Bazı fizik yasalarını kullanmadan hayal etmek zordur. görsel yardımlar. Bu, çeşitli nesnelerin üzerine düşen olağan ışık için geçerli değildir. Dolayısıyla, iki ortamı ayıran sınırda, eğer bu sınır, enerjisinin bir kısmı birinci ortama geri döndüğünde ışığın oluştuğu durumdan çok daha büyükse, ışık ışınlarının yönünde bir değişiklik meydana gelir. Işınların bir kısmı başka bir ortama girerse kırılır. Fizikte iki farklı ortamın sınırına çarpan enerjiye olay, buradan ilk ortama dönen enerjiye ise yansıyan enerji denir. Işığın yansıma ve kırılma yasalarını belirleyen, bu ışınların karşılıklı düzenlenmesidir.
Şartlar
Gelen ışın ile iki ortam arasındaki arayüze dik olan ve ışık enerjisi akışının geliş noktasına geri dönen çizgi arasındaki açıya denir. Bir tane daha var önemli gösterge. Bu yansıma açısıdır. Yansıyan ışın ile onun geldiği noktaya geri getirilen dik çizgi arasında meydana gelir. Işık ancak homojen bir ortamda düz bir çizgide yayılabilir. Farklı ortamlar ışık radyasyonunu farklı şekillerde emer ve yansıtır. Yansıma katsayısı, bir maddenin yansıtıcılığını karakterize eden bir değerdir. Işık ışınımının ortamın yüzeyine getirdiği enerjinin ne kadarının, yansıyan ışınım yoluyla ortamdan uzaklaşacağını gösterir. Bu katsayı Bir dizi faktöre bağlıdır; en önemlilerinden biri geliş açısı ve radyasyonun bileşimidir. Işığın tam yansıması, yansıtıcı yüzeye sahip nesnelerin veya maddelerin üzerine düştüğünde meydana gelir. Örneğin bu, ışınlar cam üzerinde biriken ince bir gümüş ve sıvı cıva filmine çarptığında meydana gelir. Işığın tam yansıması pratikte oldukça yaygındır.
Kanunlar
Işığın yansıması ve kırılması yasaları Öklid tarafından 3. yüzyılın başlarında formüle edildi. M.Ö e. Bunların hepsi deneysel olarak belirlenmiş ve Huygens'in saf geometrik ilkesiyle kolayca doğrulanmıştır. Ona göre ortamın pertürbasyonun ulaştığı her noktası ikincil dalgaların kaynağıdır.
İlk ışık: gelen ve yansıtan ışının yanı sıra, olay noktasında yeniden oluşturulan arayüze dik bir çizgi ışık hüzmesi aynı düzlemde bulunurlar. Dalga yüzeyleri çizgili olan yansıtıcı bir yüzeye bir düzlem dalga geliyor.
Başka bir yasa, ışığın yansıma açısının geliş açısına eşit olduğunu belirtir. Bunun nedeni karşılıklı olarak dik kenarlara sahip olmalarıdır. Üçgenlerin eşitliği ilkesine dayanarak, geliş açısının yansıma açısına eşit olduğu sonucu çıkar. Işının geliş noktasında ortamlar arasındaki arayüze geri getirilen dik çizgi ile aynı düzlemde yer aldıkları kolayca kanıtlanabilir. Bunlar en önemli kanunlarışığın geriye doğru hareketi için de geçerlidir. Enerjinin tersinirliği nedeniyle, yansıyan ışının yolu boyunca yayılan bir ışın, olayın yolu boyunca yansıtılacaktır.
Yansıtıcı cisimlerin özellikleri
Nesnelerin büyük çoğunluğu yalnızca üzerlerine gelen ışık radyasyonunu yansıtır. Ancak bunlar ışık kaynağı değildir. İyi aydınlatılmış gövdeler, yüzeylerinden gelen radyasyon farklı yönlere yansıtılıp dağıldığı için her taraftan mükemmel bir şekilde görülebilir. Bu olaya dağınık (dağınık) yansıma denir. Işık herhangi bir pürüzlü yüzeye çarptığında ortaya çıkar. Vücuttan yansıyan ışının geliş noktasındaki yolunu belirlemek için yüzeye temas eden bir düzlem çizilir. Daha sonra buna bağlı olarak ışınların geliş ve yansıma açıları oluşturulur.
dağınık yansıma
Yalnızca ışık enerjisinin dağınık (yaygın) yansımasının varlığı nedeniyle, ışık yayamayan nesneler arasında ayrım yapabiliriz. Işınların saçılması sıfırsa herhangi bir cisim bizim için kesinlikle görünmez olacaktır.
Işık enerjisinin dağınık yansıması bir kişiye neden olmaz rahatsızlık Gözlerde. Bunun nedeni, ışığın tamamının orijinal ortamına dönmemesidir. Yani radyasyonun yaklaşık %85'i kardan, %75'i beyaz kağıttan ve yalnızca %0,5'i siyah kadifeden yansır. Işık çeşitli pürüzlü yüzeylerden yansıtıldığında ışınlar birbirlerine göre rastgele yönlendirilir. Yüzeylerin ışık ışınlarını ne kadar yansıttığına bağlı olarak mat veya ayna olarak adlandırılır. Ancak bu terimler görecelidir. Aynı yüzeyler aynalanabilir ve matlaştırılabilir. çeşitli uzunluklar olay ışık dalgaları. Işınları eşit şekilde dağıtan bir yüzey farklı taraflar, kesinlikle mat kabul edilir. Doğada neredeyse böyle nesneler bulunmamasına rağmen sırsız porselen, kar ve çizim kağıdı bunlara çok yakındır.
Ayna yansıması
Işık ışınlarının aynasal yansıması, enerji ışınlarının pürüzsüz bir yüzeye belirli bir açıyla düştüğünde tek yönde yansımasıyla diğer türlerden farklıdır. Bu fenomen, ışık ışınları altında ayna kullanan herkese aşinadır. Bu durumda yansıtıcı bir yüzeydir. Diğer organlar da bu kategoriye girer. Optik olarak pürüzsüz olan tüm nesneler, üzerlerindeki homojensizliklerin ve düzensizliklerin boyutları 1 mikrondan küçükse (ışığın dalga boyunu aşmıyorsa) ayna (yansıtıcı) yüzeyler olarak sınıflandırılabilir. Bu tür yüzeylerin tamamı için ışığın yansıma kanunları geçerlidir.
