Algunes lleis de la física són difícils d'imaginar sense l'ús d'ajudes visuals. Això no s'aplica a la llum habitual que cau sobre diversos objectes. Per tant, al límit que separa dos medis, hi ha un canvi en la direcció dels raigs de llum si aquest límit és molt més gran que la longitud d'ona. En aquest cas, la reflexió de la llum es produeix quan part de la seva energia torna al primer medi. Si una part dels raigs penetra en un altre medi, es refracten. En física, el flux d'energia lluminosa que arriba al límit de dos medis diferents s'anomena incident, i el que torna d'aquest al primer medi s'anomena reflectit. És la disposició mútua d'aquests raigs el que determina les lleis de reflexió i refracció de la llum.
Condicions
L'angle entre el feix incident i la línia perpendicular a la interfície entre dos medis, restaurat al punt d'incidència del flux d'energia lumínica, s'anomena angle d'incidència. Hi ha un altre indicador important. Aquest és l'angle de reflexió. Es produeix entre el feix reflectit i la línia perpendicular restaurada al punt de la seva incidència. pot de llumes propaguen en línia recta només en un medi homogeni. Els diferents mitjans absorbeixen i reflecteixen la radiació lumínica de diferents maneres. El coeficient de reflexió és un valor que caracteritza la reflectivitat d'una substància. Mostra quanta energia aportada per la radiació lumínica a la superfície del medi serà la que se n'emportarà la radiació reflectida. Aquest coeficient depèn d'una sèrie de factors, un dels més importants és l'angle d'incidència i la composició de la radiació. La reflexió total de la llum es produeix quan cau sobre objectes o substàncies amb una superfície reflectant. Així, per exemple, això passa quan els raigs incideixen amb una fina pel·lícula de plata i mercuri líquid dipositat sobre el vidre. La reflexió total de la llum és força habitual a la pràctica.
Lleis
Les lleis de la reflexió i la refracció de la llum van ser formulades per Euclides al segle III aC. BC e. Tots ells s'han establert experimentalment i són fàcilment confirmats pel principi purament geomètric de Huygens. Segons ell, qualsevol punt del medi, al qual arriba la pertorbació, és una font d'ones secundàries.
La primera llei de la reflexió de la llum: els feixos incident i reflectant, així com la línia perpendicular a la interfície entre els mitjans, restaurada en el punt d'incidència del feix de llum, es troben en el mateix pla. Una ona plana cau sobre una superfície reflectant, les superfícies d'onades de la qual són ratlles.
Una altra llei diu que l'angle de reflexió de la llum és igual a l'angle d'incidència. Això és perquè són mútuament perpendicularscostats. Basant-se en els principis d'igu altat dels triangles, es dedueix que l'angle d'incidència és igual a l'angle de reflexió. Es pot demostrar fàcilment que es troben en el mateix pla amb la línia perpendicular restaurada a la interfície entre els mitjans en el punt d'incidència del feix. Aquestes lleis més importants també són vàlides per al curs invers de la llum. A causa de la reversibilitat de l'energia, un feix que es propagui al llarg del recorregut del reflectit es reflectirà al llarg del recorregut de l'incident.
Propietats dels cossos reflectants
La gran majoria dels objectes només reflecteixen la radiació lumínica que cau sobre ells. No obstant això, no són una font de llum. Els cossos ben il·luminats són perfectament visibles des de tots els costats, ja que la radiació de la seva superfície es reflecteix i es dispersa en diferents direccions. Aquest fenomen s'anomena reflex difusa (dispersada). Es produeix quan la llum arriba a qualsevol superfície rugosa. Per determinar el recorregut del feix reflectit pel cos en el punt de la seva incidència, es dibuixa un pla que toca la superfície. Aleshores, en relació amb ell, es construeixen els angles d'incidència dels raigs i de reflexió.
