MÖ 300 yıllarına kadar uzanan. e.
Yansıma kanunları. Fresnel formülleri
Işık yansıması yasası - yansıtıcı (ayna) bir yüzeyle karşılaşmanın bir sonucu olarak ışık huzmesinin yönünde bir değişiklik oluşturur: gelen ve yansıyan ışınlar, yansıtma yüzeyinin normali ile aynı düzlemde bulunur. Bu normal, ışınlar arasındaki açıyı iki eşit parçaya böler. Yaygın olarak kullanılan ancak daha az doğru olan "geliş açısı yansıma açısına eşittir" formülasyonu, ışının tam yansıma yönünü göstermez. Ancak, şuna benziyor:
Bu yasa, Fermat ilkesinin yansıtıcı bir yüzeye uygulanmasının bir sonucudur ve geometrik optiğin tüm yasaları gibi dalga optiğinden türetilmiştir. Yasa sadece mükemmel şekilde yansıtan yüzeyler için değil, aynı zamanda ışığı kısmen yansıtan iki ortamın sınırı için de geçerlidir. Bu durumda ışığın kırılma yasasının yanı sıra yansıyan ışığın şiddeti hakkında bir şey söylemez.
yansıma mekanizması
Bir elektromanyetik dalga iletken bir yüzeye çarptığında, elektromanyetik alanı bu etkiyi telafi etme eğiliminde olan ve ışığın neredeyse tamamen yansımasına yol açan bir akım ortaya çıkar.
yansıma türleri
Işığın yansıması olabilir ayna(yani, aynalar kullanılırken gözlemlendiği gibi) veya yaygın(bu durumda yansıma sırasında nesneden gelen ışınların yolu korunmaz, sadece ışık akısının enerji bileşeni korunur) yüzeyin doğasına bağlı olarak.
Ayna O. s. gelen ve yansıyan ışınların konumları arasında belirli bir ilişki vardır: 1) yansıyan ışın, gelen ışından geçen bir düzlemde ve yansıtan yüzeyin normalinde bulunur; 2) yansıma açısı geliş açısına j eşittir. Yansıtılan ışığın yoğunluğu (yansıma katsayısı ile karakterize edilir), j'ye ve gelen ışın demetinin polarizasyonuna (bkz. Işığın polarizasyonu) ve ayrıca 2. ve 1. medya. Nicel olarak, bu bağımlılık (yansıtıcı bir ortam için - bir dielektrik için) Fresnel formülleri ile ifade edilir. Bunlardan, özellikle, ışık yüzeye normal boyunca geldiğinde, yansıma katsayısının gelen ışının polarizasyonuna bağlı olmadığı ve şuna eşit olduğu sonucu çıkar:
(n2 - n1)²/(n2 + n1)²
Havadan veya camdan arayüzlerine normal bir düşme gibi çok önemli özel bir durumda (nair "1.0; nst = 1.5)," %4'tür.
Yansıtılan ışık polarizasyonunun doğası j ile değişir ve geliş düzlemine paralel (p-bileşeni) ve dik (s-bileşeni) polarize edilmiş gelen ışık bileşenleri için farklıdır. Polarizasyon düzlemi altında, her zamanki gibi, ışık dalgasının elektrik vektörünün salınım düzlemi anlaşılmaktadır. Brewster açısı olarak adlandırılan j açılarında (Brewster yasasına bakın), yansıyan ışık geliş düzlemine dik olarak tamamen polarize olur (gelen ışığın p bileşeni, yansıtıcı ortama tamamen kırılır; eğer bu ortam güçlüyse ışığı emer, sonra kırılan p-bileşeni çok küçük bir şekilde ortama geçer). Aynanın bu özelliği O. ile. bir dizi polarizasyon cihazında kullanılır. Brewster açısından daha büyük olan j için, dielektriklerden gelen yansıma katsayısı, gelen ışığın polarizasyonundan bağımsız olarak, artan j ile birlikte artar ve sınırda 1'e yönelir. Speküler optik yansıma ile, Fresnel'in formüllerinden açıkça görüldüğü gibi, yansıyan ışığın fazı Genel dava aniden değişir. j = 0 ise (ışık normal olarak arayüze gelir), o zaman n2 > n1 için yansıyan dalganın fazı p kadar kaydırılır, n2 için< n1 - остаётся неизменной. Сдвиг фазы при О. с. в случае j ¹ 0 может быть различен для р- и s-составляющих падающего света в зависимости от того, больше или меньше j угла Брюстера, а также от соотношения n2 и n1. О. с. от поверхности оптически менее плотной среды (n2 < n1) при sin j ³ n2 / n1 является полным внутренним отражением, при котором вся энергия падающего пучка лучей возвращается в 1-ю среду. Зеркальное О. с. от поверхностей сильно отражающих сред (например, металлов) описывается формулами, подобными формулам Френеля, с тем (правда, весьма существенным) изменением, что n2 становится комплексной величиной, мнимая часть которой характеризует поглощение падающего света.