Işığın farklı ayna yüzeylerinden yansıması
Teknolojide sıklıkla kavisli yansıtıcı yüzeye sahip aynalar (küresel aynalar) kullanılır. Bu tür nesneler küresel bir parça şeklindeki gövdelerdir. Işığın bu tür yüzeylerden yansıması durumunda ışınların paralelliği büyük ölçüde ihlal edilmektedir. Bu tür aynaların iki türü vardır:
İçbükey - kürenin bir bölümünün iç yüzeyinden gelen ışığı yansıtır, bunlara toplama denir, çünkü paralel ışık ışınları onlardan yansıdıktan sonra bir noktada toplanır;
Dışbükey - paralel ışınlar yanlara dağılırken dış yüzeyden gelen ışığı yansıtır, bu nedenle dışbükey aynalara saçılma denir.
Işık ışınlarını yansıtma seçenekleri
Yüzeye neredeyse paralel gelen bir ışın yüzeye çok az dokunur ve sonra çok geniş bir açıyla yansıtılır. Daha sonra yüzeye mümkün olduğu kadar yakın, çok alçak bir yörüngede devam eder. Neredeyse dikey olarak düşen bir ışın dar bir açıyla yansıtılır. Bu durumda zaten yansıyan ışının yönü, gelen ışının yoluna yakın olacaktır ve bu da fiziksel yasalarla tamamen tutarlıdır.
Işık kırılması
Yansıma, kırılma ve toplam iç yansıma gibi geometrik optiğin diğer olgularıyla yakından ilişkilidir. Çoğu zaman ışık iki ortam arasındaki sınırdan geçer. Işığın kırılması optik radyasyonun yönündeki bir değişikliktir. Bir ortamdan diğerine geçtiğinde ortaya çıkar. Işığın kırılmasının iki şekli vardır:
Ortam arasındaki sınırdan geçen ışın, yüzeye dik olarak gelen ışından geçen bir düzlemde bulunur;
Gelme ve kırılma açısı birbiriyle ilişkilidir.
Kırılma her zaman ışığın yansımasıyla birlikte olur. Yansıyan ve kırılan ışın demetlerinin enerjilerinin toplamı, gelen ışının enerjisine eşittir. Göreceli yoğunlukları gelen ışına ve geliş açısına bağlıdır. Birçok optik cihazın yapısı ışığın kırılma yasalarına dayanmaktadır.
Yansıyan ve gelen ışınlar, gelme noktasında yansıtıcı yüzeye dik olan bir düzlemde bulunur ve gelme açısı yansıma açısına eşittir.
İnce bir ışık huzmesini yansıtıcı bir yüzeye yönlendirdiğinizi, örneğin bir lazer işaretleyicinin bir aynaya veya cilalı metal yüzeye parlatıldığını hayal edin. Işın böyle bir yüzeyden yansıyacak ve belirli bir yönde daha da yayılacaktır. Yüzeye dik olan açı ( normal) ve ilk ışın denir geliş açısı ve normal ile yansıyan ışın arasındaki açı yansıma açısı. Yansıma kanunu, gelme açısının yansıma açısına eşit olduğunu belirtir. Bu, sezgilerimizin bize söyledikleriyle tamamen tutarlıdır. Yüzeye neredeyse paralel gelen bir ışın, yüzeye çok az dokunacak ve geniş bir açıyla yansıyarak yüzeye yakın alçak bir yörünge boyunca yoluna devam edecektir. Hemen hemen dikey olarak gelen bir ışın ise dar bir açıyla yansıyacak ve yansıyan ışının yönü kanun gereği gelen ışının yönüne yakın olacaktır.
Yansıma yasası, herhangi bir doğa yasası gibi, gözlem ve deneylere dayanarak elde edildi. Aynı zamanda teorik olarak da türetilebilir - resmi olarak Fermat ilkesinin bir sonucudur (ancak bu onun deneysel gerekçesinin önemini ortadan kaldırmaz).
Bu yasadaki kilit nokta, açıların yüzeye dik olarak ölçülmesidir. düşme noktasındaışın. Örneğin düz bir yüzey için düz ayna, bu o kadar önemli değil çünkü ona dik olan her noktada aynı yöne yönlendiriliyor. Bir araba farının veya projektörün ışığı gibi paralel odaklanmış bir ışık sinyali, paralel ışık huzmelerinden oluşan yoğun bir ışın olarak düşünülebilir. Böyle bir ışın düz bir yüzeyden yansıtılırsa ışındaki yansıyan ışınların tümü aynı açıda yansıyacak ve paralel kalacaktır. Bu nedenle düz bir ayna görsel görüntünüzü bozmaz.
Ancak kavisli aynalar da var. Çeşitli geometrik konfigürasyonlar Aynaların yüzeyleri yansıyan görüntüyü farklı şekillerde değiştirerek çeşitli faydalı etkilerin elde edilmesini mümkün kılar. Yansıtıcı bir teleskopun ana içbükey aynası, uzaktaki uzay nesnelerinden gelen ışığın göz merceğinde odaklanmasını mümkün kılar. Otomobilin kavisli dikiz aynası görüş açısını genişletmenize olanak tanıyor. Ve gülme odasındaki çarpık aynalar, kendinizin karmaşık biçimde çarpıtılmış yansımalarına bakarak yürekten eğlenmenize olanak tanır.
Yansıma kanununa yalnızca ışık uymaz. Herhangi bir elektromanyetik dalga (radyo, mikrodalga, X ışınları vb.) tamamen aynı şekilde davranır. Bu nedenle, örneğin, hem radyo teleskoplarının hem de uydu televizyon antenlerinin büyük alıcı antenleri içbükey ayna şeklindedir - gelen paralel ışınları bir noktaya odaklamak için aynı prensibi kullanırlar.
