В законе отражения угол падения

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

Угол отражения γ равен углу падения 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 АА2 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 SO1.

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.

av-physics.narod.ru

В законе отражения угол падения

Угол падения образован лучом падения АВ и перпендикуляром СВ, восстановленным в точке падения луча на границу раздела двух сред, угол отражения — образован лучом отражения В D и этим же перпендикуляром.
Отражение и поглощение падающего на тело излучения зависит от рода вещества, состояния поверхности, состава излучения и угла падения.

1). Падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

2) Угол отражения равен углу падения. Световые лучи обладают свойством обратимости.

При таком отражении, падающий на поверхность пучок параллельных лучей отражается тоже параллельными лучами.

Здесь закон отражения для каждого конкретного луча тоже выполняется. Рассеянный (диффузный) свет более приятен для глаз, чем зеркально отражённый, он меньше утомляет. Различают матовые (диффузные) поверхности и зеркальные, одна поверхность может быть зеркальной и матовой для разных излучений. Даже для одного излучения матовая поверхность становится зеркальной, если увеличить угол падения.

Бумага разных сортов отличается своей гладкостью, но даже самая гладкая на наш взгляд бумага, имеет волокнистое строение: впадинки и бугорки на её поверхности можно рассмотреть через увеличительное стекло. Свет, падающий на бумагу, отражается и бугорками, и впадинками, то есть рассеивается.

Чтобы добиться некоторой зеркальности от очень гладкой бумаги, возьмите лист и, прислонив его край к переносице, повернитесь к открытому окну (конечно, в яркий, солнечный день), при этом ваш взгляд должен скользить по листу. Вы увидите на нём бледное отражение неба, изображения предметов, находящихся за окном. И чем лучше будет скользить взгляд по бумаге, тем яснее будет отражение за окном. Так можно рассматривать отражение лампы и другого,ярко освещённого предмета в помещении. Превращение листа в « зеркало » объясняется загораживанием бугорками впадинок. Беспорядочных лучей от впадин при этом не наблюдается, тем самым ничего не мешает видеть то, что отражают бугорки.

gimn56.tsu.ru

Закон отражения и преломления света

Законы отражения и преломления изучает специальный раздел физики, называемый оптика. Термин «оптика» корнями уходит к греческому слову «optike». Это наука, изучающая зрительные восприятия. Отражением лучей восходящего солнца в реке или озере не раз любовался любой человек, даже не задумываясь о том, что это, на первый взгляд, простое физическое явление, используется во многих областях науки и техники.

Суть явления

Суть этих физических процессов состоит в следующем. Имеются две различные среды. Направленный поток света, достигая границы между этими средами, меняет своё направление следующим образом: часть световой энергии возвращается в начальную среду, а другая часть проникает в следующую. Условие, при котором происходит этот процесс, следующее: граница, разделяющая две среды должна быть значительно больше длины волны. Возвращённая часть энергии называется отражением, а прошедшая — преломлением. На рисунке наглядно видно, что луч АО падает, а OD — отражается.

Явление, при котором определённая часть света возвращается в первоначальную среду, называется отражением.

Этот оптический закон объясняет некоторые физические явления и используется во многих направлениях. Так, хорошо известная наука акустика, которая изучает физическую природу звука, объясняет этим законом причину эха. Учёные-акустики с успехом применяют это свойство в гидролокационных установках, а геологи научились изучать сейсмоволны, зная это явление.

Явление характерно не только для видимого человеческому глазу света. Ему подчиняются электромагнитные, ультракороткие (УКВ), высокочастотные радиоволны и даже рентгеновские лучи на малых углах и при помощи специальных зеркал. УКВ и радиоволны высоких частот используются в радиотехнике и радиолокации.

В медицине отражение ультразвука успешно применяется в УЗИ — установках для диагностики.

Наглядно виден из рисунка угол α, который определяет луч, падающий к границе разделения сред, и перпендикуляр, направленный к плоскости в месте проникновения луча. Это и есть угол падения.

Следующий угол γ, образован лучом OD, который отражается от поверхности раздела, и тем же самым перпендикуляром. Он именуется углом отражения.

Любой среде свойственна способность отражать излучение света и поглощать его. Показатель, характеризующий способность отражать лучи, имеет название коэффициент отражения. Он определяет соотношение доли энергии между принесённой путём излучения на поверхность тела энергии и аналогичной унесённой от этой же поверхности. Прямую зависимость этого коэффициента определяет ряд причин, в частности, какой состав излучения, а также угол падения. Идеальным или полным считается отражение от жидкой ртути, которая нанесена на стекло или тоненькой серебряной плёночки.

Законы падения и отражения были известны в Древней Греции. Их вывел и доказал учёный Евклид на основе практических опытов. Эти правила, наглядно иллюстрируемые рисунком, сформулированы следующим образом:

  • Падающие и отражающие лучи, и перпендикуляр, направленный к границе разделения сред, в точке падения луча, располагаются в одной плоскости.
  • Величина угла падения α равна величине угла отражения γ.
  • Если записать этот закон в виде формулы, то он будет выглядеть следующим образом: γ = α.

    Эти определения являются также следствием принципа Гюйгенса и используются для решения многих задач по оптике.

    Закон преломления

    Падающая на плоскую границу волна света отражается от границы раздела и преломляется, проходя из одной среды в другую с определённой силой прозрачной среды. Эта характеристика является показателем преломления, который физики называют коэффициентом преломления.