Yansıtıcı bir ortamdaki absorpsiyon, Brewster açısının olmamasına ve yansıma katsayısının daha yüksek (dielektriklere kıyasla) değerlerine yol açar - normal olayda bile% 90'ı geçebilir (bu, pürüzsüz metal ve metalize yüzeylerin yaygın kullanımını açıklar. Aynalar) Polarizasyon özellikleri de soğurucu ortamdan yansıyan ışık dalgalarında farklılık gösterir (gelen dalgaların p- ve s-bileşenlerinin diğer faz kaymalarından dolayı). Yansıtılan ışığın polarizasyonunun doğası, yansıtan ortamın parametrelerine o kadar duyarlıdır ki, metalleri incelemek için çok sayıda optik yöntem bu olguya dayanmaktadır.
ile yaygın O. - dağılımı pürüzlü yüzey Tüm olası yönlerde 2. ortam. Yansıtılan radyasyon akısının mekansal dağılımı ve yoğunluğu farklı özel durumlar ve düzensizliklerin boyutları ile l arasındaki oran, düzensizliklerin yüzey üzerindeki dağılımı, aydınlatma koşulları ve yansıtıcı ortamın özellikleri ile belirlenir. Doğada kesinlikle karşılanmayan dağınık olarak yansıyan ışığın uzamsal dağılımının sınırlayıcı durumu Lambert yasası ile tanımlanır. ile yaygın O. iç yapısı homojen olmayan ortamlardan da gözlenir, bu da ortamın hacminde ışığın saçılmasına ve bir kısmının 1. ortama geri dönmesine neden olur. Diffüz O. desenleri ile. bu tür ortamlardan, içlerindeki ışığın tekli ve çoklu saçılma işlemlerinin doğası tarafından belirlenir. Işığın hem soğurulması hem de saçılması algılanabilir güçlü bağımlılık l'den Bunun sonucu, (beyaz ışıkla aydınlatıldığında) görsel olarak cisimlerin rengi olarak algılanan dağınık şekilde yansıyan ışığın spektral bileşimindeki bir değişikliktir.
Toplam iç yansıma
Geliş açısı arttıkça Ben, kırılma açısı da artarken, yansıyan ışının yoğunluğu artar ve kırılan ışının yoğunluğu azalır (toplamları gelen ışının yoğunluğuna eşittir). bir değerde Ben = Ben k köşe R\u003d π / 2, kırılan ışının yoğunluğu sıfıra eşit olacak, tüm ışık yansıtılacaktır. Açının daha da artmasıyla Ben > Ben k kırılan ışın olmayacak, ışığın toplam yansıması olacak.
Toplam yansımanın başladığı kritik geliş açısının değerini buluruz, kırılma yasasına koyarız R= π / 2, sonra günah R= 1 şu anlama gelir:
günah Ben k = N 2 / N 1Dağınık ışık saçılımı
θ ben = θ r .
Gelme açısı yansıma açısına eşittir
Köşe reflektörün çalışma prensibi
Wikimedia Vakfı. 2010
Aynanın diğer tarafında gördüğümüz görüntünün ışınların kendileri tarafından değil, zihinsel devamı ile oluşturulduğuna dikkat edilmelidir. Böyle bir görüntü denir hayali. Gözle görülebilir ama ışınlarla değil, zihinsel devamlarıyla yaratıldığı için ekranda elde etmek imkansızdır.
Yansıtırken, ışığın en kısa yayılma süresi ilkesi de gözetilir. Işığın gözlemcinin gözüne yansıdıktan sonra gelebilmesi için, ışığın tam olarak yansıma yasasının gösterdiği şekilde gelmesi gerekir. Işığın yolunda harcayacağı bir yol boyunca yayılarak olur. en az zaman olası tüm seçeneklerden.
