거울에 비친 당신의 모습을 보는 것은 너무나 흔해서 당연한 일이라고 생각할 수 있지만 표면 아래에 숨어있는 것을 고려할 것이 많습니다.
욕실 거울의 평평한 표면은 완벽한 반사를 제공 할 수 있지만, 곡선 형 펀 하우스 거울은 어떻게 이러한 기괴한 왜곡을 만들어 매우 키가 크거나 짧고 쪼그리고있는 것처럼 보이게합니까? 각 광선이 어떻게 표면에서 반사되어 선명한 이미지를 만들 수 있습니까? 거친 표면에서 선명한 반사가 보이지 않는 이유는 무엇입니까?
이러한 질문은 지나치게 열성적인 아이가 물어볼 수 있다고 상상하는 종류 일 수 있지만, 반사의 물리학, 특히 반사의 법칙은 많은 현상을 설명하며 굴절 및 Snell과 같은 더 복잡한 개념을 이해하는 데 중요한 디딤돌입니다. 법.
빛의 반사
광파가 표면에 닿으면 그 전체 또는 일부가 급격하게 돌아서 다시 표면에서 반사됩니다. 평면 거울과 같은 매끄러운 표면의 경우 빛에 닿는 거의 모든 빛이 반사되고 결과 이미지는 깨끗한 "반사"반사입니다. 이것은 당신이 가장 익숙한 성찰의 형태이며 의심 할 여지없이 성찰을 그릴 때 생각하게 될 것입니다.
그러나 정반사 만이 유일한 유형은 아닙니다. 빛의 확산 반사도 있습니다. 평행 광선이 거친 표면에 닿으면 개별 광선이 약간 부딪칩니다. 러프의 불규칙성의 결과로 다른 지점과 다른 방향으로 반영됩니다. 표면. 모든 빛이 여전히 반사 되어도 빛의 파장이 사방으로 흩어져 하나의 선명한 이미지를 형성하지 않기 때문에이를 난반사라고합니다.
예를 들어 창 표면에서 거울에서 볼 수있는 것보다 훨씬 덜 명확하게 정의 된 페인트 반사를 발견 할 수 있습니다. 이는 이러한 인터페이스에서 전통적인 반사가 있지만 대신 창을 통해 빛이 투과 될 가능성이 있기 때문입니다.
당신은 필요합니다스넬의 법칙창을 통해 전달되는 빛이 어떻게되는지 완전히 설명하기 위해굴절), 그러나 반사의 법칙은 더 복잡한 상황에서도 반사 된 빛에 어떤 일이 일어나는지 설명합니다.
중요한 정의
성찰의 법칙에 대해 논의하기 전에 이와 같은 상황을 설명하는 데 사용되는 용어를 배우는 것이 좋습니다.
첫째, 거울이나 표면으로가는 길에있는 빛을입사 광선또는 단순히 입사광, 반사 후의 빛을반사 광선.
그만큼입사각입사 광선의 입사 점에서 표면에 대한 "법선"과 만드는 각도입니다. 이 문맥에서 "일반"은 해당 지점에서 표면에서 수직으로 연장되는 선을 의미하므로 광선이 거울 정면은 0 도의 입사각을 가지며 완벽하게 대각선으로 입사하는 광선은 45 도의 입사각을 갖습니다. 투사.
그만큼반사각입사각과 매우 유사하지만 예상 할 수 있듯이 반사 된 광선이 입사 지점에서 표면에 대한 법선과 만드는 각도를 설명합니다. 이것은 위에서 정의한 입사각에 대응하는 것입니다.
광선은 빛을 설명하는 약간 이상화 된 방법이라는 점도 주목할 가치가 있습니다. 기본적으로 완벽하게 직선적 인 광선의 관점에서 볼 때, 실제로는 횡파이며 훨씬 더 복잡합니다. 설명. 그러나 반사를 이해하기 위해 이러한 수준의 세부 정보가 필요하지 않습니다. 물리학에서 할 수있을 때 항상 단순화하는 것이 좋습니다!