1. Işığın yayılması olgusu üç yasaya dayanmaktadır: Işığın doğrusal yayılım yasası, ışığın yansıması yasası ve ışığın kırılma yasası.
Işığın doğrusal yayılım yasası: ışık homojen bir ortamda düz bir çizgide yayılır. Homojen bir ortam, örneğin hava, su, cam, yağ vb. gibi aynı maddeden oluşan bir ortamdır. İçine bir ışık ışınının küçük bir delikten girdiği karanlık bir odada ışığın doğrusal yayılımını gözlemleyebilirsiniz.
Işığın doğrusal yayılmasının sonucu, ışığın ekranlara, ekranlara ve diğer engellere nüfuz etmemesidir. Ancak engel çok küçükse, örneğin kıl ise, İnce iplik vb., o zaman ışık içinden geçecektir, yani. ışık vermek belirli koşullar
ışık düz bir çizgiden sapar.
Işığın doğrusal yayılması nesnelerdeki gölgelerin oluşumunu açıklar. Şekil 97, ışığın bir nokta kaynaktan yayılmasını göstermektedir.
nokta kaynağı- bu, kendisinden gözlemciye olan mesafeye kıyasla boyutu küçük olan bir kaynaktır. Şekilde ekranda net bir çizginin oluştuğu görülmektedir.
nesne gölgesi.
Şekil 98, genişletilmiş bir kaynaktan gelen ışığın yayılmasını göstermektedir.
Bu durumda ekranda gölge alanı ve yarı gölge alanı oluşur. Gölge- ışığın düşmediği bir alan, kısmi gölge bölgesinde ışık, ışık kaynağının bir kısmından girer.
Gölgenin nasıl oluştuğunu bilerek güneş ve ay tutulmalarını açıklayabiliriz.
2. Işığın yayıldığı ortam homojen değilse; ışık iki ortam arasındaki arayüze düştüğünde ışığın yayılma yönü değişir. İki ortam arasındaki arayüzde üç olay meydana gelir: ışığın ortamlar arasındaki arayüzden yansıması, kırılma ve madde tarafından emilmesi (Şekil 99).
Şekil 99'da AO gelen ışındır, OB yansıyan ışındır, OS kırılan ışındır; açı (\(\alpha \) gelen ışın ile medya arayüzüne dik arasındaki - ışının geliş açısı, yansıyan ışın ile medya arayüzüne dik arasındaki açı \(\beta \) - yansıma açısı, kırılan ışın ile ortamlar arasındaki arayüze dik arasındaki açı \( \gamma \) - kırılma açısı.
Gelme açısı değiştiğinde yansıma açısı da değişir, ancak ışığın yansıması yansıma yasasına uyar:
- Işığın yansıma açısı geliş açısına eşittir\((\beta=\alpha) \) ,
- gelen ve yansıyan ışınlar ile iki ortam arasındaki arayüze kaldırılan dikey aynı düzlemde yer alır.
Işığın yansıması kanunundan, gelen ve yansıyan ışınların tersinir olduğu sonucu çıkar.
Işık pürüzsüz bir yüzeyden yansıyorsa yansımaya aynasal denir. Bu durumda yüzeye paralel ışınlar düşerse yansıyan ışınlar da paralel olacaktır (Şekil 100).
Paralel ışınlar pürüzlü bir yüzeye düşerse yansıyan ışınlar farklı yönlere yönlendirilecektir. Bu yansımaya dağınık veya dağınık denir.
3. Şekil 101 düz aynadaki bir görüntünün yapısını göstermektedir. Deneyim ve düz aynadaki bir nesnenin görüntüsünün yansıma yasasına dayalı olarak oluşturulması:
- düz bir ayna nesnenin doğrudan görüntüsünü verir;
- görüntü konu ile aynı boyutlara sahiptir;
- Nesnenin aynaya olan uzaklığı, aynanın görüntüye olan uzaklığına eşittir.
Yani cisim ve onun görüntüsü aynaya göre simetriktir.
Düz aynada bir cismin görüntüsü hayalidir. Sanal görüntü, gözün oluşturduğu görüntüdür. \(S'\) noktasında ışınların kendisi toplanmaz, devamı olan enerji bu noktaya girmez.
4. Işığın başka bir ortama geçerken yayılma yönünün değişmesine ışığın kırılması denir.
Deneyler, geliş açısı arttıkça kırılma açısının da arttığını göstermektedir. Ayrıca deneylerden, gelme ve kırılma açılarının oranının ortamın optik yoğunluğuna bağlı olduğu sonucu çıkar.
Bir ortamın optik yoğunluğu, ışığın o ortamdaki yayılma hızıyla karakterize edilir. Işığın yayılma hızı ne kadar yüksek olursa ortamın optik yoğunluğu o kadar düşük olur. Bu nedenle, ışığın bu ortamlardaki hızı havadakinden daha düşük olduğundan, havanın optik yoğunluğu camdan, yağlardan vb. daha azdır.
Işığın kırılması olgusu aşağıdaki yasalara uyar:
- ışık optik olarak daha az yoğun bir ortamdan optik olarak daha yoğun bir ortama geçiyorsa, bu durumda kırılma açısı geliş açısından daha küçüktür \((\gamma<\alpha) \) ;
- ışık optik olarak daha yoğun bir ortamdan optik olarak daha az yoğun bir ortama geçerse, o zaman kırılma açısı geliş açısından daha büyüktür \((\gamma>\alpha) \) ;
- gelen ve kırılan ışınlar ile iki ortam arasındaki arayüze kaldırılan dikey aynı düzlemde yer alır.
Işık bir ortamdan diğerine geçerken yoğunluğu bir miktar azalır. Bunun nedeni ışığın ortam tarafından kısmen emilmesidir.