ışığın kırılma yasası
Bildiğimiz gibi, ışık sadece boşlukta değil, diğer şeffaf ortamlarda da yayılabilir. Bu durumda, ışık yaşayacak refraksiyon. Daha az yoğun bir ortamdan daha yoğun bir ortama geçerken, kırılma sırasında ışık ışını geliş noktasına çizilen dikeye bastırılır ve daha yoğun bir ortamdan daha az yoğun olana geçerken tam tersi: sapar dikeyden.
İki kırılma yasası vardır:
Gelen ışın, kırılan ışın ve gelme noktasına çizilen dikme aynı düzlemdedir.
2. Geliş ve kırılma açılarının sinüslerinin oranı, kırılma indekslerinin ters oranına eşittir:
günah bir = n2
günah g n1
Bir ışık huzmesinin bir üçgen prizmadan geçmesi ilgi çekicidir. Bu durumda, her durumda, ışının prizmadan geçtikten sonra orijinal yönünden bir sapması vardır:
Farklı saydam cisimlerin farklı kırılma indisleri vardır. Gazlar için birlikten çok az farklıdır. Artan basınçla artar, bu nedenle gazların kırılma indisi de sıcaklığa bağlıdır. Ateşten yükselen sıcak havanın içinden uzaktaki nesnelere bakarsanız, uzaktaki her şeyin sallanan bir pus gibi göründüğünü gördüğümüzü hatırlayın. Sıvılarda kırılma indisi yalnızca sıvının kendisine değil, içinde çözünmüş maddelerin konsantrasyonuna da bağlıdır. Aşağıda, bazı maddelerin kırılma indislerinin küçük bir tablosu bulunmaktadır.
Işığın toplam iç yansıması.
Fiber optik
Uzayda yayılan ışık huzmesinin tersinirlik özelliğine sahip olduğuna dikkat edilmelidir. Bu, ışının uzayda kaynaktan yayıldığı yol boyunca, kaynak ve gözlem noktası değiştirilirse aynı yolu geri izleyeceği anlamına gelir.
Bir ışık demetinin optik olarak daha yoğun bir ortamdan optik olarak daha az yoğun bir ortama yayıldığını hayal edin. Daha sonra kırılma yasasına göre kırılma sırasında dikeyden saparak dışarı çıkması gerekir. Örneğin su gibi optik olarak daha yoğun bir ortamda bulunan noktasal bir ışık kaynağından yayılan ışınları düşünün.
Bu şekilden ilk ışının arayüze dik olarak geldiği görülmektedir. Bu durumda ışın orijinal yönünden sapmaz. Genellikle enerjisi arayüzden yansır ve kaynağa geri döner. Enerjisinin geri kalanı dışarı çıkar. Işınların geri kalanı kısmen yansıtılır, kısmen söner. Gelme açısı arttıkça, kırılma yasasına karşılık gelen kırılma açısı da artar. Ancak geliş açısı, kırılma yasasına göre ışın çıkış açısının 90 derece olması gerektiği bir değer aldığında, ışın yüzeye hiç ulaşmayacaktır: ışın enerjisinin tamamı %100 yansıtılacaktır. arayüz. Arayüze bundan daha büyük bir açıyla gelen diğer tüm ışınlar arayüzden tamamen yansıtılacaktır. Bu köşe denir sınır açısı ve fenomen denir toplam iç yansıma. Yani, arayüzdeki bu durum mükemmel bir ayna görevi görür. Vakum veya hava ile sınır için sınırlama açısının değeri aşağıdaki formülle hesaplanabilir:
Sin nis = 1/n Burada N daha yoğun ortamın kırılma indisidir.
Toplam iç yansıma olgusu, çeşitli optik cihazlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle suda çözünmüş maddelerin konsantrasyonunu belirlemek için bir cihazda (refraktometre) kullanılır. Orada, kırılma indisinin belirlendiği toplam iç yansımanın sınırlayıcı açısı ölçülür ve ardından çözünmüş maddelerin konsantrasyonu tablodan belirlenir.
