cele nauki
na końcu tej sekcji będziesz mógł:
- wyjaśnić odbicie światła od polerowanych i chropowatych powierzchni.
za każdym razem, gdy patrzymy w lustro lub zezujemy na promienie słoneczne lśniące z jeziora, widzimy odbicie. Kiedy patrzysz na tę stronę, też widzisz odbite od niej światło. Duże teleskopy wykorzystują odbicie do tworzenia obrazu gwiazd i innych obiektów astronomicznych.
Rysunek 1., Prawo odbicia stwierdza, że kąt odbicia jest równy kątowi padania-θr = θi. Kąty są mierzone względem prostopadłościanu do powierzchni w punkcie, w którym promień uderza w powierzchnię.
prawo odbicia jest zilustrowane na rysunku 1, który również pokazuje, jak kąty są mierzone względem prostopadłościanu do powierzchni w punkcie, w którym uderza promień światła. Spodziewamy się odbić od gładkich powierzchni, ale Rysunek 2 pokazuje, jak chropowata powierzchnia odbija światło., Ponieważ światło uderza w różne części powierzchni pod różnymi kątami, jest odbijane w wielu różnych kierunkach lub rozpraszane. Rozproszone światło pozwala nam zobaczyć kartkę papieru pod dowolnym kątem, jak pokazano na rysunku 3. Wiele przedmiotów, takich jak ludzie, ubrania, liście i ściany, ma szorstkie powierzchnie i można je zobaczyć ze wszystkich stron. Z drugiej strony lustro ma gładką powierzchnię (w porównaniu z długością fali światła) i odbija światło pod określonymi kątami, jak pokazano na rysunku 4., Gdy księżyc odbija się od jeziora, jak pokazano na rysunku 5, następuje kombinacja tych efektów.
Rysunek 2. Światło jest rozproszone, gdy odbija się od chropowatej powierzchni. W tym przypadku występuje wiele równoległych promieni, ale są one odbijane pod wieloma różnymi kątami, ponieważ powierzchnia jest chropowata.
Rysunek 3. Kiedy arkusz papieru jest oświetlony wieloma równoległymi promieniami padającymi, można go zobaczyć pod wieloma różnymi kątami, ponieważ jego powierzchnia jest szorstka i rozprasza światło.,
Rysunek 4. Lustro oświetlone wieloma równoległymi promieniami odbija je tylko w jednym kierunku, ponieważ jego powierzchnia jest bardzo gładka. Tylko obserwator pod określonym kątem zobaczy odbite światło.
Rysunek 5. Światło księżyca jest rozłożone, gdy jest odbijane przez jezioro, ponieważ powierzchnia jest błyszcząca, ale nierówna. (źródło: Diego Torres Silvestre, Flickr)
prawo odbicia jest bardzo proste: kąt odbicia jest równy kątowi padania.,
prawo odbicia
kąt odbicia jest równy kątowi padania.
Kiedy widzimy siebie w lustrze, wydaje się, że nasz obraz jest rzeczywiście za lustrem. Jest to zilustrowane na rysunku 6. Widzimy światło wychodzące z kierunku wyznaczonego przez prawo refleksji. Kąty są takie, że nasz obraz jest dokładnie taka sama odległość za lustrem, jak stoimy z dala od lustra. Jeśli lustro znajduje się na ścianie pokoju, obrazy w nim są za lustrem, co może sprawić, że pokój będzie wydawał się większy., Chociaż te lustrzane odbicia sprawiają, że przedmioty wydają się być tam, gdzie nie mogą być (jak za solidną ścianą), obrazy nie są wytworem naszej wyobraźni. Lustrzane obrazy mogą być fotografowane i nagrywane przez instrumenty i wyglądają tak, jak robią to naszymi oczami (same instrumenty optyczne). Dokładny sposób, w jaki obrazy są tworzone przez lustra i soczewki, zostanie potraktowany w późniejszych sekcjach tego rozdziału.
Rysunek 6. Nasz obraz w lustrze jest za lustrem., Dwa pokazane promienie to te, które uderzają w lustro pod odpowiednim kątem, aby odbić się w oczach osoby. Obraz wydaje się być w kierunku, z którego promienie dochodzą, gdy wchodzą do oczu.
Take-Home Experiment: Law of Reflection
weź kawałek papieru i poświeć latarkę pod kątem na papierze, jak pokazano na rysunku 3. Teraz świeć latarką w lustrze pod kątem. Czy Twoje obserwacje potwierdzają prognozy na rysunku 3 i rysunku 4? Świeć latarką na różnych powierzchniach i określ, czy odbite światło jest rozproszone, czy nie., Możesz wybrać błyszczącą metaliczną pokrywę garnka lub skórę. Korzystając z lustra i latarki, możesz potwierdzić prawo odbicia? Będziesz musiał narysować linie na kartce papieru pokazując incydent i odbite promienie. (Ta część działa jeszcze lepiej, jeśli używasz ołówka laserowego.)
podsumowanie sekcji
- kąt odbicia jest równy kątowi padania.
- lustro ma gładką powierzchnię i odbija światło pod określonymi kątami.
- światło jest rozproszone, gdy odbija się od chropowatej powierzchni.
- obrazy lustrzane mogą być fotografowane i nagrywane za pomocą instrumentów.,
pytanie koncepcyjne
- korzystając z prawa refleksji, wyjaśnij, w jaki sposób proszek usuwa blask z nosa osoby. Jak nazywa się efekt optyczny?
problemy& ćwiczenia
- pokazują, że gdy światło odbija się od dwóch zwierciadeł, które spotykają się pod kątem prostym, promień wychodzący jest równoległy do promienia przychodzącego, jak pokazano na poniższym rysunku.
Rysunek 7., Odbłyśnik narożny wysyła odbity promień z powrotem w kierunku równoległym do padającego promienia, niezależnie od kierunku przychodzącego.
- pokazy świetlne za pomocą laserów wykorzystują ruchome lustra do obracania wiązek i tworzenia kolorowych efektów. Pokaż, że promień światła odbity od lustra zmienia kierunek o 2θ, gdy lustro jest obracane o kąt θ.
- płaskie lustro nie jest ani zbieżne, ani rozbieżne. Aby to udowodnić, rozważmy dwa promienie pochodzące z tego samego punktu i rozbieżne pod kątem θ. Pokaż, że po uderzeniu w płaszczyznę zwierciadła kąt między ich kierunkami pozostaje θ.,
Rysunek 8. Płaskie lustro nie zbiega się ani nie rozprasza promieni świetlnych. Dwa promienie nadal rozchodzą się pod tym samym kątem po odbiciu.
Słowniczek
lustro: gładka powierzchnia odbijająca światło pod określonymi kątami, tworząca obraz osoby lub obiektu przed nim
prawo odbicia: kąt odbicia równy kątowi padania