Bölüm 1
1. Şekilde bir nokta ışık kaynağı \(L \) , bir nesne \(K \) ve nesneden gelen gölgenin alındığı bir ekran gösterilmektedir. Nesne ışık kaynağından uzaklaşıp ekrana yaklaştıkça (şekle bakın)
1) gölgenin boyutu azalacak
2) gölgenin boyutu artacak
3) gölge sınırları bulanıklaştırılacak
4) gölge sınırları daha keskin hale gelecek
2. Düz aynadaki bir nesnenin görüntüsünün boyutları
1) daha fazla boyut ders
2) nesnenin boyutuna eşit
3) daha küçük boyutlar ders
4) Cisim ile ayna arasındaki mesafeye bağlı olarak cismin boyutundan daha fazla, eşit veya daha az
3. Düz bir aynanın üzerine bir ışık demeti düşüyor. Gelen ışın ile yansıyan ışın arasındaki açı 30° artırıldı. Ayna ile yansıyan ışın arasındaki açı
1) 30° artırıldı
2) 15° artırıldı
3) 30° azaldı
4) 15° azaldı
4. A, B, C veya D görüntülerinden hangisi aynanın önündeki MN nesnesine karşılık gelir?
1 A
2)B
3)B
4)G
5. Düz aynanın önünde bulunan bir cisim kendisine 5 cm kadar yaklaştırıldığında, cisim ile görüntüsü arasındaki mesafe nasıl değişti?
1) 5 cm artırıldı
2) 5 cm azaldı
3) 10 cm artırıldı
4) 10 cm azaldı
6. Düz bir aynanın önüne yerleştirilen bir nesne, nesne ile görüntüsü arasındaki mesafeyi iki katına çıkaracak şekilde ondan uzaklaştırıldı. Nesne ile ayna arasındaki mesafe kaç kat arttı?
1) 0,5 kez
2) 2 kez
3) 4 kez
4) 8 kez
7. Kırılma açısının geliş açısına eşit olduğu biliniyorsa, ışının su-hava sınırında gelme açısı nedir?
1) 90°
2) 60°
3) 45°
4) 0°
8. Bir ışık huzmesi camdan havaya geçerek iki ortam arasındaki arayüzde kırılır. 1-4 yönlerinden hangisi kırılan ışına karşılık gelir?
1) 1
2) 2
3) 3
4) 4
9. Işık, yağdan havaya doğru yayılır ve bu ortamlar arasındaki arayüzde kırılır. Hangi şekil gelen ve kırılan ışınları doğru şekilde temsil eder?
10. İki ortam arasındaki arayüze bir ışık huzmesi düşüyor. Işığın ikinci ortamdaki hızı
1) ışığın birinci ortamdaki hızına eşit
2) Birinci ortamdaki ışık hızından daha fazla
3) Birinci ortamdaki ışığın hızından daha az
4) bir ışın kullanarak doğru bir sonuç vermek imkansızdır
11. İlk sütundaki her örnek için, ikinci sütundan karşılık gelen fiziksel olayı seçin. Seçilen sayıları tabloya karşılık gelen harflerin altına yazın.
DOĞAL OLAYLAR
A) suyun "aynasında" kıyıda duran ağaçların görüntüsü
B) Gölün dibindeki taşın konumunda gözle görülür bir değişiklik
B) dağlarda yankı
FİZİKSEL OLGULAR
1) ışık yansıması
2) ışığın kırılması
3) ışık dağılımı
4) ses dalgalarının yansıması
5) ses dalgalarının kırılması
12. Aşağıdaki ifadelerden doğru olanlarını seçip numaralarını tabloya yazınız.
1) iki bitişik ortamın optik yoğunluğu aynıysa kırılma açısı geliş açısına eşittir
2) daha daha fazla gösterge ortamın kırılması, içindeki ışığın hızı ne kadar büyük olursa
3) toplam iç yansıma, ışık optik olarak daha yoğun bir ortamdan optik olarak daha az yoğun bir ortama geçtiğinde meydana gelir
4) kırılma açısı her zaman gelme açısından küçüktür
5) kırılma açısı her zaman gelme açısına eşittir
Yanıtlar
yüzey ışık ışını (Şekil 3.1) ('vecS_1' - gelen ışın boyunca yönlendirilen vektör). Işının düzleme dayandığı 'O' noktasında düzlemi oluştururuz harici normal "vecN" (yani dik) ve son olarak "vecS_1" ışını ve normal "vecN" aracılığıyla "P" düzlemini çizin. Bu uçağın adı geliş düzlemi. Seçtiğimiz yüzey hangi maddeden oluşuyorsa, gelen ışınımın bir kısmı yansıtılacaktır. Yansıyan ışın 'vecS_2' hangi yöne gidecek?
Geliş düzleminden örneğin sağa veya sola sapması garip olurdu: sonuçta bu düzlemin her iki tarafındaki uzayın özellikleri aynıdır. Neyse ki bu gerçekleşmez.
'VecS_1' ışını ile dış normal 'vecN' arasında kalan dar açıya geliş açısı denir. Bu köşeyi `varphi_1` sembolüyle gösterelim. Yansıyan ışın 'vecS_2' ile normalin (buna 'varphi_2' diyelim) oluşturduğu keskin açıya yansıma açısı denir. Çok sayıda gözlem ve ölçüm, aşağıdaki geometrik optik varsayımını formüle etmemizi sağlar:
Varsayım 3
Gelen ışın 'vecS_1', normal 'vecN' ve yansıyan ışın 'vecS_2' her zaman gelme düzlemi adı verilen aynı düzlemde bulunur. Yansıma açısı geliş açısına eşittir, yani.
`varphi_2=varphi_1`. (3.1)
Bir tanım daha verelim. Düz bir aynaya gelen ışın ile aynadan yansıyan ışının devamı ile oluşan delta açısına sapma açısı adı verilecektir. Sapma açısı her zaman "180^@" değerinden küçük veya ona eşittir. Sapma açısı kavramı çok daha geniş yorumlanabilir. Bundan sonra buna, keyfi bir optik sisteme giren ışın ile bu sistemden çıkan ışının devamı ile oluşan açı adını vereceğiz.
Düzlem aynaya gelen ışının sapma açısını belirleyin. Geliş açısı `varphi_1=30^@`.
Gelen ve yansıyan ışınların oluşturduğu 'alfa' açısı, gelme ve yansıma açılarının toplamına eşittir yani 'alfa=60^@'. 'Alfa' ve 'delta' açıları bitişiktir. Buradan,
'delta=180^@-60^@=120^@'.