Toplam iç yansıma olgusu, özellikle fiber optikte belirgindir. Aşağıdaki şekil, bir fiberglasın kesitini göstermektedir:
İnce bir cam elyafı alıp uçlarından birine bir ışık huzmesi gönderelim. Lif çok ince olduğundan, lifin ucundan giren herhangi bir ışın yan yüzeyine sınırlayıcı açıyı önemli ölçüde aşan bir açıyla düşecek ve tamamen yansıtılacaktır. Böylece gelen ışın yan yüzeyden tekrar tekrar yansıtılacak ve karşı uçtan çok az kayıpla veya hiç kayıp olmadan çıkacaktır. Dışa doğru, lifin karşı ucu parlak bir şekilde parlıyormuş gibi görünecektir. Ayrıca cam elyafının düz olması hiç gerekli değildir. İstediğiniz gibi bükülebilir ve hiçbir bükülme ışığın fiber boyunca yayılmasını etkilemez.
Bu bağlamda, bilim adamları şu fikri ortaya attılar: Ya bir lif değil, bir sürü lif alırsak. Ancak aynı zamanda, demetteki tüm liflerin kesin bir karşılıklı düzende olması ve demetin her iki yanında tüm liflerin uçlarının aynı düzlemde olması gerekir. Ve aynı zamanda, bir mercek kullanılarak demetin bir ucuna bir görüntü uygulanırsa, o zaman her bir fiber ayrı ayrı görüntünün küçük bir parçacığını demetin karşı ucuna iletecektir. Hep birlikte, demetin karşı ucundaki lifler, mercek tarafından oluşturulan görüntünün aynısını yeniden üretecektir. Ayrıca, görüntü doğal ışıkta olacaktır. Böylece, daha sonra adlandırılan bir cihaz yaratıldı. fibrogastroskop. Bu cihaz ile mide iç yüzeyini işlem yapmadan inceleyebilirsiniz. cerrahi müdahale. Yemek borusundan mideye bir fibrogastroskop sokulur ve midenin iç yüzeyi incelenir. Prensip olarak, bu cihaz sadece mideyi değil, diğer organları da içeriden inceleyebilir. Bu cihaz sadece tıpta değil, teknolojinin çeşitli alanlarında da ulaşılamayan bölgeleri incelemek için kullanılmaktadır. Ve aynı zamanda, kablo demetinin kendisi, bu durumda görüntü kalitesini hiçbir şekilde etkilemeyen her türlü kıvrıma sahip olabilir. Bu cihazın tek dezavantajı, görüntünün raster yapısıdır: yani görüntü, tek tek noktalardan oluşur. Görüntünün daha net olması için daha fazlasına sahip olmanız gerekir. büyük miktar fiberglas ve daha da ince olmaları gerekir. Ve bu, cihazın maliyetini önemli ölçüde artırır. Burun Daha fazla gelişme Tekniksel kabiliyetler bu sorun yakında çözülecektir.
Lens
İlk önce lense bakalım. Mercek, iki küresel yüzeyle veya küresel bir yüzey ve bir düzlemle sınırlanan saydam bir cisimdir.
Kesitteki lensleri düşünün. Mercek, içinden geçen ışık demetini büker. Işın mercekten geçtikten sonra bir noktada toplanacaksa, böyle bir mercek denir. toplama. Gelen paralel ışık demeti mercekten geçtikten sonra uzaklaşıyorsa, böyle bir merceğe denir. saçılma.
Yakınsak ve ıraksak mercekler ve bunların sözleşmeler:
Bu şekilde merceğe paralel gelen tüm ışınların bir noktada birleştiği görülmektedir. Bu nokta denir odak(F) lensler. Odaktan merceğin kendisine olan mesafe denir odak uzaklığı lensler. Metre cinsinden SI birimlerinde ölçülür. Ancak merceği karakterize eden başka bir birim daha var. Bu değere optik güç denir ve odak uzunluğunun tersidir ve denir. diyoptri. (Dp). Harf ile gösterilir D. D = 1/F. Yakınsak bir mercek için optik güç değeri artı işaretine sahiptir. Mercek, uzatılmış bir nesneden yansıyan ışığa maruz kalırsa, nesnenin her bir öğesi, odaktan geçen düzlemde bir görüntü şeklinde görüntülenecektir. Bu, görüntüyü tersine çevirecektir. Bu görüntü ışınların kendisi tarafından oluşturulacağı için buna geçerli.
Bu fenomen modern kameralarda kullanılmaktadır. Gerçek görüntü fotoğraf filmi üzerinde oluşturulur.
