Адлюстраванне святла. Закон адлюстравання святла. Поўнае адлюстраванне святла

Некаторыя законы фізікі цяжка ўявіць без выкарыстання наглядных дапаможнікаў. Гэта не тычыцца звыклага ўсім святла, які трапляе на розныя аб'екты. Так на мяжы, якая падзяляе дзве асяроддзя, адбываецца змена кірунку светлавых прамянёў у тым выпадку, калі гэтая мяжа нашмат перавышае даўжыню хвалі. Пры гэтым адлюстраванне святла ўзнікае, калі частка яго энергіі вяртаецца ў першую сераду. Калі частка прамянёў пранікае ў іншае асяроддзе, то адбываецца іх праламленне. У фізіцы паток светлавой энергіі, які трапляе на мяжу двух розных асяроддзяў, называецца падальным, а той, што ад яе вяртаецца ў першую сераду, - адлюстраваным. Менавіта ўзаемнае размяшчэнне дадзеных прамянёў вызначае законы адлюстравання і пераламлення святла.

тэрміны

Кут паміж падальным промнем і перпендыкулярнай лініяй да мяжы падзелу двух асяроддзяў, адноўленай да кропкі падзення патоку светлавой энергіі, называецца вуглом падзення. Існуе яшчэ адзін важны паказчык. Гэта кут адлюстравання. Ён узнікае паміж адлюстраваным прамянём і перпендыкулярнай лініяй, адноўленай да кропкі яго падзення. Святло можа распаўсюджвацца прамалінейна выключна ў аднародным асяроддзі. Розныя асяроддзя па-рознаму паглынаюць і адлюстроўваюць выпраменьванне святла. Каэфіцыентам адлюстравання называюць велічыню, якая характарызуе адбівальную здольнасць рэчывы. Ён паказвае, колькі прынесенай светлавым выпраменьваннем на паверхню асяроддзя энергіі складзе тая, якая панясе ад яе адлюстраваным выпраменьваннем. Дадзены каэфіцыент залежыць ад цэлага мноства фактараў, аднымі з самых важных з'яўляюцца кут падзення і склад выпраменьвання. Поўнае адлюстраванне святла адбываецца тады, калі ён падае на прадметы або рэчывы з якая адлюстроўвае паверхняй. Так, напрыклад, гэта здараецца пры трапленні прамянёў на тонкую плёнку срэбра і вадкай ртуці, нанесеных на шкло. Поўнае адлюстраванне святла на практыцы сустракаецца даволі часта.

законы

Законы адлюстравання і пераламлення святла былі сфармуляваны Еўкліда яшчэ ў ІІІ ст. да н. э. Усе яны былі ўсталяваныя эксперыментальна і лёгка пацьвярджаюцца чыста геаметрычным прынцыпам Гюйгенса. Згодна з ім любая кропка асяроддзя, да якой даходзіць абурэнне, уяўляе сабой крыніца другасных хваль.

Першы закон адлюстравання святла: які падае і адлюстроўвае прамень, а таксама перпендыкулярная лінія да мяжы падзелу асяроддзяў, адноўленая ў кропцы падзення светлавога прамяня, размешчаны ў адной плоскасці. На адбівальную паверхню падае плоская хваля, хвалевыя паверхні якой з'яўляюцца палоскамі.

Іншы закон абвяшчае аб тым, што кут адлюстравання святла роўны куце падзення. Гэта адбываецца таму, што яны маюць ўзаемна перпендыкулярныя боку. Зыходзячы з прынцыпаў роўнасці трохвугольнікаў, вынікае, што кут падзення роўны куце адлюстравання. Можна лёгка даказаць, што яны ляжаць у адной плоскасці з перпендыкулярнай лініяй, адноўленай да мяжы падзелу асяроддзяў ў кропцы падзення прамяня. Гэтыя найважнейшыя законы справядлівыя і для зваротнага ходу святла. З прычыны зварачальнасці энергіі прамень, які распаўсюджваецца па шляху адлюстраванага, будзе адлюстроўвацца па шляху падальнага.

Ўласцівасці адлюстроўваюць тэл

Пераважная большасць аб'ектаў толькі адлюстроўваюць якое падала на іх светлавое выпраменьванне. Пры гэтым яны не з'яўляюцца крыніцай святла. Добра асветленыя цела выдатна бачныя з любых бакоў, паколькі выпраменьванне ад іх паверхні адбіваецца і рассейваецца ў розных напрамках. Гэта з'ява называюцца дыфузным (безуважлівым) адлюстраваннем. Яно адбываецца пры трапленні святла на любыя шурпатыя паверхні. Для вызначэння шляху адлюстраванага ад цела прамяня ў кропцы яго падзення праводзіцца плоскасць, якая тычыцца паверхні. Затым па адносінах да яе будуюць куты падзення прамянёў і адлюстравання.