Üzerine gelen radyasyonun hemen hemen tamamını yansıtan pürüzsüz bir yüzeye aynasal yüzey denir. Bu şu soruyu akla getiriyor: Neden "her şey" değil de "neredeyse her şey"? Cevap basit: mükemmel aynalar doğada oluşmaz. Örneğin günlük hayatta karşılaştığınız aynalar gelen ışığın %90'a kadarını yansıtır, geri kalan %10'u ise kısmen geçirir ve kısmen emer.
Modern lazerler, radyasyonun "%99"una kadar ve hatta daha fazlasını yansıtan aynalar kullanır (her ne kadar spektrumun oldukça dar bir bölgesinde olsa da, bunun hakkında 11. sınıftayken konuşacağız). Bu tür aynaların üretimi için bir bütün bilimsel teori ve özel üretim düzenledi.
Saf temiz su ayrıca radyasyon olayının bir kısmını yüzeyine yansıtır. Işık yüzeye normal boyunca düştüğünde, gelen ışınımın enerjisinin %2'sinden biraz daha azı yansıtılır. Geliş açısı arttıkça yansıyan ışınım oranı da artar. '90^@'ye yakın bir geliş açısında ( kayan düşüş), gelen enerjinin neredeyse tamamı "%100" yansıtılır.
Kısaca bir soruya daha değinelim. Mükemmel pürüzsüz yüzeyler yoktur. Yeterli olduğunda yüksek büyütme Aynanın yüzeyinde, düzlemi ayna düzlemine göre eğimli olan mikro çatlakları, talaşları, düzensizlikleri görebilirsiniz. Düzensizlikler ne kadar fazla olursa, nesnelerin aynadaki yansıması da o kadar donuk görünür. Beyaz yazı kağıdının yüzeyi mikroskobik düzensizliklerle o kadar yoğun beneklerle kaplı ki pratikte hiçbir görüntü vermiyor. aynasal yansıma. Böyle bir yüzeyin yansıttığı söylenir dağınık yani kağıt yüzeyindeki farklı küçük alanlar ışığı farklı yönlerde yansıtır. Ancak böyle bir yüzey açıkça görülebilir. farklı yerler. Genel olarak çoğu nesne ışığı dağınık olarak yansıtır. Yaygın yansıtıcı yüzeyler ekran olarak kullanılır.
Ancak kağıttan ayna görüntüsü elde etmek mümkündür. parlak nesneler. Bunu yapmak için kağıdın yüzeyine neredeyse yüzeyi boyunca bakmanız gerekir. Parlayan bir ampulün veya Güneşin yansımasını gözlemlemek en iyisidir. Bu deneyi yapın!
 |
Düz aynada bir 'S' noktasının görüntüsünü oluştururken, en azından iki keyfi ışın. Yapım tekniği resimde açıkça görülmektedir. 3.2. Pratik açıdan bakıldığında, ışınlardan birinin (şekilde 1. ışındır) ayna düzlemine normal boyunca bırakılması uygundur.
Yansıyan ışınların kesişmesi sonucu elde edilen bir nesnenin görüntüsünü çağırmak gelenekseldir. geçerli ve bu ışınların devamlarının zihinsel olarak çaprazlanmasıyla elde edilen görüntü ters yön, - hayali. Dolayısıyla, 'S_1', 'S' kaynağının düz bir aynadaki sanal görüntüsüdür (Şekil 3.2).
Örnek 3.1
 |
Ampul masa lambası masa yüzeyinden 'l_1=0,6' m, tavandan ise 'L_2=1,8' m uzaklıkta bulunmaktadır. Bir ampulün filamanı bir nokta ışık kaynağı olarak düşünülebilir. Masanın üzerinde kenarları '5' cm, '6' cm ve '7' cm olan üçgen şeklinde düz bir ayna parçası bulunmaktadır (Şekil 3.3).
1) Aynanın verdiği ampul filamanının görüntüsü tavandan ne kadar uzaktadır?
2) Tavandaki ayna parçasından elde edilen "tavşan"ın şeklini ve boyutlarını bulunuz (MIPT, 1996).
Görevin anlamını açıklayan bir çizim yapalım (Şekil 3.3). İki şeye dikkat edin:
a) ayna, masanın üzerinde, lambadan isteğe bağlı bir mesafede bulunur;
b) görüntü, aynanın düzlemiyle çakışan düzlemden "yansıyan" herhangi bir ışın kullanılarak oluşturulabilir (örneğin, "3^" ve "4^" ışınları). `SC=CS_1` yani `L_3=L_1` olduğunu göstermek kolaydır. Bu nedenle mesafe
`x=2L_1+L_2=>x=2*0,6+1,8=3` m.
"Tavşanın" şeklini ve boyutunu belirlemek için, "S_1" görüntüsünden "yayılan" ışınları dikkate almak uygundur. Aynanın düzlemi ile tavan paralel olduğundan "tavşanın" şekli aynaya benzeyecektir. Benzerlik katsayısını bulalım. Aynanın kenar uzunluğu 'h' ise ve ona karşılık gelen "tavşan" tarafının uzunluğu da "H" ise orantıyı yazabilirsiniz:
`h/H=L_3/x=(0,6 "m")/(3 "m")=1/5=>H=5h`.
Böylece "tavşan"ın kenar uzunlukları sırasıyla "25" cm, "30" cm ve "35" cm olur.
Örnek 3.2
Birinci odada masanın üzerinde bir çiçek (F) ve kapının yanındaki duvarda (D) bir ayna asılıdır. Malvina `(G)` yan odadadır (Şekil 3.4). Doğru ifadeyi seçin.
A. Malvina bulunduğu yerden aynadaki "(F)" çiçeğinin hayali görüntüsünü göremiyor.
B. Malvina bulunduğu yerden aynadaki görüntüsünü görebiliyor.
S. Malvina bulunduğu yerden aynadaki "(F)" çiçeğinin gerçek görüntüsünü göremiyor.
Açıklayıcı bir çizim yapalım (Şekil 3.5). Bunu yapmak için bir çiçeğin 'F^'' görüntüsünü oluşturacağız. Bu hayali olacaktır.
