

закон отражения: угол отражения равен углу падения

Отражение

Волны отражаются от поверхности под углом и падают на нее:

Угол входа соответствует Угол выхода

Или более математическим языком:

Угол падения = угол отражения
Закон отражения

Другой пример:

Нормаль — это направление прямо от поверхности (под прямым углом к ​​ней).

Углы отсчитываются от нормали.

Зеркало

Здесь мы видим, как свет отражается от зеркала, создавая «виртуальное изображение», которое выглядит как реальное (но перевернуто):


Наш щенок видит кого-то в зеркале.

Изогнутые зеркала

Что происходит, когда свет отражается от изогнутой поверхности? Чтобы выяснить это, мы можем нарисовать отдельные луча света !

Вот как вычислить отражение луча:

Там, где луч попадает в точку , нарисуйте линию ровно по отношению к кривой
(называется касательной)
Нормальная линия находится под прямым углом
к
, касательная линия
Угол в спичках Угол наружу
по обе стороны от нормальной линии

И получаем это:


Наш щенок видит перевернутое отражение!

Как внутри этой ложки:

А как насчет этой чудесной формы:


Cloud Gate в Чикаго

Парабола

Парабола — это особая изогнутая форма, которая принимает любой входящий луч и направляет его в единственную точку «фокусировки»:

Это полезно для телескопов. У них может быть большая параболическая зона сбора, которая отправляет излучение на один маленький детектор.


Техники стоят перед одним из сегментов «сегментированного параболического рефлектора» телескопа Джеймса Уэбба


Входящие радиоволны отправляются в точку фокусировки для обнаружения.
Радиотелескоп Плато де Бор

Эллипс

Для эллипса, свет или звук, начинающийся в одной точке фокусировки, отражается в другую точку фокусировки:

Поиграйте с простой компьютерной моделью отражения внутри эллипса.

Эхо

Эхо — это отражение, обычно звука от твердой поверхности.


Звук этого хлопка
через некоторое время слышен не только напрямую, но и от стены

Другие типы волн могут иметь эхо, например радиоволны.

Закон отражения — Свет и звук — отражение и преломление — GCSE Physics (Single Science) Revision

Звуковые и световые волны отражаются от поверхностей.Угол падения равен углу отражения. Это называется законом отражения . Таким образом, если волна ударится о зеркало под углом 36 °, она отразится под тем же углом (36 °).

Вы можете исследовать закон отражения с помощью светового короба, зеркала и измерителя угла.

Волна, ударяющаяся о водную преграду, и луч света, падающий на плоское зеркало

Падающий луч света падает на плоское зеркало под углом и отражается от него. Угол отражения равен углу падения.Оба угла отсчитываются от нормали. Нормаль — это воображаемая линия, расположенная под прямым углом к ​​плоскому зеркалу.

Гладкие поверхности создают сильное эхо, когда на них ударяют звуковые волны, и они могут действовать как Волны могут:

  • быть сфокусированы в точку, например, солнечный свет, отраженный от вогнутого зеркала телескопа
  • , кажется, исходит из точки за зеркалом, например, зеркала

Шероховатая поверхность рассеивает звук и свет во всех направлениях.Однако каждый крошечный кусочек поверхности по-прежнему подчиняется правилу, согласно которому угол падения равен углу отражения.

Закон отражения (физика): что это такое и как он работает?

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Ли Джонсон

Увидеть свое отражение в зеркале — это настолько обычное дело, что вы можете принять это как должное, но есть много чего подумать, просто скрываясь под поверхностью.

Плоская поверхность зеркала в вашей ванной комнате может дать идеальное отражение, но как изогнутые зеркала в стиле забавного дома создают такие причудливые искажения, заставляя вас казаться сверхвысоким или низким и приземистым? Как каждый луч света может идеально отражаться от поверхности и создавать четкое изображение? Почему вы не видите четкого отражения от шероховатой поверхности?

