Obiettivi formativi
Alla fine di questa sezione, sarai in grado di:
- Spiegare la riflessione della luce da superfici lucide e ruvide.
Ogni volta che guardiamo in uno specchio, o strabismo alla luce del sole scintillante da un lago, stiamo vedendo un riflesso. Quando guardi anche questa pagina, vedi la luce riflessa da essa. I grandi telescopi usano la riflessione per formare un’immagine di stelle e altri oggetti astronomici.
Figura 1., La legge di riflessione afferma che l’angolo di riflessione è uguale all’angolo di incidenza—θr = θi. Gli angoli sono misurati rispetto alla perpendicolare alla superficie nel punto in cui il raggio colpisce la superficie.
La legge di riflessione è illustrata in Figura 1, che mostra anche come gli angoli sono misurati rispetto alla perpendicolare alla superficie nel punto in cui il raggio di luce colpisce. Ci aspettiamo di vedere i riflessi da superfici lisce, ma Figura 2 illustra come una superficie ruvida riflette la luce., Poiché la luce colpisce diverse parti della superficie ad angoli diversi, si riflette in molte direzioni diverse, o diffusa. La luce diffusa è ciò che ci permette di vedere un foglio di carta da qualsiasi angolazione, come illustrato nella Figura 3. Molti oggetti, come persone, vestiti, foglie e pareti, hanno superfici ruvide e possono essere visti da tutti i lati. Uno specchio, d’altra parte, ha una superficie liscia (rispetto alla lunghezza d’onda della luce) e riflette la luce ad angoli specifici, come illustrato nella Figura 4., Quando la luna riflette da un lago, come mostrato in Figura 5, una combinazione di questi effetti ha luogo.
Figura 2. La luce è diffusa quando riflette da una superficie ruvida. Qui molti raggi paralleli sono incidenti, ma sono riflessi a molti angoli diversi poiché la superficie è ruvida.
Figura 3. Quando un foglio di carta è illuminato con molti raggi incidenti paralleli, può essere visto da molte angolazioni diverse, perché la sua superficie è ruvida e diffonde la luce.,
Figura 4. Uno specchio illuminato da molti raggi paralleli li riflette in una sola direzione, poiché la sua superficie è molto liscia. Solo l’osservatore con un particolare angolo vedrà la luce riflessa.
Figura 5. La luce lunare si diffonde quando viene riflessa dal lago, poiché la superficie è lucida ma irregolare. (credit: Diego Torres Silvestre, Flickr)
La legge di riflessione è molto semplice: l’angolo di riflessione è uguale all’angolo di incidenza.,
La legge di riflessione
L’angolo di riflessione è uguale all’angolo di incidenza.
Quando ci vediamo in uno specchio, sembra che la nostra immagine sia in realtà dietro lo specchio. Questo è illustrato nella Figura 6. Vediamo la luce provenire da una direzione determinata dalla legge della riflessione. Gli angoli sono tali che la nostra immagine è esattamente la stessa distanza dietro lo specchio come ci allontaniamo dallo specchio. Se lo specchio è sul muro di una stanza, le immagini in esso sono tutte dietro lo specchio, il che può far sembrare la stanza più grande., Sebbene queste immagini speculari facciano apparire gli oggetti dove non possono essere (come dietro un muro solido), le immagini non sono frutto della nostra immaginazione. Le immagini speculari possono essere fotografate e videoregistrate dagli strumenti e guardare proprio come fanno con i nostri occhi (strumenti ottici stessi). Il modo preciso in cui le immagini sono formate da specchi e lenti saranno trattati in sezioni successive di questo capitolo.
Figura 6. La nostra immagine in uno specchio è dietro lo specchio., I due raggi mostrati sono quelli che colpiscono lo specchio solo agli angoli corretti per essere riflessi negli occhi della persona. L’immagine sembra essere nella direzione da cui provengono i raggi quando entrano negli occhi.
Take-Home Experiment: Law of Reflection
Prendi un pezzo di carta e fai brillare una torcia ad angolo rispetto alla carta, come mostrato in Figura 3. Ora brillare la torcia a uno specchio ad angolo. Le vostre osservazioni confermano le previsioni in Figura 3 e Figura 4? Brillare la torcia su varie superfici e determinare se la luce riflessa è diffusa o meno., Puoi scegliere un coperchio metallico lucido di una pentola o della tua pelle. Utilizzando lo specchio e torcia elettrica, si può confermare la legge di riflessione? Avrete bisogno di disegnare linee su un pezzo di carta che mostra l’incidente e raggi riflessi. (Questa parte funziona ancora meglio se si utilizza una matita laser.)
Sezione Sommario
- L’angolo di riflessione è uguale all’angolo di incidenza.
- Uno specchio ha una superficie liscia e riflette la luce ad angoli specifici.
- La luce è diffusa quando riflette da una superficie ruvida.
- Le immagini speculari possono essere fotografate e videoregistrate dagli strumenti.,
Domanda concettuale
- Usando la legge della riflessione, spiega come la polvere toglie la lucentezza dal naso di una persona. Qual è il nome dell’effetto ottico?
Problemi& Esercizi
- Mostrano che quando la luce si riflette da due specchi che si incontrano ad angolo retto, il raggio in uscita è parallelo al raggio in entrata, come illustrato nella figura seguente.
Figura 7., Un riflettore angolare invia il raggio riflesso indietro in una direzione parallela al raggio incidente, indipendente dalla direzione in entrata.
- Gli spettacoli di luce messi in scena con i laser utilizzano specchi mobili per oscillare le travi e creare effetti colorati. Mostra che un raggio di luce riflesso da uno specchio cambia direzione di 2θ quando lo specchio viene ruotato di un angolo θ.
- Uno specchio piatto non è né convergente né divergente. Per dimostrarlo, considera due raggi che provengono dallo stesso punto e divergono ad un angolo θ. Mostra che dopo aver colpito uno specchio piano, l’angolo tra le loro direzioni rimane θ.,
Figura 8. Uno specchio piatto non converge né diverge i raggi di luce. Due raggi continuano a divergere allo stesso angolo dopo la riflessione.
Glossario
specchio: superficie liscia che riflette la luce ad angoli specifici, formando un’immagine della persona o dell’oggetto di fronte ad essa
legge di riflessione: angolo di riflessione uguale all’angolo di incidenza