'F^"G' düz çizgisi engellerle kapatılmadığından Malvina, '(F^")' çiçeğinin hayali görüntüsünü görebilir. Yani A cevabı doğru değil. Kendi imajını göremiyor. Yani B cevabı da geçerli değil. Çiçeğin görüntüsü hayali olduğundan Malvina çiçeğin gerçek görüntüsünü göremez.
Doğru cevap B'dir.
Etrafınızdaki nesnelerin çoğu (evler, ağaçlar, sınıf arkadaşlarınız vb.) ışık kaynağı değildir. Ama onları görüyorsunuz. "Neden öyle?" Sorusunun cevabı bu paragrafta bulacaksınız.
Pirinç. 11.1. Işık kaynağı olmadığında hiçbir şey görülemez. Bir ışık kaynağı varsa sadece kaynağın kendisini değil, kaynaktan gelen ışığı yansıtan nesneleri de görürüz.
Neden ışık kaynağı olmayan cisimleri gördüğümüzü öğrenmek
Işığın homojen şeffaf bir ortamda düz bir çizgide yayıldığını zaten biliyorsunuz.
Peki ışık ışınının yolunda bir cisim varsa ne olur? Işığın bir kısmı şeffafsa vücuttan geçebilir, bir kısmı emilir ve bir kısmı vücuttan yansıtılır. Yansıyan ışınların bir kısmı gözümüze çarpacak ve bu cismi göreceğiz (Şekil 11.1).
Işık yansıması yasalarının oluşturulması
Işık yansıması yasalarını oluşturmak için özel bir cihaz (optik yıkayıcı*) kullanacağız. Çamaşır makinesinin ortasına bir ayna yerleştirip ona dar bir ışık huzmesi yönlendiriyoruz, böylece çamaşır makinesinin yüzeyinde ışık şeridi oluşmasını sağlıyoruz. Aynadan yansıyan ışık huzmesinin aynı zamanda yıkayıcının yüzeyinde de bir ışık şeridi verdiğini görüyoruz (bkz. Şekil 11.2).
Gelen ışık ışınının yönü CO ışını tarafından ayarlanacaktır (Şekil 11.2). Bu ışına gelen ışın denir. Yansıyan ışık ışınının yönü ışın OK tarafından ayarlanacaktır. Bu ışına yansıyan ışın denir.
Işının geliş noktasından itibaren aynanın yüzeyine dik bir OB çiziyoruz. Gelen ışının, yansıyan ışının ve dikin aynı düzlemde - yıkayıcı yüzeyinin düzleminde - uzanmasına dikkat edelim.
Gelen ışın ile geliş noktasından çizilen dik arasındaki α açısına geliş açısı denir; Yansıyan ışın ile verilen dik arasındaki β açısına yansıma açısı denir.
α ve β açılarını ölçerek bunların eşit olduğunu doğrulayabiliriz.
Işık kaynağını diskin kenarı boyunca hareket ettirirseniz, ışık ışınının geliş açısı değişecek ve buna göre yansıma açısı da değişecek ve her seferinde ışığın geliş açısı ile yansıma açısı eşit olacaktır. (Şekil 11.3). Böylece ışık yansıması yasalarını oluşturduk:
Pirinç. 11.3. Işığın geliş açısı değiştikçe yansıma açısı da değişir. Yansıma açısı her zaman gelme açısına eşittir
Pirinç. 11.5. Işık ışınlarının tersinirliğinin gösterilmesi: yansıyan ışın, gelen ışının yolunu takip eder
pirinç. 11.6. Aynaya yaklaştığımızda onda “ikilimizi” görüyoruz. Tabii ki orada "çift" yok - aynada yansımamızı görüyoruz
1. Gelen ışın, yansıyan ışın ve ışının geliş noktasından çizilen yansıma yüzeyine dik aynı düzlemde yer alır.
2. Yansıma açısı geliş açısına eşittir: β = α.
Işığın yansımasının yasaları, antik Yunan bilim adamı Öklid tarafından MÖ 3. yüzyılın başlarında oluşturuldu. M.Ö e.
Profesör aynayı hangi yöne çevirmeli? güneş ışını»çocuğa vurdunuz mu (Şekil 11.4)?
Optik bir yıkayıcı üzerindeki bir ayna kullanılarak, ışık ışınlarının tersinirliği de gösterilebilir: eğer gelen ışın, yansıyan ışının yolu boyunca yönlendirilirse, o zaman yansıyan ışın ışın gidecek düşen kişinin yolu boyunca (Şekil 11.5).
Görüntüyü düz bir aynada inceliyoruz
Düz aynada görüntünün nasıl oluşturulduğunu düşünün (Şekil 11.6).
Bir nokta ışık kaynağından (S) ıraksak bir ışık ışınının düz bir aynanın yüzeyine düşmesine izin verin. Bu ışından SA, SB ve SC ışınlarını seçiyoruz. Işık yansıması yasalarını kullanarak yansıyan ışınları LL b BB 1 ve CC 1'i oluşturuyoruz (Şekil 11.7, a). Bu ışınlar farklı bir ışın şeklinde gidecektir. Bunları ters yönde (aynanın arkasında) uzatırsanız, hepsi bir noktada kesişecektir - aynanın arkasında bulunan S 1.
Aynadan yansıyan ışınların bir kısmı gözünüze girerse, gerçekte S 1 noktasında ışık kaynağı olmamasına rağmen, yansıyan ışınlar S 1 noktasından çıkıyormuş gibi görünecektir. Bu nedenle S 1 noktasına S noktasının sanal görüntüsü denir. Düz bir ayna her zaman sanal bir görüntü verir.
Nesnenin ve görüntüsünün aynaya göre nasıl konumlandığını öğrenin. Bunu yapmak için geometriye dönüyoruz. Örneğin, bir aynaya düşen ve ondan yansıyan bir SC ışınını düşünün (Şekil 11.7, b).
