Physik

Lernziele

Am Ende dieses Abschnitts können Sie:

  • Erklären Reflexion von Licht von polierten und rauen Oberflächen.

Wenn wir in einen Spiegel schauen oder das Sonnenlicht von einem See aus blinzeln sehen, sehen wir ein Spiegelbild. Wenn Sie sich auch diese Seite ansehen, sehen Sie Licht, das von ihr reflektiert wird. Große Teleskope verwenden Reflexion, um ein Bild von Sternen und anderen astronomischen Objekten zu bilden.

Abbildung 1., Das Reflexionsgesetz besagt, dass der Reflexionswinkel dem Einfallswinkel entspricht—θr = θi. Die Winkel werden relativ zur senkrechten zur Oberfläche an dem Punkt gemessen, an dem der Strahl auf die Oberfläche trifft.

Das Gesetz der Reflexion ist in Abbildung 1 dargestellt, das auch zeigt, wie die Winkel relativ zur senkrechten zur Oberfläche an dem Punkt gemessen werden, an dem der Lichtstrahl auftrifft. Wir erwarten Reflexionen von glatten Oberflächen, aber Abbildung 2 zeigt, wie eine raue Oberfläche Licht reflektiert., Da das Licht in verschiedenen Winkeln auf verschiedene Teile der Oberfläche trifft, wird es in viele verschiedene Richtungen reflektiert oder diffundiert. Diffuses Licht ermöglicht es uns, ein Blatt Papier aus jedem Winkel zu sehen, wie in Abbildung 3 dargestellt. Viele Objekte, wie Menschen, Kleidung, Blätter und Wände, haben raue Oberflächen und können von allen Seiten gesehen werden. Ein Spiegel hingegen hat eine glatte Oberfläche (im Vergleich zur Wellenlänge des Lichts) und reflektiert Licht in bestimmten Winkeln, wie in Abbildung 4 dargestellt., Wenn der Mond von einem See reflektiert wird, wie in Abbildung 5 gezeigt, findet eine Kombination dieser Effekte statt.

Abbildung 2. Licht wird diffundiert, wenn es von einer rauhen Oberfläche reflektiert wird. Hier sind viele parallele Strahlen einfallend, aber sie werden in vielen verschiedenen Winkeln reflektiert, da die Oberfläche rau ist.

Abbildung 3. Wenn ein Blatt Papier mit vielen parallelen einfallenden Strahlen beleuchtet wird, kann es in vielen verschiedenen Winkeln gesehen werden, da seine Oberfläche rau ist und das Licht diffundiert.,

Abbildung 4. Ein Spiegel, der von vielen parallelen Strahlen beleuchtet wird, reflektiert sie nur in eine Richtung, da seine Oberfläche sehr glatt ist. Nur der Beobachter in einem bestimmten Winkel sieht das reflektierte Licht.

Abbildung 5. Mondlicht wird ausgebreitet, wenn es vom See reflektiert wird, da die Oberfläche glänzend, aber uneben ist. (credit: Diego Torres Silvestre, Flickr)

das Gesetz Der Reflexion ist sehr einfach: Der reflexionswinkel ist gleich dem Einfallswinkel.,

Das Gesetz der Reflexion

Der Reflexionswinkel entspricht dem Einfallswinkel.

Wenn wir uns in einem Spiegel sehen, scheint unser Bild tatsächlich hinter dem Spiegel zu sein. Dies ist in Abbildung 6 dargestellt. Wir sehen das Licht aus einer Richtung kommen, die durch das Gesetz der Reflexion bestimmt wird. Die Winkel sind so, dass unser Bild genau den gleichen Abstand hinter dem Spiegel hat, wie wir vom Spiegel entfernt stehen. Wenn sich der Spiegel an der Wand eines Raums befindet, befinden sich alle Bilder hinter dem Spiegel, wodurch der Raum größer erscheinen kann., Obwohl diese Spiegelbilder Objekte dort erscheinen lassen, wo sie sich nicht befinden können (wie hinter einer festen Wand), sind die Bilder keine Figuren unserer Vorstellungskraft. Spiegelbilder können mit Instrumenten fotografiert und auf Video aufgenommen werden und sehen genauso aus wie mit unseren Augen (optische Instrumente selbst). Die genaue Art und Weise, wie Bilder durch Spiegel und Linsen gebildet werden, wird in späteren Abschnitten dieses Kapitels behandelt.

