Reflectarea unei oglinzi într-o oglindă. Reflecția într-o oglindă plană
Joacă un rol important în studiul undelor seismice. Reflecția este observată pe undele de suprafață în corpurile de apă. Reflecția se observă cu mai multe tipuri undele electromagnetice, nu numai pentru lumina vizibilă. Reflectarea undelor radio VHF și de frecvență mai înaltă este importantă pentru transmisiile radio și radar. Chiar și razele X dure și razele gamma pot fi reflectate la unghiuri mici față de suprafață de oglinzile special create. În medicină, reflectarea ultrasunetelor la interfețele dintre țesuturi și organe este utilizată atunci când se efectuează diagnosticarea cu ultrasunete.
Poveste
Legea reflexiei a fost menționată pentru prima dată în Catoptrics a lui Euclid, datând din aproximativ 200 î.Hr. e.
Legile reflexiei. Formule Fresnel
Legea reflexiei luminii - stabilește o modificare a direcției de deplasare a unei raze de lumină ca urmare a întâlnirii cu o suprafață reflectorizantă (oglindă): razele incidente și reflectate se află în același plan cu normala suprafeței reflectorizante la punctul de incidență, iar această normală împarte unghiul dintre raze în două părți egale. Formularea folosită pe scară largă, dar mai puțin precisă, „unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie” nu indică direcția exactă de reflexie a fasciculului. Totuși, arată așa:
Această lege este o consecință a aplicării principiului lui Fermat la o suprafață reflectorizantă și, ca toate legile opticii geometrice, este derivată din optica undelor. Legea este valabilă nu numai pentru suprafețele perfect reflectorizante, ci și pentru limita a două medii care reflectă parțial lumina. În acest caz, la fel ca legea refracției luminii, nu precizează nimic despre intensitatea luminii reflectate.
schimbarea Fedorov
Tipuri de reflexie
Reflexia luminii poate fi oglindită(adică așa cum se observă când se folosesc oglinzi) sau difuz(în acest caz, la reflexie, nu se păstrează traseul razelor dinspre obiect, ci doar componenta energetică a fluxului luminos) în funcție de natura suprafeței.
Reflecție în oglindă
Reflexia speculară a luminii se distinge printr-o anumită relație între pozițiile razelor incidente și reflectate: 1) raza reflectată se află în planul care trece prin raza incidentă și normala la suprafața reflectantă, restabilită în punctul de incidență; 2) unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență. Intensitatea luminii reflectate (caracterizată prin coeficientul de reflexie) depinde de unghiul de incidență și de polarizare a fasciculului incident de raze (vezi Polarizarea luminii), precum și de raportul indicilor de refracție n 2 și n 1 ai razelor. Media a 2-a și 1-a. Această dependență (pentru un mediu reflectorizant - un dielectric) este exprimată cantitativ prin formula Fresnel. Din ele, în special, rezultă că atunci când lumina este incidentă normal pe suprafață, coeficientul de reflexie nu depinde de polarizarea fasciculului incident și este egal cu
În cazul special important al incidenței normale a aerului sau a sticlei pe interfața lor (indicele de refracție al aerului = 1,0; sticlă = 1,5), acesta este de 4%.
Reflecție internă totală
Odată cu creșterea unghiului de incidență, crește și unghiul de refracție, în timp ce intensitatea fasciculului reflectat crește, iar fasciculul refractat scade (suma lor este egală cu intensitatea fasciculului incident). La o anumită valoare critică, intensitatea fasciculului refractat devine egal cu zeroși are loc reflexia completă a luminii. Valoarea unghiului critic de incidență poate fi găsită prin setarea unghiului de refracție egal cu 90° în legea refracției:
Reflexia difuză a luminii
Când lumina este reflectată de pe o suprafață neuniformă, razele reflectate diverg în direcții diferite (vezi Legea lui Lambert). Din acest motiv, nu vă puteți vedea reflexia când vă uitați la o suprafață aspră (mată). Reflexia devine difuză atunci când neregularitățile suprafeței sunt de ordinul unei lungimi de undă sau mai mult. Astfel, aceeași suprafață poate fi mată, reflectorizant difuz pentru radiația vizibilă sau ultravioletă, dar netedă și reflectorizant specular pentru radiația infraroșie.
Fundația Wikimedia. 2010.