Şekilden Δ SOC = Δ S 1 OC'nin ortak bir CO kenarına sahip ve şuna eşit dik üçgenler olduğunu görüyoruz: keskin köşeler(çünkü ışığın yansıması yasasına göre α = β). Üçgenlerin eşitliğinden SO \u003d S 1 O'ya sahibiz, yani S noktası ve S 1 görüntüsü düz bir aynanın yüzeyine göre simetriktir.
Aynı şey uzatılmış bir nesnenin görüntüsü için de söylenebilir: nesne ve onun görüntüsü düz bir aynanın yüzeyine göre simetriktir.
Yani, yükledik Genel özellikleri Düz aynalardaki görüntüler.
1. Düz ayna, bir nesnenin sanal görüntüsünü verir.
2. Düz aynadaki bir nesnenin görüntüsü ve nesnenin kendisi aynanın yüzeyine göre simetriktir ve bu şu anlama gelir:
1) nesnenin görüntüsünün boyutu nesnenin kendisine eşittir;
2) nesnenin görüntüsü aynanın yüzeyinden nesnenin kendisiyle aynı mesafede bulunur;
3) Nesne üzerindeki nokta ile görüntüdeki karşılık gelen noktayı birleştiren doğru parçası aynanın yüzeyine diktir.
Işığın aynasal ve dağınık yansıması arasındaki farkı ayırt edin
Akşam odadaki ışık yandığında görüntümüzü görebiliriz. pencere camı. Ancak perdeler çekildiğinde görüntü kaybolur: Kumaş üzerinde görüntümüzü görmeyeceğiz. Ve neden? Bu sorunun cevabı en az iki fiziksel olayla ilgilidir.
Bu türden ilk fiziksel olay ışığın yansımasıdır. Bir görüntünün ortaya çıkması için ışığın yüzeyden aynasal olarak yansıtılması gerekir: S noktasal kaynağından gelen ışığın aynasal yansımasından sonra, yansıyan ışınların devamı bir S 1 noktasında kesişecektir. S noktasının görüntüsü (Şekil 11.8, a). Böyle bir yansıma ancak çok düzgün yüzeylerde mümkündür. Bunlara ayna yüzeyleri denir. Alışılmış aynaya ek olarak ayna yüzeylerine örnek olarak cam, cilalı mobilyalar, sakin su yüzeyi vb. verilebilir (Şekil 11.8, b, c).
Işık pürüzlü bir yüzeyden yansıyorsa, böyle bir yansımaya dağınık (yaygın) denir (Şekil 11.9). Bu durumda yansıyan ışınlar farklı yönlerde yayılır (bu nedenle aydınlatılan nesneyi herhangi bir yönden görürüz). Işığı saçan yüzeylerin ayna yüzeylerden çok daha fazla olduğu açıktır.
Etrafınıza bakın ve ışığı dağınık bir şekilde yansıtan en az on yüzeyi adlandırın.
Pirinç. 11.8. Işığın speküler yansıması, ışığın pürüzsüz bir yüzeyden yansımasıdır.
Pirinç. 11.9. Işığın dağınık (yaygın) yansıması, ışığın pürüzlü bir yüzeyden yansımasıdır.
Bir görüntüyü görme yeteneğini etkileyen ikinci fiziksel olay, ışığın emilmesidir. Sonuçta ışık yalnızca oradan yansımaz fiziksel bedenler ama aynı zamanda onlar tarafından da emilir. En iyi ışık reflektörleri aynalardır: gelen ışığın %95'ine kadar yansıtabilirler. Bedenler ışığın iyi yansıtıcılarıdır. Beyaz renk ancak siyah yüzey, üzerine düşen ışığın neredeyse tamamını emer.
Sonbaharda kar yağdığında geceler çok daha hafif olur. Neden? Sorunları çözmeyi öğrenme
Görev. Şek. Şekil 1, BC nesnesini ve NM aynasını şematik olarak göstermektedir. BC nesnesinin görüntüsünün tamamen görülebildiği alanı grafiksel olarak bulun.
Analiz fiziksel sorun. Aynada bir cismin belirli bir noktasının görüntüsünü görebilmek için, bu noktadan aynaya düşen ışınların en azından bir kısmının gözlemcinin gözüne yansıması gerekir. Açıktır ki, cismin uç noktalarından çıkan ışınlar göze yansıyorsa, o zaman cismin tüm noktalarından çıkan ışınların da göze yansıdığı açıktır.
Çözüm, sonuçların analizi
1. B 1 noktasını - B noktasının düz aynadaki görüntüsünü - oluşturalım (Şekil 2, a). Aynanın yüzeyi ve aynanın uç noktalarından yansıyan ışınlarla sınırlanan alan, aynadaki B noktasının B1 görüntüsünün görülebildiği alan olacaktır.
2. C noktasının C1 görüntüsünü benzer şekilde oluşturduktan sonra aynadaki görüş alanını belirleriz (Şekil 2, b).
3. Gözlemci tüm nesnenin görüntüsünü ancak her iki görüntüyü de veren ışınlar - B 1 ve C 1 (Şekil 2, c) gözüne girerse görebilir. Bu nedenle, Şekil 2'de vurgulanan alan. Turuncu renkli 2, nesnenin görüntüsünün tamamen görülebildiği alandır.
Elde edilen sonucu analiz edin, bir kez daha Şekil 2'yi düşünün. 2 sorunu çözer ve düz aynada bir nesnenin görüş alanını bulmanın daha kolay bir yolunu sunar. Çeşitli nesnelerin görüş alanını iki şekilde çizerek varsayımlarınızı kontrol edin.
Özetliyor
Görünen tüm cisimler ışığı yansıtır. Işık yansıtıldığında, ışık yansımasının iki yasası yerine getirilir: 1) gelen ışın, yansıyan ışın ve ışının geliş noktasından çizilen yansıma yüzeyine dik aynı düzlemde bulunur; 2) yansıma açısı geliş açısına eşittir.
Düz aynadaki bir nesnenin görüntüsü hayalidir, boyut olarak nesnenin kendisine eşittir ve aynadan nesnenin kendisiyle aynı uzaklıkta bulunur.
Işığın aynasal ve dağınık yansımalarını ayırt edin. Aynasal yansıma durumunda, yansıtıcı bir yüzeyde bir nesnenin sanal görüntüsünü görebiliriz; dağınık yansıma durumunda görüntü oluşmaz.
