Bazı fizik yasalarını görsel araçlar kullanmadan hayal etmek zordur. Bu, çeşitli nesnelere düşen olağan ışık için geçerli değildir. Dolayısıyla, iki ortamı ayıran sınırda, bu sınır dalga boyundan çok daha büyükse, ışık ışınlarının yönünde bir değişiklik olur. Bu durumda ışığın yansıması, enerjisinin bir kısmı birinci ortama geri döndüğünde meydana gelir. Işınların bir kısmı başka bir ortama girerse, kırılırlar. Fizikte, iki farklı ortamın sınırına çarpan ışık enerjisi akışına olay, ondan birinci ortama dönene ise yansıyan denir. Işığın yansıma ve kırılma yasalarını belirleyen bu ışınların karşılıklı düzenlenmesidir.
Terimler
Gelen ışın ile ışık enerjisi akışının gelme noktasına geri yüklenen iki ortam arasındaki arayüze dik çizgi arasındaki açıya gelme açısı denir. Önemli bir gösterge daha var. Bu yansıma açısıdır. Yansıyan ışın ile insidans noktasına geri yüklenen dikey çizgi arasında oluşur. hafif kutusadece homojen bir ortamda düz bir çizgide yayılır. Farklı ortamlar, ışık radyasyonunu farklı şekillerde emer ve yansıtır. Yansıma katsayısı, bir maddenin yansıtıcılığını karakterize eden bir değerdir. Işık radyasyonunun ortamın yüzeyine getirdiği enerjinin, yansıyan radyasyon tarafından ondan taşınan enerjinin ne kadar olacağını gösterir. Bu katsayı bir dizi faktöre bağlıdır, en önemlilerinden biri geliş açısı ve radyasyonun bileşimidir. Işığın tam yansıması, yansıtıcı bir yüzeye sahip nesneler veya maddeler üzerine düştüğünde meydana gelir. Örneğin, bu, ışınlar cam üzerinde biriken ince bir gümüş ve sıvı cıva filmine çarptığında olur. Işığın tam yansıması pratikte oldukça yaygındır.
Yasalar
Işığın yansıması ve kırılması yasaları MÖ 3. yüzyılda Öklid tarafından formüle edildi. M. Ö e. Hepsi deneysel olarak oluşturulmuştur ve Huygens'in tamamen geometrik ilkesiyle kolayca doğrulanabilir. Ona göre ortamın pertürbasyonun ulaştığı herhangi bir noktası ikincil dalgaların kaynağıdır.
Işık yansımasının birinci yasası: gelen ve yansıyan ışınlar ve ayrıca ışık ışınının geldiği noktada geri yüklenen ortamlar arasındaki arayüze dik çizgi aynı düzlemde bulunur. Düzlem bir dalga, dalga yüzeyleri çizgili olan yansıtıcı bir yüzeye düşer.
Başka bir yasa, ışığın yansıma açısının gelme açısına eşit olduğunu söyler. Bunun nedeni karşılıklı olarak dik olmalarıdır.taraf. Üçgenlerin eşitliği ilkelerine dayanarak, gelme açısının yansıma açısına eşit olduğu sonucu çıkar. Işının geldiği noktada ortamlar arasındaki arayüze geri yüklenen dikey çizgi ile aynı düzlemde uzandıkları kolayca kanıtlanabilir. Bu en önemli yasalar ışığın ters yönü için de geçerlidir. Enerjinin tersinirliği nedeniyle, yansıyanın yolu boyunca yayılan bir ışın, olayın yolu boyunca yansıtılacaktır.
Yansıtıcı cisimlerin özellikleri
Nesnelerin büyük çoğunluğu yalnızca üzerlerine düşen ışık radyasyonunu yansıtır. Ancak bunlar bir ışık kaynağı değildir. İyi aydınlatılmış cisimler, yüzeylerinden gelen radyasyon farklı yönlere yansıdığı ve saçıldığı için her taraftan mükemmel bir şekilde görülebilir. Bu fenomene dağınık (dağınık) yansıma denir. Işık herhangi bir pürüzlü yüzeye çarptığında oluşur. Cisimden yansıyan ışının geldiği noktadaki yolunu belirlemek için yüzeye dokunan bir düzlem çizilir. Daha sonra buna bağlı olarak ışınların gelme ve yansıma açıları oluşturulur.