дыфузнае адлюстраванне

Толькі дзякуючы існаванню безуважлівага (дыфузнага) адлюстравання светлавой энергіі мы адрозніваем прадметы, не здольныя выпускаць святло. Любое цела будзе абсалютна нябачным для нас, калі рассейванне прамянёў будзе роўна нулю.

Дыфузнае адлюстраванне светлавой энергіі не выклікае ў чалавека непрыемных адчуванняў у вачах. Гэта адбываецца ад таго, што не ўвесь свет вяртаецца ў першапачатковую асяроддзе. Так ад снегу адлюстроўваецца каля 85% выпраменьвання, ад белай паперы - 75%, ну а ад велюру чорнага колеру - усяго 0,5%. Пры адлюстраванні святла ад розных шурпатых паверхняў прамяні накіроўваюцца хаатычна ў адносінах адзін да аднаго. У залежнасці ад таго, у якой ступені паверхні адлюстроўваюць светлавыя прамяні, іх называюць матавымі або люстранымі. Але ўсё-ткі гэтыя паняцці з'яўляюцца адноснымі. Адны і тыя ж паверхні могуць быць люстранымі і матавымі пры рознай даўжыні хвалі падальнага святла. Паверхню, якая раўнамерна рассейвае прамяні ў розныя бакі, лічыцца абсалютна матавай. Хоць у прыродзе такіх аб'ектаў практычна няма, да іх вельмі блізкія неглазурованный фарфор, снег, чертежной папера.

люстраны адбітак

Люстраны адбітак прамянёў святла адрозніваецца ад іншых відаў тым, што пры падзенні пучкоў энергіі на гладкую паверхню пад пэўным вуглом яны адлюстроўваюцца ў адным кірунку. Гэта з'ява знаёма ўсім, хто калі-то карыстаўся люстэркам пад прамянямі святла. У гэтым выпадку яно з'яўляецца якая адлюстроўвае паверхняй. Да гэтага разраду ставяцца і іншыя цела. Да люстраным (якія адлюстроўваюць) паверхням можна аднесці ўсе аптычна гладкія аб'екты, калі памеры неаднастайнасцяў і няроўнасцяў на іх складаюць менш за 1 мкм (не перавышаюць велічыню даўжыні хвалі святла). Для ўсіх такіх паверхняў сапраўдныя законы адлюстравання святла.

Адлюстраванне святла ад розных люстраных паверхняў

У тэхніцы нярэдка выкарыстоўваюцца люстэркі з выгнутай якая адлюстроўвае паверхняй (сферычныя люстэрка). Такія аб'екты ўяўляюць сабой цела, якія маюць форму сферычнага сегмента. Раўналежнасць прамянёў ў выпадку адлюстравання святла ад такіх паверхняў моцна парушаецца. Пры гэтым існуе два віды такіх люстэркаў:

• ўвагнутыя - адлюстроўваюць святло ад унутранай паверхні сегмента сферы, іх называюць збіраем, паколькі паралельныя прамяні святла пасля адлюстравання ад іх збіраюцца ў адным пункце;

• выпуклыя - адлюстроўваюць святло ад вонкавай паверхні, пры гэтым паралельныя прамяні рассейваюцца ў бакі, менавіта таму выпуклыя люстэркі называюць рассейвалымі.

Варыянты адлюстравання светлавых прамянёў

Прамень, які падае практычна паралельна паверхні, толькі крыху тычыцца яе, а далей адлюстроўваецца пад моцна тупым вуглом. Затым ён працягвае шлях па вельмі нізкай траекторыі, максімальна размешчанай да паверхні. Прамень, які падае практычна строма, адлюстроўваецца пад вострым кутом. Пры гэтым кірунак ужо адлюстраванага прамяня будзе блізка да шляху падальнага прамяня, што цалкам адпавядае фізічным законах.

праламленне святла

Адлюстраванне цесна звязана з іншымі з'явамі геаметрычнай оптыкі, такімі як праламленне і поўнае ўнутранае адлюстраванне. Часцяком святло праходзіць праз мяжу паміж двума асяроддзямі. Праламлення святла называюць змяненне напрамкі аптычнага выпраменьвання. Яно адбываецца пры праходжанні яго з аднаго асяроддзя ў іншую. Праламленне святла мае дзве заканамернасці:

• прамень, які прайшоў праз мяжу паміж асяроддзямі, размешчаны ў плоскасці, якая праходзіць праз перпендыкуляр да паверхні і які падае прамень;

• кут падзення і праламлення звязаныя.

Праламленне заўсёды суправаджаецца адлюстраваннем святла. Сума энергій адлюстраванага і пераломленага пучкоў прамянёў роўная энергіі падальнага прамяня. Іх адносная інтэнсіўнасць залежыць ад палярызацыі святла ў падальным пучку і кута падзення. На законах праламлення святла грунтуецца прылада многіх аптычных прыбораў.