반사의 법칙은 무엇입니까?
반사의 법칙에 따르면 입사 광선의 입사각은 반사각과 같습니다. 간단히 말해, 광선이 표면에 정확히 수직 인 반사 표면에 접근하면 곧바로 반사됩니다. 같은 선을 따라 가지만 수직선이 아닌 경우에는 수직선의 반대쪽에 같은 값만큼 반사됩니다. 양.
반사각 호출θ아르 자형 그리고 입사각θ나는, 반사 공식의 법칙은 간단합니다.
θ_r = θ_i
따라서 욕실 거울에 레이저 포인터를 수직선과 45도 각도로 비추면 거울의면과 정렬되고 수직이되는 경우) 반대 방향으로 45도에서 반사됩니다. 방향.
당구 선수가 쿠션의 평평한 부분에서 공을 튕기거나, 테니스 선수가 공이 땅에 닿은 후 튀는 각도를 판단하는 경우를 생각해보십시오. 이 두 가지 상황 모두아주입사각과 바운싱 각도의 측면에서 동일하지만 (두 경우 모두 일부 에너지가 손실되기 때문에) 본질적으로 빛은 동일한 방식으로 작동합니다.
반사의 법칙의 예
반사 법칙의 가장 간단한 예는 평면 거울을 볼 때입니다. 발 전체 길이의 거울을 내려다보고 있으며 광선이 실제로 어디로 이동하는지 생각해보십시오.
광선은 특정 입사각으로 발에서 거울을 향해 나옵니다. 반사의 법칙에 따르면 반사되는 각도는 입사 된 각도와 일치해야하므로 당신의 발과 눈높이 사이의 절반 정도를 거울에 비추고, 당신은 이것을 약간으로 정확하게 계산할 수 있습니다. 삼각법.
TV를 보려고 할 때 반사에 몇 가지 문제를 발견했을 수도 있습니다. 이것은 일상 생활에서 반사의 법칙의 또 다른 예입니다. 문제는 TV가 표면이 매끄럽고 사진을 망칠 수있는 태양이나 램프 조명에 대한 평면 거울 역할을 효과적으로한다는 것입니다.
이 문제를 해결하기위한 기술적 인 시도가 많지만 반사의 법칙을 활용하여 TV를 화면에 대한 법선과 입사광 사이의 각도를 변경하여 반사를 밖으로 이동시킵니다. 아이 라인.
펀 하우스 거울은 좀 더 복잡하지만 어떤 일이 일어나고 있는지 생각해 보면 이해할 수 있습니다.모양거울 표면의. 약간 구부러진 거울에 반사의 법칙이 어떻게 적용되어 위쪽과 아래쪽이 튀어 나오고 중앙이 비교적 뒤쪽에 있는지 생각해보십시오. 당신의 이미지는 어떻게 변할까요?
반사 문제의 예제 법칙
법이 의미하는 바에 대한 기본적인 이해를 통해 시도 할 수있는 많은 예제 문제가 있지만 그중 하나는 특히 흥미롭고 핵심 개념을 이해하는 데 도움이 될 것입니다.
거울 두 개가 서로 90도 각도를 이루고 한쪽 가장자리에서 만나는 것처럼 마치 절반의 정사각형 모양을 형성하는 것처럼 상상해보십시오. 이 두 거울에 광선을 비추면 첫 번째 거울에서 반사 된 다음 두 번째 거울에서 반사 된 다음 거울에서 반사됩니다. 그러나 궁극적으로 다시 반사되는 각도는 입사각과 평행합니다.
이것을 증명할 수 있습니까? 빛이 첫 번째 거울에서 30 °로 입사 한 다음 광선의 경로를 한 번에 한 단계 씩 통과하여 무엇을 얻었는지 상상해보십시오. 만약 그렇게한다면 30 °가 아니고 그냥 비스듬히 입사했다고 말하면 어떨까요?φ대신 – 일반적으로 동일한 것을 증명할 수 있습니까?