Uzaklaşan bir mercek, yakınsak bir merceğin tersi şekilde hareket eder. Üzerine normal boyunca paralel bir ışık demeti düşerse, mercekten geçtikten sonra ışık demeti, sanki tüm ışınlar merceğin diğer tarafında bulunan hayali bir noktadan çıkıyormuş gibi uzaklaşacaktır. Bu noktaya hayali odak denir ve odak uzaklığı eksi işaretli olacaktır. Sonuç olarak, böyle bir merceğin optik gücü de diyoptri cinsinden ifade edilecektir, ancak değeri eksi işareti ile olacaktır. Etraftaki nesneleri ıraksayan bir mercekle görüntülerken, mercekten görülebilen tüm nesnelerin boyutu küçültülmüş olarak görünür.
Yansıyan ve gelen ışınlar, gelme noktasında yansıtıcı yüzeye dik olan bir düzlemde bulunur ve gelme açısı yansıma açısına eşittir.
Bir aynaya veya parlatılmış bir metal yüzeye bir lazer işaretçiyi parlatmak gibi, yansıtıcı bir yüzeye ince bir ışık huzmesi yönlendirdiğinizi hayal edin. Işın böyle bir yüzeyden yansıtılacak ve belirli bir yönde daha da ilerleyecektir. Yüzeye dik arasındaki açı ( normal) ve ilk ışın denir geliş açısı ve normal ile yansıyan ışın arasındaki açı yansıma açısı Yansıma yasası, gelme açısının yansıma açısına eşit olduğunu belirtir. Bu, sezgilerimizin bize söyledikleriyle tamamen tutarlıdır. Yüzeye neredeyse paralel gelen bir ışın yüzeye yalnızca hafifçe dokunacak ve geniş bir açıyla yansıdıktan sonra yüzeye yakın alçak bir yörünge boyunca yoluna devam edecektir. Neredeyse dikey gelen bir ışın ise dar açıyla yansıtılacak ve yansıyan ışının yönü kanun gereği gelen ışının yönüne yakın olacaktır.
Yansıma yasası, herhangi bir doğa yasası gibi, gözlemler ve deneyler temelinde elde edildi. Teorik olarak da türetilebilir - biçimsel olarak, Fermat ilkesinin bir sonucudur (ancak bu, deneysel gerekçelendirmenin önemini ortadan kaldırmaz).
Bu yasadaki kilit nokta, açıların yüzeye dik olarak ölçülmesidir. düşme noktasındaışın Düz bir ayna gibi düz bir yüzey için bu o kadar önemli değildir çünkü ona dik olan tüm noktalarda aynı şekilde yönlendirilir. Bir araba farının ışığı veya bir ışıldak gibi paralel odaklanmış bir ışık sinyali, paralel ışık huzmelerinden oluşan yoğun bir huzme olarak düşünülebilir. Böyle bir ışın düz bir yüzeyden yansıtılırsa, ışındaki yansıyan tüm ışınlar aynı açıda yansıtılacak ve paralel kalacaktır. Bu yüzden düz bir ayna görsel imajınızı bozmaz.
Ancak kavisli aynalar da vardır. Çeşitli geometrik konfigürasyonlar aynaların yüzeyleri, yansıyan görüntüyü farklı şekillerde değiştirmekte ve çeşitli faydalı etkilerin elde edilmesini mümkün kılmaktadır. Yansıtıcı bir teleskobun ana içbükey aynası, uzaktaki uzay nesnelerinden gelen ışığı göz merceğinde odaklamayı mümkün kılar. Arabanın kavisli dikiz aynası, görüş açısını genişletmenizi sağlar. Ve gülme odasındaki çarpık aynalar, kendinizin girift bir şekilde çarpıtılmış yansımalarına bakarak yürekten eğlenmenizi sağlar.
Sadece ışık yansıma yasasına uymaz. Herhangi bir elektromanyetik dalga - radyo, mikrodalga, X-ışınları, vb. - tamamen aynı şekilde davranır. Bu nedenle, örneğin, hem radyo teleskoplarının hem de uydu televizyon çanaklarının büyük alıcı antenleri içbükey ayna şeklindedir - gelen paralel ışınları bir noktaya odaklamak için aynı prensibi kullanırlar.
yüzey ışık huzmesi (Şekil 3.1) ('vecS_1' - gelen ışın boyunca yönlendirilen vektör). Işın düzleme dayandığı 'O' noktasında, düzleme inşa ediyoruz harici normal "vecN" (yani dik) ve son olarak "vecS_1" ışını ve normal "vecN" boyunca "P" düzlemini çizin. Bu uçak denir geliş düzlemi. Seçtiğimiz yüzey hangi maddeden oluşursa oluşsun, gelen radyasyonun 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 olmaz.
