leerdoelen
aan het einde van deze sectie kunt u:
- de reflectie van licht van gepolijste en ruwe oppervlakken verklaren.
wanneer we in een spiegel kijken, of kijken naar zonlicht dat glinstert vanuit een meer, zien we een reflectie. Als je ook naar deze pagina kijkt, zie je er licht door gereflecteerd. Grote telescopen gebruiken reflectie om een beeld te vormen van sterren en andere astronomische objecten.
figuur 1., De wet van reflectie stelt dat de reflectiehoek gelijk is aan de invalshoek—θr = θi. De hoeken worden gemeten ten opzichte van de loodlijn op het oppervlak op het punt waar de straal het oppervlak raakt.
De reflectiewet wordt geïllustreerd in Figuur 1, die ook laat zien hoe de hoeken worden gemeten ten opzichte van de loodlijn op het oppervlak op het punt waar de lichtstraal inslaat. We verwachten reflecties te zien van gladde oppervlakken, maar Figuur 2 illustreert hoe een ruw oppervlak licht weerkaatst., Omdat het licht verschillende delen van het oppervlak onder verschillende hoeken treft, wordt het in veel verschillende richtingen gereflecteerd of verspreid. Diffuus licht is wat ons in staat stelt om een vel papier te zien vanuit elke hoek, zoals geïllustreerd in Figuur 3. Veel objecten, zoals mensen, kleding, bladeren en muren, hebben ruwe oppervlakken en zijn van alle kanten te zien. Een spiegel daarentegen heeft een glad oppervlak (vergeleken met de golflengte van het licht) en reflecteert licht onder specifieke hoeken, zoals weergegeven in Figuur 4., Wanneer de maan weerkaatst vanuit een meer, zoals weergegeven in Figuur 5, vindt een combinatie van deze effecten plaats.
Figuur 2. Licht wordt gediffundeerd wanneer het weerkaatst van een ruw oppervlak. Hier zijn veel parallelle stralen incidenteel, maar ze worden gereflecteerd onder veel verschillende hoeken omdat het oppervlak ruw is.
Figuur 3. Wanneer een vel papier wordt verlicht met veel parallelle invallende stralen, kan het worden gezien onder veel verschillende hoeken, omdat het oppervlak ruw is en het licht verspreidt.,
Figuur 4. Een spiegel verlicht door vele parallelle stralen weerkaatst ze in slechts één richting, omdat het oppervlak is zeer glad. Alleen de waarnemer onder een bepaalde hoek zal het gereflecteerde licht zien.
Figuur 5. Het maanlicht wordt uitgespreid wanneer het door het meer wordt weerspiegeld, aangezien het oppervlak glanzend maar ongelijk is. (credit: Diego Torres Silvestre, Flickr)
de wet van reflectie is heel eenvoudig: de reflectiehoek is gelijk aan de invalshoek.,
de wet van reflectie
de reflectiehoek is gelijk aan de invalshoek.
wanneer we onszelf in een spiegel zien, lijkt het erop dat ons beeld zich achter de spiegel bevindt. Dit wordt geïllustreerd in Figuur 6. We zien het licht vanuit een richting die bepaald wordt door de wet van reflectie. De hoeken zijn zodanig dat ons beeld precies dezelfde afstand achter de spiegel heeft als we van de spiegel weg staan. Als de spiegel op de muur van een kamer, de beelden in het zijn allemaal achter de spiegel, waardoor de kamer lijkt groter., Hoewel deze spiegelbeelden objecten doen lijken te zijn waar ze niet kunnen zijn (zoals achter een stevige muur), zijn de beelden geen verzinsels van onze verbeelding. Spiegelbeelden kunnen door instrumenten gefotografeerd en gefilmd worden en er net zo uitzien als met onze ogen (optische instrumenten zelf). De precieze manier waarop beelden worden gevormd door spiegels en lenzen zal worden behandeld in latere delen van dit hoofdstuk.
Figuur 6. Ons beeld in een spiegel bevindt zich achter de spiegel., De twee getoonde stralen zijn die die de spiegel slaan op precies de juiste hoeken om te worden weerspiegeld in de ogen van de persoon. Het beeld lijkt te zijn in de richting van de stralen komen wanneer ze in de ogen.
Take-Home Experiment: wet van reflectie
neem een stuk papier en schijn een zaklamp onder een hoek op het papier, zoals weergegeven in Figuur 3. Schijn nu de zaklamp tegen een spiegel onder een hoek. Bevestigen uw waarnemingen de voorspellingen in Figuur 3 en Figuur 4? Schijn de zaklamp op verschillende oppervlakken en bepaal of het gereflecteerde licht diffuus is of niet., U kunt kiezen voor een glanzend metalen deksel van een pot of uw huid. Met behulp van de spiegel en zaklamp, kunt u de wet van reflectie bevestigen? U moet lijnen tekenen op een stuk papier waarop het incident en gereflecteerde stralen worden weergegeven. (Dit deel werkt nog beter als je een laserpotlood gebruikt.)
Sectieoverzicht
- de reflectiehoek is gelijk aan de invalshoek.
- een spiegel heeft een glad oppervlak en reflecteert licht onder specifieke hoeken.
- licht wordt diffundeerd wanneer het weerkaatst van een ruw oppervlak.
- spiegelbeelden kunnen worden gefotografeerd en gefilmd door instrumenten.,
conceptuele Vraag
- leg aan de hand van de wet van reflectie uit hoe poeder de glans van iemands neus wegneemt. Wat is de naam van het optische effect?
problemen & oefeningen
- laten zien dat wanneer licht weerkaatst van twee spiegels die elkaar in een rechte hoek ontmoeten, de uitgaande straal evenwijdig is aan de inkomende straal, zoals in de volgende figuur wordt geïllustreerd.
Figuur 7., Een hoekreflector stuurt de gereflecteerde straal terug in een richting die evenwijdig is aan de invallende straal, onafhankelijk van de inkomende richting.
- lichtshows geënsceneerd met lasers gebruiken bewegende spiegels om lichtstralen te laten schommelen en kleurrijke effecten te creëren. Laat zien dat een lichtstraal die door een spiegel wordt gereflecteerd van richting verandert met 2θ wanneer de spiegel wordt gedraaid door een hoek θ.
- een platte spiegel convergeert noch divergeert. Om dit te bewijzen, overweeg twee stralen afkomstig van hetzelfde punt en divergeren onder een hoek θ. Laat zien dat na het raken van een vlakke spiegel, de hoek tussen hun richtingen blijft θ.,
Figuur 8. Een platte spiegel convergeert noch divergeert lichtstralen. Twee stralen blijven onder dezelfde hoek afwijken na reflectie.
verklarende woordenlijst
spiegel: glad oppervlak dat licht reflecteert onder specifieke hoeken en een beeld vormt van de persoon of het object ervoor
wet van reflectie: reflectiehoek is gelijk aan de invalshoek