Redzēt savu atspulgu spogulī ir kaut kas tik izplatīts, ka jūs to varētu uzskatīt par pašsaprotamu, taču ir daudz ko apsvērt, vienkārši slēpjas zem virsmas.
Jūsu vannas istabas plakanā spoguļa virsma var dot perfektu atspoguļojumu, bet kā izliektie izklaides nama spoguļi rada tik dīvainus traucējumus, kas liek jums likties īpaši gariem vai īsiem un tupusiem? Kā katrs gaismas stars var atlekt no virsmas tik perfekti, lai izveidotu skaidru attēlu? Kāpēc jūs nevarat redzēt skaidru atspulgu no raupjas virsmas?
Šie jautājumi varētu būt tāda veida lieta, kā jūs varētu iedomāties pārlieku dedzīgu bērnu, bet pārdomu fizika un jo īpaši refleksijas likums, izskaidro daudzas parādības un ir svarīgs atspēriena punkts sarežģītāku jēdzienu, piemēram, refrakcijas un Snell's, izpratnē. likumu.
Gaismas atspoguļojums
Kad gaismas vilnis ietriecas virsmā, visa tā daļa vai tā strauji apgriežas un atkal atstaro no virsmas. Gludai virsmai, piemēram, plakanam spogulim, gandrīz visa gaisma, kas to skar, tiek atspoguļota, un iegūtais attēls ir tīrs, "spoguļveida" atstarojums. Šī ir pārdomu forma, kas jums būs vislabāk pazīstama, un neapšaubāmi tas, ko jūs domājat, kad attēlojat atspulgu.
Tomēr spoguļu atstarošana nav vienīgais veids: ir arī izkliedēti gaismas atstarojumi. Kad paralēli gaismas stari nonāk pret nelīdzenu virsmu, atsevišķi gaismas stari nedaudz uzsit dažādos punktos un tiek atspoguļoti dažādos virzienos raupjuma nelīdzenuma rezultātā virsma. To sauc par izkliedētu atstarojumu, jo, kaut arī visa gaisma joprojām tiek atspoguļota, gaismas viļņi ir izkaisīti visapkārt un neveido vienu, kraukšķīgu attēlu.
Dažos gadījumos, piemēram, pie loga virsmas, jūs pamanīsit vāju atspulgu, kas ir daudz mazāk skaidri definēts nekā jūs redzētu pie spoguļa. Tas ir tāpēc, ka šādā saskarnē ir daži tradicionāli atspoguļojumi, bet arī ievērojama iespēja, ka gaisma tiks pārraidīta pa logu.
Tev vajagSnell likumspilnībā aprakstīt, kas notiek ar gaismu, kas tiek raidīta caur logu (kas izpaužaslauzts), bet atstarošanas likums tomēr izskaidro, kas notiek ar atstaroto gaismu pat šajā sarežģītākajā situācijā.
Svarīgas definīcijas
Pirms turpināt apspriest refleksijas likumu, ieteicams apgūt terminoloģiju, ko izmanto, lai aprakstītu šādas situācijas.
Pirmkārt, gaisma ceļā uz spoguli vai virsmu tiek saukta parkrītošais gaismas starsvai vienkārši krītošā gaisma, un šo gaismu pēc atstarošanas sauc paratstarots gaismas stars.
Thekrituma leņķisKrītošā gaismas stara leņķis ir leņķis, ko tas veido ar “normālo līniju” virsmai kritiena punktā. “Normāls” šajā kontekstā nozīmē līniju, kas šajā punktā perpendikulāri stiepjas no virsmas, tātad gaismas stars, kas pārsteidz spogulim frontāli būs 0 grādu kritiena leņķis, savukārt pilnīgi pa diagonāli krītošajam staram būs 45 grādu leņķis sastopamība.
Theatstarošanas leņķisir ļoti līdzīgs krituma leņķim, taču, kā jūs varētu sagaidīt, apraksta leņķi, kuru atstarotais gaismas stars veic ar normālu līniju pret virsmu kritiena punktā. Tas ir tikai iepriekš definētā krituma leņķa līdzinieks.
Ir arī vērts atzīmēt, ka gaismas stars ir nedaudz idealizēts veids, kā aprakstīt gaismu - jūs būtībā vienkārši domājat tas attiecas uz pilnīgi taisniem stariem, turpretī patiesībā tas ir šķērsvirziena vilnis un daudz sarežģītāks aprakstīt. Tomēr, lai saprastu pārdomas, jums nav nepieciešams šāds detalizācijas līmenis - vienmēr ir labi vienkāršot lietas, kad varat fizikā!