Keskin köşe`vecS_1` ışını ile dışa dönük normal `vecN` arasındaki açı gelme açısı olarak adlandırılır. Bu köşeyi `varphi_1` sembolü ile gösterelim. Yansıtılan ışın 'vecS_2' ile normal (varphi_2' olarak gösterelim) tarafından oluşturulan keskin açıya yansıma açısı denir. Çok sayıda gözlem ve ölçüm, aşağıdaki geometrik optik varsayımını formüle etmemizi sağlar:
varsayım 3
Gelen ışını "vecS_1", normal "vecN" ve yansıyan "vecS_2" ışını her zaman geliş düzlemi adı verilen aynı düzlemde bulunur. Yansıma açısı, geliş açısına eşittir, yani.
"varphi_2=varphi_1". (3.1)
Bir tanım daha yapalım. Düz aynaya gelen ışın ile aynadan yansıyan ışının devam etmesiyle oluşan delta açısına sapma açısı denir. Sapma açısı her zaman "180^@" değerinden küçük veya ona eşittir. Sapma açısı kavramı çok daha geniş yorumlanabilir. Aşağıda keyfi bir optik sisteme giren bir ışın ile bu sistemden çıkan ışının devam etmesiyle oluşan açıya bundan sonra diyeceğiz.
Düz aynaya gelen ışının sapma açısını belirleyiniz. 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 neredeyse 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'luk kısmı ise kısmen geçer ve kısmen soğurur.
Modern lazerler, radyasyonun '%99'una' kadar ve hatta daha fazlasını yansıtan aynalar kullanır (tayfın oldukça dar bir bölgesinde olmasına rağmen, ancak 11. sınıftayken bundan bahsedeceğiz). Bu tür aynaların üretimi için bir bütün bilimsel teori ve özel üretim organize etti.
Saf temiz su radyasyon olayının bir kısmını da yüzeyinde yansıtır. Işık normalden yüzeye düştüğünde, gelen radyasyonun enerjisinin "%2"sinden biraz daha azı yansıtılır. Geliş açısı arttıkça, yansıyan radyasyonun oranı artar. "90^@"ya yakın bir geliş açısıyla ( kayan düşüş), gelen enerjinin neredeyse tamamı "%100" yansıtılır.
Kısaca bir soruya daha değinelim. Mükemmel pürüzsüz yüzeyler yoktur. Ne zaman yeterli yüksek büyütme Aynanın yüzeyinde, düzlemi ayna düzlemine göre eğimli olan mikro çatlaklar, talaşlar, düzensizlikler görebilirsiniz. Düzensizlik ne kadar fazlaysa, nesnelerin aynadaki yansıması o kadar donuk görünür. Beyaz yazı kağıdının yüzeyi, mikroskobik düzensizliklerle o kadar yoğun bir şekilde beneklenmiştir ki, pratik olarak herhangi bir aynasal yansıma vermez. Böyle bir yüzeyin yansıttığı söylenir dağınık yani kağıdın yüzeyindeki farklı küçük alanlar ışığı yansıtır. farklı taraflar. Ancak böyle bir yüzey açıkça görülebilir. farklı yerler. Genel olarak, çoğu nesne ışığı dağınık olarak yansıtır. Cisimden yansımalı 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 Güneş'in yansımasını gözlemlemek en iyisidir. Bu deneyi yapın!
 |
Düz bir aynada bir "S" noktasının görüntüsünü oluştururken, en azından iki keyfi ışın. Yapım tekniği Şekil 1'den açıktır. 3.2. Pratik bir bakış açısıyla, ışınlardan birinin (şekilde 1. ışındır) ayna düzlemine normal boyunca bırakılması uygundur.