Эти вопросы могут быть такими, какими вы могли бы представить себе чрезмерно усердный ребенок, но физика отражения, и в частности закон отражения, объясняет многие явления и является важной ступенькой к пониманию более сложных концепций. как преломление и закон Снеллиуса.

Отражение света

Когда световая волна ударяется о поверхность, она полностью или частично резко разворачивается и снова отражается от поверхности. Для гладкой поверхности, такой как плоское зеркало, почти весь падающий на нее свет отражается, и в результате получается чистое «зеркальное» отражение. Это форма отражения, с которой вы будете лучше всего знакомы, и, несомненно, то, о чем вы будете думать, когда представляете отражение.

Однако зеркальное отражение — не единственный тип: бывают также диффузные отражения света.Когда параллельные световые лучи в конечном итоге попадают на шероховатую поверхность, отдельные световые лучи попадают в несколько разные точки и отражаются в разных направлениях в результате неровности шероховатой поверхности. Это называется диффузным отражением, потому что, хотя весь свет все еще отражается, световые волны рассеиваются вокруг и не образуют единого четкого изображения.

В некоторых случаях, например на поверхности окна, вы заметите ложное отражение, которое гораздо менее четко определено, чем вы бы видели в зеркале.Это связано с тем, что на таком интерфейсе есть некоторое традиционное отражение, но также существует значительная вероятность того, что вместо этого свет будет проходить через окно.

Вам нужен закон Снеллиуса , чтобы полностью описать, что происходит со светом, проходящим через окно (которое преломляется ), но закон отражения все еще объясняет, что происходит с отраженным светом даже в этом более сложном ситуация.

Важные определения

Прежде чем перейти к обсуждению закона отражения, неплохо выучить терминологию, используемую для описания подобных ситуаций.

Во-первых, свет на пути к зеркалу или поверхности называется падающим световым лучом или просто падающим светом, а этот свет после отражения называется отраженным световым лучом .

Угол падения падающего светового луча — это угол, который он составляет с «нормальной линией» для поверхности в точке падения. «Нормальный» в этом контексте означает линию, которая проходит перпендикулярно от поверхности в этой точке, поэтому луч света, падающий на зеркало, будет иметь угол падения 0 градусов, в то время как луч, падающий по диагонали, будет иметь угол 45 °. градусный угол падения.

Угол отражения очень похож на угол падения, но, как вы могли догадаться, описывает угол, который луч отраженного света образует с линией нормали к поверхности в точке падения. Это просто аналог угла падения, определенного выше.

Также стоит отметить, что световой луч — это слегка идеализированный способ описания света — вы в основном думаете об этом в терминах идеально прямых лучей, тогда как на самом деле это поперечная волна, которую гораздо сложнее описать.Однако, чтобы понять отражение, вам не нужен такой уровень детализации — всегда полезно упрощать вещи, когда это возможно, в физике!

Что такое закон отражения?

Закон отражения гласит, что для падающего луча света угол падения будет равен углу отражения. Проще говоря, если луч света приближается к отражающей поверхности точно перпендикулярно поверхности, он будет отражаться прямо назад по той же линии, но если он не совсем перпендикулярен, он будет отражаться на другую сторону перпендикулярной линии. на равную сумму.

Вызывая угол отражения θ r и угол падения θ i , формула закона отражения выглядит просто:

θ_r = θ_i

Итак, если вы светите лазером указатель на зеркало в ванной под углом 45 градусов к нормальной линии (то есть ровно на полпути между выравниванием с лицевой стороной зеркала и перпендикулярностью к нему), тогда он будет отражаться под углом 45 градусов в противоположном направлении.

Представьте себе игрока в бильярд, отбивающего мяч от плоской части подушки, или теннисиста, оценивающего угол, под которым мяч отскочит от земли.Обе эти ситуации не совсем равны с точки зрения угла падения и угла отражения (потому что в обоих случаях теряется некоторая энергия), но, по сути, свет ведет себя одинаково.