Dağınık Yansıma
Yalnızca ışık enerjisinin dağınık (yaygın) yansımasının varlığından dolayı, ışık yayamayan nesneleri ayırt ederiz. Işınların saçılması sıfırsa, herhangi bir cisim bizim için kesinlikle görünmez olacaktır.
Işık enerjisinin dağınık yansıması kişinin gözünde rahatsızlığa neden olmaz. Bunun nedeni, tüm ışığın orijinal ortamına geri dönmemesidir. yani kardanradyasyonun yaklaşık %85'i beyaz kağıttan - %75'i, ancak siyah kadifeden - yalnızca %0.5'i yansıtılır. Işık çeşitli pürüzlü yüzeylerden yansıdığında, ışınlar birbirine göre rastgele yönlendirilir. Yüzeylerin ışık ışınlarını ne ölçüde yansıttığına bağlı olarak mat veya ayna olarak adlandırılırlar. Ancak bu terimler görecelidir. Aynı yüzeyler, gelen ışığın farklı dalga boylarında speküler ve mat olabilir. Işınları farklı yönlere eşit olarak dağıtan bir yüzey kesinlikle mat olarak kabul edilir. Doğada pratikte böyle nesneler olmamasına rağmen sırsız porselen, kar, çizim kağıdı bunlara çok yakındır.
Ayna yansıması
Işık ışınlarının aynasal yansıması diğer türlerden farklıdır, çünkü enerji ışınları pürüzsüz bir yüzeye belirli bir açıyla düştüğünde, bir yönde yansıtılırlar. Bu fenomen, ışık ışınlarının altında bir ayna kullanan herkese aşinadır. Bu durumda, yansıtıcı bir yüzeydir. Diğer organlar da bu kategoriye aittir. Optik olarak pürüzsüz tüm nesneler, üzerlerindeki homojen olmama ve düzensizliklerin boyutları 1 mikrondan küçükse (ışın dalga boyunu aşmıyorsa) ayna (yansıtıcı) yüzeyler olarak sınıflandırılabilir. Bu tür tüm yüzeyler için ışığın yansıması yasaları geçerlidir.
Işığın farklı ayna yüzeylerinden yansıması
Kavisli yansıtıcı yüzeye sahip aynalar (küresel aynalar) teknolojide sıklıkla kullanılır. Bu tür nesneler cisimlerdir.küresel bir segment şeklindedir. Işığın bu tür yüzeylerden yansıması durumunda ışınların paralelliği büyük ölçüde ihlal edilir. Bu tür aynaların iki türü vardır:
• içbükey - ışığı kürenin parçasının iç yüzeyinden yansıtır, bunlara toplama denir, çünkü onlardan yansıdıktan sonra paralel ışık ışınları bir noktada toplanır;
• dışbükey - paralel ışınlar yanlara saçılırken dış yüzeyden gelen ışığı yansıtır, bu nedenle dışbükey aynalara saçılma denir.
Işık ışınlarını yansıtma seçenekleri
Yüzeye neredeyse paralel gelen bir ışın, ona çok az dokunur ve sonra çok geniş bir açıyla yansır. Daha sonra yüzeye mümkün olduğunca yakın çok düşük 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, bu da fiziksel yasalarla tamamen tutarlıdır.
Işığın kırılması
Yansıma, kırılma ve toplam iç yansıma gibi diğer geometrik optik fenomenleriyle yakından ilişkilidir. Çoğu zaman, ışık iki ortam arasındaki sınırdan geçer. Işığın kırılması, optik radyasyon yönündeki bir değişikliktir. Bir ortamdan diğerine geçerken oluşur. Işığın kırılmasının iki modeli vardır:
• medya arasındaki sınırdan geçen ışın, yüzeye ve gelen ışına dik olan bir düzlemde bulunur;
•gelme açısı ve kırılma birbiriyle ilişkilidir.
Kırılmaya her zaman ışığın yansıması eşlik eder. Yansıyan ve kırılan ışınların enerjilerinin toplamı, gelen ışının enerjisine eşittir. Göreceli yoğunlukları, gelen ışındaki ışığın polarizasyonuna ve gelme açısına bağlıdır. Birçok optik cihazın yapısı, ışığın kırılma yasalarına dayanmaktadır.