Yansıyan ışınların kesişmesi sonucu elde edilen bir nesnenin görüntüsüne, geçerli, ve bu ışınların devamlarını zihinsel olarak çaprazlayarak elde edilen görüntü ters yön, - hayali. Dolayısıyla, "S_1", "S" kaynağının düz bir aynadaki sanal bir görüntüsüdür (Şekil 3.2).
Örnek 3.1
 |
Ampul masa lambası masa yüzeyinden `l_1=0,6` m ve tavandan `L_2=1,8` m uzaklıkta yer almaktadır. Bir ampulün filamanı bir noktasal ışık kaynağı olarak kabul edilebilir. Masanın üzerinde, kenarları "5" cm, "6" cm ve "7" cm olan bir üçgen şeklinde düz bir ayna parçası bulunur (Şekil 3.3).
1) Ampulün telinin ayna tarafından verilen görüntüsü tavandan ne kadar uzaklıkta?
2) Tavandaki bir ayna parçasından elde edilen "tavşan"ın şeklini ve boyutlarını bulun (MIPT, 1996).
Görevin anlamını açıklayan bir çizim yapalım (Şekil 3.3). İki şeye dikkat edin:
a) ayna masanın üzerinde, lambadan isteğe bağlı bir uzaklıkta;
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.
"Tavşan"ın şeklini ve boyutunu belirlemek için, "S_1" görüntüsünden "yayılan" ışınları dikkate almak uygundur. Aynanın düzlemi ve tavan paralel olduğu için "tavşan" ın şekli aynaya benzer olacaktır. Benzerlik katsayısını bulalım. Aynanın kenar uzunluğu "h" ise ve ona karşılık gelen "tavşan" kenarının uzunluğu "H" ise, o zaman oranı 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'dir.
Örnek 3.2
Birinci odada masanın üzerinde `(F)` çiçeği ve `(D)` kapısının yanında duvarda asılı `(M)` ayna vardır. Malvina `(G)` yan odada (Şekil 3.4). Doğru ifadeyi seçin.
C. Malvina bulunduğu yerden aynadaki "(F)" çiçeğinin hayali görüntüsünü göremiyor.
B. Malvina bulunduğu yerden aynadaki görüntüsünü görebilir.
S. Malvina bulunduğu yerden aynada "(F)" çiçeğinin gerçek görüntüsünü göremiyor.
Açıklayıcı bir çizim yapalım (Şekil 3.5). Bunu yapmak için, bir çiçeğin `F^"` görüntüsünü oluşturacağız. Hayali olacak.
`F^"G` düz çizgisi engeller tarafından engellenmez, bu nedenle Malvina `(F^")` çiçeğinin hayali görüntüsünü görebilir. Yani cevap A doğru değil. Görüntüsünü göremiyor. Yani cevap B de geçerli değil. Çiçeğin görüntüsü hayali olduğu için Malvina çiçeğin gerçek görüntüsünü göremez.
Doğru cevap B'dir.
Birkaç tanım verelim. Kirişin geliş açısı, gelen ışın ile ışının kırılma noktasındaki yansıtıcı yüzeye dikey arasındaki açıdır (a açısı). Işının yansıma açısı, yansıyan ışın ile ışının kırılma noktasında (açı b) yansıtma yüzeyine dik arasındaki açıdır.
Işık yansıtıldığında, iki düzenlilik her zaman yerine getirilir: Birincisi. Gelen ışın, yansıyan ışın ve ışın kırılma noktasındaki yansıtıcı yüzeye dik olan her zaman aynı düzlemde bulunur. Saniye. Gelme açısı yansıma açısına eşittir. Bu iki ifade, ışığın yansıması yasasının özünü ifade eder.
Soldaki şekilde, ışınlar ve aynaya dik olan aynı düzlemde yer almıyor. Sağdaki şekilde, yansıma açısı geliş açısına eşit değildir. Bu nedenle, ışınların böyle bir yansıması deneysel olarak elde edilemez.
Yansıma yasası, ışığın hem aynasal hem de dağınık yansıması durumu için geçerlidir. Bir önceki sayfadaki çizimlere tekrar dönelim. Sağdaki çizimde ışınların yansımasındaki bariz düzensizliğe rağmen, hepsi yansıma açıları geliş açılarına eşit olacak şekilde yerleştirilmiştir. Bir bakın, sağdaki çizimin pürüzlü yüzeyini ayrı elemanlara “kestik” ve ışınların kırılma noktalarında diklikler çizdik.
Yükleniyor...