Примеры закона отражения

Самый простой пример закона отражения — это когда вы смотрите в плоское зеркало. Представьте, что вы смотрите в зеркало в полный рост у своих ног, и подумайте, куда на самом деле распространяются световые лучи.

Световые лучи идут от ваших ног вверх к зеркалу под определенным углом падения.Закон отражения говорит нам, что угол, под которым оно отражается, должен соответствовать углу, под которым оно падало, поэтому оно должно ударить в зеркало примерно на полпути между вашими ногами и высотой ваших глаз, и вы можете точно рассчитать это с небольшим тригонометрии.

Вы могли заметить некоторые проблемы с отражениями, когда пытались смотреть телевизор, и это еще один пример закона отражения в повседневной жизни. Проблема в том, что телевизор имеет гладкую поверхность и эффективно действует как плоское зеркало для солнца или света лампы, портящего ваше изображение.

Несмотря на то, что существует множество технологических попыток исправить это, вы можете использовать закон отражения и просто повернуть телевизор, чтобы изменить угол между нормальной линией экрана и падающим светом, тем самым сместив отражение за линию глаз. .

Зеркала в стиле «домик» немного сложнее, но вы можете понять, что происходит, если подумать о форме поверхности зеркала. Подумайте, как закон отражения будет применяться к зеркалу, которое было слегка изогнутым, так что верх и низ выступали наружу, а центр находился сравнительно дальше назад.Как бы изменился ваш имидж?

Пример задачи закона отражения

Есть много примеров задач, которые вы можете попробовать с базовым пониманием того, что означает закон, но одна из них особенно интересна и должна помочь вам разобраться в ключевых концепциях.

Представьте себе два зеркала, расположенные под углом 90 градусов друг к другу и встречающиеся у одного края, как если бы они образовывали половину квадрата. Если вы направите луч света на эти два зеркала, он отразится от первого, затем от второго, а затем отразится от зеркал.Однако угол, под которым он в конечном итоге отражается обратно, параллелен углу падения.

Вы можете это доказать? Представьте, что свет падает под углом 30 ° на первое зеркало, затем шаг за шагом пройдите по пути луча и посмотрите, что вы получите. Если вы это сделаете, что, если бы это было не конкретно 30 °, а вместо этого вы просто сказали, что он падал под углом φ — можете ли вы доказать то же самое в целом?

Отражение с плоского зеркала

Свет как лучи

Чтобы что-то увидеть, нам нужен свет.Свет распространяется по прямым линиям, и мы используем концепцию луча света, чтобы показать направление и путь, пройденный светом. Луч света может отражаться от объекта в наши глаза, или, если он светится, он испускает лучи света во всех направлениях, и свет распространяется к глазам.

Луч — это направление пути, по которому проходит свет, и представлено на схемах прямой линией со стрелкой, указывающей направление, в котором распространяются лучи
Луч света состоит из множества световых лучей и может быть параллельным, расходящимся или сходящимся.

Отражение от плоского зеркала

Рис. 1. Отражение от плоского зеркала
. Угол падения
равен углу отражения.

Когда лучи света падают на плоское зеркало, они отражаются, а выходящий луч света отражается под тем же углом, что и угол падения. Углы падения и отражения измеряются от нормали к плоскости зеркала, как показано на рисунке 1.

Отражение от диффузной поверхности

Рисунок 2.Диффузное отражение.

Некоторые поверхности кажутся довольно гладкими; например, лист бумаги. Однако мы видим любые отражения, как в плоском зеркале. В микроскопическом масштабе закон отражения соблюдается, но поверхность неровная, что означает, что падающие лучи света отражаются во многих направлениях, а информация, содержащаяся в свете, не достигает глаза в правильном порядке. Это явление известно как диффузное отражение

.

Вращение плоского зеркала

Рисунок 3.