Kāds ir pārdomu likums?
Pārdomu likums nosaka, ka krītošajam gaismas staram kritiena leņķis būs vienāds ar atstarošanas leņķi. Vienkārši sakot, ja gaismas stars tuvojas atstarojošajai virsmai tieši perpendikulāri virsmai, tas tiks atspoguļots taisni atpakaļ pa to pašu līniju, bet, ja tas nav gluži perpendikulārs, tas tiks atspoguļots perpendikulārās līnijas otrā pusē ar vienādu summa.
Pārdomas leņķa izsaukšanaθr un krituma leņķisθi, refleksijas likuma formula ir vienkārši:
θ_r = θ_i
Tātad, ja jūs spīdat lāzera rādītāju pie vannas istabas spoguļa 45 grādu leņķī pret parasto līniju (tik precīzi pusceļā starp ar spoguļa virsmu un ir perpendikulāra tai), tad tas atspīd 45 grādos pretēji virzienu.
Padomājiet par baseina spēlētāju, kurš atlec bumbu no līdzenas spilvena daļas, vai tenisistu, kurš vērtē leņķi, kurā bumba atsitīsies pret zemi. Abas šīs situācijas navperfektikrituma leņķa un atsitiena leņķa ziņā ir vienāds (jo abos gadījumos zūd kāda enerģija), bet būtībā gaisma izturas vienādi.
Pārdomu likuma piemēri
Vienkāršākais atstarošanas likuma piemērs ir tad, kad ieskatās plaknes spogulī. Iedomājieties, ka jūs skatāties uz leju pilnā spogulī pie kājām, un padomājiet par to, kur gaismas stari patiesībā ceļo.
Gaismas stari nāk no jūsu kājām uz augšu pret spoguli, noteiktā krituma leņķī. Atstarošanas likums mums saka, ka leņķim, kurā tas atspoguļojas, ir jāatbilst leņķim, kurā tas notika, tāpēc tam ir jāsasniedz spogulī ap pusceļu starp kājām un acu augstumu, un jūs to varat precīzi aprēķināt ar mazliet trigonometrija.
Jūs, iespējams, pamanījāt dažas problēmas ar refleksijām, kad mēģināt skatīties televizoru, un tas ir vēl viens piemērs pārdomu likumam ikdienas dzīvē. Problēma ir tāda, ka televizors ir gluda virsma, un tas efektīvi darbojas kā plakans spogulis saulei vai lampas gaismai, kas sabojā jūsu attēlu.
Lai gan ir daudz tehnoloģisku mēģinājumu to novērst, jūs varat izmantot pārdomu likumu un vienkārši pagriezt televizoru mainiet leņķi starp parasto līniju pret ekrānu un krītošo gaismu, tādējādi pārvietojot atstarojumu no sava acu līnija.
Fun-house spoguļi ir nedaudz sarežģītāki, taču jūs varat saprast, kas notiek, ja domājat parformano spoguļa virsmas. Padomājiet par to, kā atstarošanas likums attiektos uz spoguli, kas bija nedaudz izliekts, tā ka augšdaļa un apakšdaļa izvirzījās ārā un centrs bija salīdzinoši tālāk. Kā mainītos jūsu tēls?
Pārdomu problēmas likuma piemērs
Ir daudz problēmu piemēri, kurus varat izmēģināt, izprotot likumu, taču viens no tiem ir īpaši interesants, un tam vajadzētu palīdzēt jums izprast galvenos jēdzienus.
Iedomājieties divus spoguļus 90 grādu leņķī viens pret otru un satiktos vienā malā, it kā tie veidotu pusi kvadrātveida formu. Ja jūs atspīdat gaismas staru pie šiem diviem spoguļiem, tas atstarosies no pirmā, pēc tam otrā un pēc tam atstarosies prom no spoguļiem. Tomēr leņķis, kurā tas galu galā atspoguļojas, ir paralēls krituma leņķim.
Vai jūs to varat pierādīt? Iedomājieties, ka gaisma notiek 30 ° leņķī uz pirmo spoguli, un pēc tam pa soli darbojieties pa stara ceļu un redziet, ko jūs saņemat. Ja jūs to darāt, kā būtu, ja tas nebūtu tieši 30 °, un jūs vienkārši teicāt, ka tas notika leņķīφtā vietā - vai jūs varat pierādīt to pašu kopumā?