    Показатели преломления и величина угла падения взаимосвязаны. Чем больше этот угол падения, тем больше следует ожидать величину угла преломления.

    Формула показателя преломления:

    Полное внутреннее отражение происходит из-за превышения угла падения критического значения, при котором падающая волна полностью отражается. Известно, что показатель отражения имеет самые большие значения для полированных зеркальных поверхностей.

    Практическое применение

    Человечество не упустило возможность применения законов преломления и отражения на практике. Различные проявления используются в зеркалах (плоское, вогнутое, выпуклое). Эти явления нашли применения в перископах, фарах автомобилей, в прожекторных установках. Успешно решаются задачи при построении изображений в линзах, микроскопах и других оптических приборах, например, бинокль, фотоаппарат или проектор.

    Зеркальное отражение света происходит при падении на абсолютно гладкую и ровную плоскость лучей света под углом. Оптической гладкостью зеркала считаются поверхности с неровностями меньше 1 мкм (длины световой волны). В этом случае закон отражения света считается выполненным.

    • плоские;
    • сферические вогнутые;
    • сферические выпуклые.

    В плоском зеркале отражающая поверхность испускает параллельные пучки. В сферических зеркалах эта параллельность нарушена.

    Довольно частое применение в технике и быту нашли применение зеркала, отражающая плоскость которых различна. Примером является зеркало со сферическими сегментами. Его полушария отражают свет, при этом параллельность отражённых лучей не выполняется. Зеркала делятся на два типа. Одни имеют вогнутость, вторые — выпуклость. В первом случае лучам свойственно отражаться от внутренней поверхности сферы и собираться в определённой точке. Из-за этого свойства их называют собирающими. Второй случай предполагает отражение лучей от выпуклости, при этом происходит полное их рассеивание в разные стороны.

    Законы оптики позволяют решать многие задачи и довольно успешно применяются во многих отраслях.

    obrazovanie.guru

    Закон отражения света

    Отраженный и падающий лучи лежат в плоскости, содержащей перпендикуляр к отражающей поверхности в точке падения, и угол падения равен углу отражения.

    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.

    elementy.ru

    Оптика. Закон отражения света. Коэффициент отражения.

    Закон отражения характеризует изменение направленности луча света при столкновении с отражающей поверхностью.

    Он заключается в том, что и падающий, и отраженный луч размещены в единой плоскости с перпендикуляром к поверхности, и этой перпендикуляр делит угол между указанными лучами на одинаковые составляющие.

    Чаще его упрощенно формулируют так: угол падения и угол отражения света одинаковые:

    Закон отражения основывается на особенностях волновой оптики. Экспериментально он был обоснован Евклидом в III веке до н.э. Его можно считать следствием использования принципа Ферма для зеркальной поверхности. Также этот законы может быть сформулирован как следствие принципа Гюйгенса, согласно которому всякая точка среды, до которой дошло возмущение, выступает источником вторичных волн.

    Любая среда специфически отражает и поглощает световое излучение. Параметр, описывающий отражательную способность поверхности вещества, обозначают как коэффициент отражения (ρ или R). Количественно коэффициент отражения равняется соотношению потока излучения, отраженного телом, к потоку, попавшему на тело:

    Согласно закону сохранения энергии, сумма коэффициента отражения и коэффициентов поглощения, пропускания и рассеяния составляет единицу.

    Этот коэффициент обусловлен многими факторами, к примеру, составом излучения и углом падения.

    Свет полностью отражается от тонкой плёнки серебра или жидкой ртути, нанесённой на лист стекла.

    Выделяют диффузное и зеркальное отражение.

    www.calc.ru

    Смотрите так же:

    • Гибдд рязань проверить штрафы Узнать штрафы гибдд по номеру машины рязань 27.03.2014 | автор: ��c��a | Проверка штрафов харьков | Просмотров: 267 Быстрая загрузка: Узнать штрафы гибдд по номеру машины рязань Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как […]
    • Нотариус томилино график работы Нотариус Люберецкого нотариального округа Московской области Терехина Ирина Анатольевна Московская область, г. Люберцы, Октябрьский проспект, дом 123, корпус 3 Телефон: (495) 503-33-72 Часы работы: Вт, Чт 10:00 - 17:00 (перерыв 13:00 - […]
    • Оформить упд Оформить упд УПД ( универсальный передаточный документ) – это специальный первичный учетный документ, который содержит в себе обязательные реквизиты, применяемые к счетам-фактурам и реквизиты, обязательные к указанию в первичных […]
    • Закон рк о госзакупках с изменениями и дополнениями О проекте Закона Республики Казахстан "О внесении изменений и дополнений в Закон Республики Казахстан "О государственных закупках" Постановление Правительства Республики Казахстан от 13 октября 2008 года № 936 Правительство Республики […]
    • Кто имеет право установить счетчик на воду Кто имеет право устанавливать счетчик на холодную воду? Если у организации, которая проводила установку и оплобировку имеется лицензия, работа проводилась по договору и составлен акт, то УК просто хочет денег. Собственники жилых домов и […]
    • Калькулятор осаго 2018 новосибирск ресо Калькулятор ОСАГО онлайн 2018 Новая версия калькулятора ОСАГО (старая — ниже): Старый калькулятор Точный расчёт для 85 регионов, 13 страховых компаний. Обновлено 22.01.2018 Цена ОСАГО по новым тарифам рассчитывается на калькуляторе […]