Abbildung 6. Unser Bild in einem Spiegel ist hinter dem Spiegel., Die beiden gezeigten Strahlen sind diejenigen, die den Spiegel nur in den richtigen Winkeln treffen, um in die Augen der Person reflektiert zu werden. Das Bild scheint in der Richtung zu sein, aus der die Strahlen kommen, wenn sie in die Augen gelangen.

Take-Home Experiment: Gesetz der Reflexion

Nehmen Sie ein Stück Papier und leuchten eine Taschenlampe in einem Winkel auf dem Papier, wie in Abbildung 3 gezeigt. Jetzt leuchten die Taschenlampe an einem Spiegel in einem Winkel. Bestätigen Ihre Beobachtungen die Vorhersagen in Abbildung 3 und Abbildung 4? Leuchten Sie die Taschenlampe auf verschiedene Oberflächen und bestimmen Sie, ob das reflektierte Licht diffus ist oder nicht., Sie können einen glänzenden metallischen Deckel eines Topfes oder Ihrer Haut wählen. Mit dem spiegel und taschenlampe, können sie bestätigen das gesetz der reflexion? Sie müssen Linien auf ein Blatt Papier zeichnen, das die einfallenden und reflektierten Strahlen zeigt. (Dieser Teil funktioniert noch besser, wenn Sie einen Laserstift verwenden.)

Abschnittszusammenfassung

  • Der Reflexionswinkel entspricht dem Einfallswinkel.
  • Ein Spiegel hat eine glatte Oberfläche und reflektiert Licht in bestimmten Winkeln.
  • Licht wird diffundiert, wenn es von einer rauen Oberfläche reflektiert wird.
  • Spiegelbilder können mit Instrumenten fotografiert und auf Video aufgenommen werden.,

Konzeptionelle Frage

  1. Erklären Sie anhand des Gesetzes der Reflexion, wie Pulver den Glanz der Nase einer Person erhält. Wie heißt der optische Effekt?

  1. Zeigen, dass, wenn Licht von zwei Spiegeln reflektiert wird, die sich im rechten Winkel treffen, der ausgehende Strahl parallel zum ankommenden Strahl ist, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

    Abbildung 7., Ein Eckreflektor sendet den reflektierten Strahl unabhängig von der einfallenden Richtung in eine Richtung parallel zum einfallenden Strahl zurück.

  2. Mit Lasern inszenierte Lichtshows verwenden bewegliche Spiegel, um Strahlen zu schwingen und farbenfrohe Effekte zu erzeugen. Zeigen Sie, dass ein von einem Spiegel reflektierter Lichtstrahl die Richtung um 2θ ändert, wenn der Spiegel um einen Winkel θ gedreht wird.
  3. Ein flacher Spiegel konvergiert weder noch divergiert. Um dies zu beweisen, betrachten Sie zwei Strahlen, die von demselben Punkt ausgehen und in einem Winkel θ divergieren. Zeigen Sie, dass nach dem Auftreffen auf einen ebenen Spiegel der Winkel zwischen ihren Richtungen θ bleibt.,

    Abbildung 8. Ein flacher Spiegel konvergiert weder noch divergiert Lichtstrahlen. Zwei Strahlen divergieren nach der Reflexion im gleichen Winkel weiter.

Spiegel: glatte Oberfläche, die Licht in bestimmten Winkeln reflektiert und ein Bild der Person oder des Objekts davor bildet

Reflexionsgesetz: Reflexionswinkel entspricht dem Einfallswinkel

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