Reflexió difusa
Només per l'existència d'una reflexió difusa (difusa) de l'energia lumínica, distingim objectes que no són capaços d'emetre llum. Qualsevol cos serà absolutament invisible per a nos altres si la dispersió dels raigs és zero.
La reflexió difusa de l'energia lluminosa no causa molèsties als ulls d'una persona. Això es deu al fet que no tota la llum torna al seu entorn original. Així de la neuaproximadament el 85% de la radiació es reflecteix, del paper blanc - el 75%, però del vellut negre - només el 0,5%. Quan la llum es reflecteix des de diverses superfícies rugoses, els raigs es dirigeixen aleatòriament els uns amb els altres. Segons la mesura en què les superfícies reflecteixen els raigs de llum, s'anomenen mat o mirall. Tanmateix, aquests termes són relatius. Les mateixes superfícies poden ser especulars i mates a diferents longituds d'ona de la llum incident. Una superfície que dispersa els raigs uniformement en diferents direccions es considera absolutament mat. Tot i que pràcticament no hi ha aquests objectes a la natura, la porcellana sense esm altar, la neu i el paper de dibuix estan molt a prop d'ells.
Reflexió mirall
La reflexió especular dels raigs de llum es diferencia d' altres tipus perquè quan els feixos d'energia cauen sobre una superfície llisa amb un angle determinat, es reflecteixen en una direcció. Aquest fenomen és familiar per a qualsevol que hagi utilitzat mai un mirall sota els raigs de llum. En aquest cas, és una superfície reflectant. Altres entitats també pertanyen a aquesta categoria. Tots els objectes òpticament llisos es poden classificar com a superfícies miralls (reflectives) si les mides de les irregularitats i deshomogeneïtats són inferiors a 1 micra (no superen la longitud d'ona de la llum). Per a totes aquestes superfícies, les lleis de la reflexió de la llum són vàlides.
Reflexió de la llum de diferents superfícies del mirall
Els miralls amb una superfície reflectant corba (miralls esfèrics) s'utilitzen sovint en tecnologia. Aquests objectes són cossosamb forma de segment esfèric. El paral·lelisme dels raigs en el cas de la reflexió de la llum d'aquestes superfícies es viola fortament. Hi ha dos tipus de miralls:
• còncava: reflecteix la llum de la superfície interior del segment de l'esfera, s'anomenen col·lectors, ja que els raigs de llum paral·lels després de la reflexió d'ells es recullen en un punt;
• convex: reflecteix la llum de la superfície exterior, mentre que els raigs paral·lels es dispersen pels costats, per això els miralls convexos s'anomenen dispersió.
Opcions per reflectir els raigs de llum
Un raig incident gairebé paral·lel a la superfície només la toca una mica i després es reflecteix en un angle molt obtús. Després continua en una trajectòria molt baixa, el més a prop possible de la superfície. Un feix que cau gairebé verticalment es reflecteix en un angle agut. En aquest cas, la direcció del feix ja reflectit estarà propera a la trajectòria del feix incident, la qual cosa és totalment coherent amb les lleis físiques.
Refracció de la llum
La reflexió està estretament relacionada amb altres fenòmens de l'òptica geomètrica, com la refracció i la reflexió interna total. Sovint, la llum travessa el límit entre dos mitjans. La refracció de la llum és un canvi en la direcció de la radiació òptica. Es produeix quan passa d'un medi a un altre. La refracció de la llum té dos patrons:
• el feix que passa pel límit entre els mitjans es troba en un pla que passa per la perpendicular a la superfície i el feix incident;
•angle d'incidència i refracció estan relacionats.
La refracció sempre va acompanyada de la reflexió de la llum. La suma de les energies dels raigs reflectit i refractat és igual a l'energia del feix incident. La seva intensitat relativa depèn de la polarització de la llum en el feix incident i de l'angle d'incidència. L'estructura de molts dispositius òptics es basa en les lleis de la refracció de la llum.