Kontrol soruları
1. Çevremizdeki cisimleri neden görüyoruz? 2. Gelme açısı hangi açıya denir? yansıma açısı? 3. Işık yansıması yasalarını formüle edin. 4. Işık yansıması yasalarının geçerliliğini doğrulamak için hangi cihaz kullanılabilir? 5. Işık ışınlarının tersinirlik özelliği nedir? 6. Hangi durumda görüntüye hayali denir? 7. Bir nesnenin düz aynadaki görüntüsünü tanımlayınız. 8. Işığın dağınık yansımasının aynasal yansımadan farkı nedir?
Egzersiz numarası 11
1. Bir kız düz aynadan 1,5 m uzakta duruyor. Yansıması kızdan ne kadar uzakta? Bunu açıkla.
2. Otomobilin sürücüsü dikiz aynasına baktığında bir yolcunun arabada oturduğunu gördü. arka koltuk. Şu anda aynı aynaya bakan yolcu sürücüyü görebilir mi?
3. Resmi aktarın. 1'i bir deftere yazın, her durum için bir gelen (veya yansıyan) ışın oluşturun. Gelme ve yansıma açılarını etiketleyin.
4. Gelen ışın ile yansıyan ışın arasındaki açı 80°'dir. Işının geliş açısı nedir?
5. Nesne düz aynaya 30 cm uzaklıktaydı. Daha sonra nesne aynanın yüzeyine dik ve ona 15 cm paralel olacak şekilde aynadan 10 cm uzaklaştırıldı. Nesne ile yansıması arasındaki mesafe ne kadardı? Ne oldu?
6. Ayna mağazasının vitrinine doğru 4 km/saat hızla ilerliyorsunuz. Yansımanız size ne kadar hızlı yaklaşıyor? 2 m yürüdüğünüzde yansımanızla aranızdaki mesafe ne kadar azalır?
7. Güneş ışını Gölün yüzeyinden yansıdı. Gelen ışın ile ufuk arasındaki açı, gelen ışın ile yansıyan ışın arasındaki açının iki katıdır. Işının geliş açısı nedir?
8. Kız, duvarda hafif bir açıyla asılı olan aynaya bakıyor (Şek. 2).
1) Kızın aynadaki yansımasını oluşturun.
2) Kızın vücudunun hangi bölümünü gördüğünü grafiksel olarak bulun; kızın kendisini tamamen gördüğü alan.
3) Ayna yavaş yavaş opak bir ekranla kaplanırsa ne gibi değişiklikler gözlemlenir?
9. Geceleri araba farlarının ışığında sürücüye kaldırımda bir su birikintisi görünüyor karanlık nokta daha hafif bir yol arka planında. Neden?
10. Şek. Şekil 3, çalışması ışığın doğrusal yayılmasına dayanan bir cihaz olan periskoptaki ışınların yolunu göstermektedir. Bu cihazın nasıl çalıştığını açıklayın. Avantajlardan yararlanın ek kaynaklar bilgileri ve nerede kullanıldığını öğrenin.
LABORATUVAR #3
Ders. Düz ayna kullanılarak ışığın yansımasının incelenmesi.
Amaç: Işığın yansıması yasalarını deneysel olarak kontrol etmek.
ekipman: bir ışık kaynağı (bir stand üzerinde bir mum veya bir elektrik lambası), düz bir ayna, yarıklı bir ekran, birkaç boş beyaz kağıt, bir cetvel, bir iletki, bir kalem.
çalışma talimatları
deney için hazırlık
1. İşe başlamadan önce şunları unutmayın: 1) cam nesnelerle çalışırken güvenlik gereksinimleri; 2) ışığın yansıma yasaları.
2. Deney düzeneğini kurun (Şekil 1). Bunun için:
1) ekranı beyaz bir kağıda yuvalı olarak takın;
2) ışık kaynağını hareket ettirerek kağıt üzerinde bir ışık şeridi elde edin;
3) düz bir aynayı ışık şeridine belirli bir açıyla ve kağıt yaprağına dik olacak şekilde yerleştirin, böylece yansıyan ışık huzmesi de kağıt üzerinde açıkça görülebilen bir şerit verir.
Deney
Güvenlik talimatlarına kesinlikle uyun (ders kitabının ön sayfasına bakın).
1. İyi bilenmiş bir kalemle kağıdın üzerine ayna boyunca bir çizgi çizin.
2. Bir kağıda üç nokta koyun: birincisi gelen ışık ışınının ortası, ikincisi yansıyan ışık ışınının ortası, üçüncüsü ışık ışınının aynaya çarptığı yer. ayna (Şek. 2).
3. Yukarıdaki adımları birkaç kez daha tekrarlayın ( farklı sayfalar kağıt), aynayı altına yerleştirerek farklı açılar bir olay ışık huzmesine.
4. Ayna ile kağıt arasındaki açıyı değiştirerek bu durumda yansıyan ışık ışınını görmeyeceğinizden emin olun.
Deney sonuçlarının işlenmesi
Her deneyim için:
1) ışın olayını ayna ve yansıyan ışın üzerine oluşturun;
2) ışının geliş noktası boyunca ayna boyunca çizilen çizgiye dik bir çizgi çizin;
3) Işığın geliş açısını (α) ve yansıma açısını (β) etiketleyin ve ölçün. Ölçüm sonuçlarını tabloya girin.
Deneyin analizi ve sonuçları
Deneyi ve sonuçlarını analiz edin. Aşağıdakileri gösteren bir sonuca varın: 1) ışık ışınının geliş açısı ile ayarladığınız yansıma açısı arasındaki oran nedir; 2) deney sonuçlarının kesinlikle doğru olup olmadığı ve değilse hatanın sebepleri nelerdir?
yaratıcı görev
Şek. 3, düz bir ayna kullanarak bir odanın yüksekliğini belirlemek için bir deney yapmak için bir plan düşünün ve yazın; gerekli ekipmanı belirtin.
Mümkünse deneme yapın.
"Yıldızlı" görev
Yükleniyor...
