Cíle Vzdělávání
na konci této části, budete moci:
- Vysvětlí odraz světla z leštěné a hrubé povrchy.
kdykoli se podíváme do zrcadla nebo šilháme na sluneční světlo, které svítí z jezera, vidíme odraz. Když se podíváte na tuto stránku, také vidíte světlo, které se od ní odráží. Velké dalekohledy používají odraz k vytvoření obrazu hvězd a dalších astronomických objektů.
Obrázek 1., Zákon odrazu uvádí, že úhel odrazu se rovná úhlu dopadu—θr = θi. Úhly se měří vzhledem k kolmici k povrchu v místě, kde paprsek dopadá na povrch.
zákon odrazu je znázorněn na Obrázku 1, který také ukazuje, jak úhly jsou měřeny vzhledem ke kolmé k povrchu v místě, kde paprsek údery. Očekáváme, že uvidíme odrazy od hladkých povrchů, ale Obrázek 2 ukazuje, jak drsný povrch odráží světlo., Vzhledem k tomu, že světlo zasahuje různé části povrchu v různých úhlech, odráží se v mnoha různých směrech nebo je rozptýleno. Rozptýlené světlo nám umožňuje vidět list papíru z jakéhokoli úhlu, jak je znázorněno na obrázku 3. Mnoho objektů, jako jsou lidé, oblečení, listy a stěny, má drsné povrchy a je vidět ze všech stran. Zrcadlo má naopak hladký povrch (ve srovnání s vlnovou délkou světla) a odráží světlo ve specifických úhlech, jak je znázorněno na obrázku 4., Když se měsíc odráží od jezera, jak je znázorněno na obrázku 5, dochází k kombinaci těchto efektů.
Obrázek 2. Světlo je rozptýleno, když se odráží od drsného povrchu. Zde dochází k mnoha paralelním paprskům, ale odrážejí se v mnoha různých úhlech, protože povrch je drsný.
obrázek 3. Když je list papíru osvětlen mnoha paralelními dopadajícími paprsky, je vidět v mnoha různých úhlech, protože jeho povrch je drsný a rozptyluje světlo.,
obrázek 4. Zrcadlo osvětlené mnoha paralelními paprsky je odráží pouze v jednom směru, protože jeho povrch je velmi hladký. Pouze pozorovatel v určitém úhlu uvidí odražené světlo.
obrázek 5. Měsíční světlo se rozprostírá, když se odráží u jezera, protože povrch je lesklý, ale nerovný. (kredit: Diego Torres Silvestre, Flickr)
zákon odrazu je velmi jednoduchý: úhel odrazu se rovná úhlu dopadu.,
zákon odrazu
úhel odrazu se rovná úhlu dopadu.
když se vidíme v zrcadle, zdá se, že náš obraz je skutečně za zrcadlem. To je znázorněno na obrázku 6. Vidíme světlo přicházející ze směru určeného zákonem reflexe. Úhly jsou takové, že náš obraz je přesně stejná vzdálenost za zrcadlem, jak stojíme od zrcadla. Pokud je zrcadlo na stěně místnosti, obrazy v něm jsou za zrcadlem, což může způsobit, že se místnost bude zdát větší., Přestože tyto zrcadlové obrazy vytvářejí objekty, které se zdají být tam, kde nemohou být (jako za pevnou stěnou), obrazy nejsou výplody naší představivosti. Zrcadlové obrazy mohou být fotografovány a natočeny nástroji a vypadají stejně jako naše oči (samotné optické přístroje). Přesný způsob, jakým jsou obrazy tvořeny zrcadly a čočkami, bude zpracován v pozdějších částech této kapitoly.
obrázek 6. Náš obraz v zrcadle je za zrcadlem., Dva zobrazené paprsky jsou ty, které zasáhnou zrcadlo ve správných úhlech, které se projeví do očí osoby. Zdá se, že obraz je ve směru, odkud paprsky přicházejí, když vstupují do očí.
Domácí Experiment: Zákon Odrazu
Vezměte kus papíru a svítit baterkou pod úhlem na papír, jak je znázorněno na Obrázku 3. Nyní svítí baterku u zrcadla pod úhlem. Potvrzují vaše pozorování předpovědi na obrázku 3 a obrázku 4? Svítí baterku na různých površích a určuje, zda je odražené světlo rozptýlené nebo ne., Můžete si vybrat lesklé kovové víko hrnce nebo kůži. Pomocí zrcadla a baterky můžete potvrdit zákon reflexe? Budete muset nakreslit čáry na kus papíru ukazující incident a odražené paprsky. (Tato část funguje ještě lépe, pokud používáte laserovou tužku.)
shrnutí sekce
- úhel odrazu se rovná úhlu dopadu.
- zrcadlo má hladký povrch a odráží světlo v určitých úhlech.
- světlo se rozptýlí, když se odráží od drsného povrchu.
- zrcadlové snímky lze fotografovat a natáčet pomocí nástrojů.,
koncepční otázka
- pomocí zákona reflexe vysvětlete, jak prášek odstraňuje lesk z nosu člověka. Jaký je název optického efektu?
Problémy & Cvičení
- Ukazují, že když se světlo odráží od dvou zrcadel, které splňují navzájem v pravém úhlu, odchozí ray je rovnoběžná s příchozí ray, jak je znázorněno v následujícím obrázku.
Obrázek 7., Rohový reflektor vysílá odražený paprsek zpět ve směru rovnoběžném s dopadajícím paprskem, nezávisle na příchozím směru.
- světelné show představené lasery používají pohyblivá zrcadla k houpání paprsků a vytváření barevných efektů. Ukažte, že světelný paprsek odražený od zrcadla změní směr o 2θ, když se zrcadlo otáčí úhlem θ.
- ploché zrcadlo není ani konvergující ani rozbíhající. Chcete-li to dokázat, zvažte dva paprsky pocházející ze stejného bodu a rozbíhající se pod úhlem θ. Ukažte, že po nárazu do rovinného zrcadla zůstává úhel mezi jejich směry θ.,
Obrázek 8. Ploché zrcadlo ani konverguje ani nerozlišuje světelné paprsky. Dva paprsky se po odrazu nadále rozcházejí ve stejném úhlu.
Slovníček pojmů
zrcadlo: hladký povrch, který odráží světlo na konkrétní úhly, které tvoří obraz osoby nebo předmětu, v přední části,
zákon odrazu: úhel odrazu se rovná úhlu dopadu,