Vedeți ce înseamnă „Reflecție (fizică)” în alte dicționare:
Reflecția: Reflexia (fizica) este procesul fizic de interacțiune a undelor sau particulelor cu o suprafață. Reflexia (geometria) este mișcarea spațiului euclidian, a cărui mulțime de puncte fixe este un hiperplan. Reflecție... ...Wikipedia
FIZICĂ- FIZICA, știință care studiază, împreună cu chimia, legile generale de transformare a energiei și materiei. Ambele științe se bazează pe două legi de bază ale științei naturii: legea conservării masei (legea lui Lomonosov, Lavoisier) și legea conservării energiei (R. Mayer, Jaul... ... Marea Enciclopedie Medicală
Fizica si realitate- „FIZICA ȘI REALITATEA” este o colecție de articole de A. Einstein, scrise în diferite perioade ale sale viata creativa. Rus. ediţia M., 1965. Cartea reflectă principalele concepţii epistemologice şi metodologice ale marelui fizician. Printre ei… … Enciclopedia Epistemologiei și Filosofia Științei
I. Subiectul și structura fizicii Fizica este o știință care studiază cele mai simple și în același timp cele mai generale legi ale fenomenelor naturale, proprietățile și structura materiei și legile mișcării ei. Prin urmare, conceptele lui F. și alte legi stau la baza tuturor... ... Marea Enciclopedie Sovietică
Acest termen are alte semnificații, vezi Reflecție. Reflexia optică a copacilor de coastă din râu ... Wikipedia
Un set de studii ale structurii neutronilor folosind neutroni, precum și studii ale luminii din neutroni și ale structurii neutronilor înșiși (durata de viață, moment magnetic etc.). Absența electricității într-un neutron. încărcătură duce la faptul că acestea sunt practic interacționa... ... Enciclopedie fizică
Oglinzile moderne binecunoscute, de regulă, nu sunt altceva decât o foaie de sticlă cu un strat subțire de metal aplicat pe spate. Se pare că oglinzile au existat întotdeauna, într-o formă sau alta, dar în forma lor actuală, sunt relativ noi. Până acum o mie de ani, oglinzile erau discuri lustruite de cupru sau bronz care costau mai mult decât și-ar putea permite majoritatea oamenilor din acea epocă. Un țăran care voia să-și vadă reflexul s-a dus să se uite în iaz. Oglinzile pe toată lungimea sunt o invenție și mai recentă. Au doar vreo 400 de ani.
Oglinzile ne prezintă în același timp adevăr și iluzie. Poate că acest paradox face din oglinzi centrul de atracție pentru magie și știință.
Oglinzi în istorie
Când oamenii au început să facă oglinzi simple în jurul anului 600 î.Hr., au folosit obsidianul lustruit ca suprafață reflectorizantă. În cele din urmă, au început să producă oglinzi mai complexe din cupru, bronz, argint, aur și chiar plumb.
Cu toate acestea, având în vedere greutatea materialului, aceste oglinzi erau minuscule conform standardelor noastre. Rareori ajungeau la 20 cm în diametru și erau folosite în principal ca decor. Era deosebit de chic să porți o oglindă atașată la centură cu un lanț.
O excepție a fost Farul Faros, una dintre cele șapte minuni ale lumii, a cărui oglindă mare de bronz reflecta focul unui incendiu imens pe timp de noapte.
Oglinzile moderne au apărut abia la sfârșitul Evului Mediu, dar în acele vremuri producția lor era dificilă și costisitoare. Una dintre probleme a fost că nisipul de sticlă conținea prea multe impurități care l-au împiedicat să creeze o adevărată transparență. În plus, șocul termic cauzat de adăugarea metalului topit pentru a crea o suprafață reflectorizantă a spart aproape întotdeauna sticla.
În timpul Renașterii, când florentinii au inventat o metodă de fabricare a suportului din plumb la temperatură joasă, oglinzile moderne și-au făcut debutul. Aceste oglinzi au fost în cele din urmă clare, permițându-le să fie folosite în artă. De exemplu, arhitectul Filippo Brunelleschi a creat o perspectivă liniară cu oglinzi pentru a crea iluzia de adâncime în spațiu. În plus, oglinzi fondate uniforma noua arta – autoportret. Maeștrii venețieni ai fabricării de oglinzi au atins vârfuri în tehnologia sticlei. Secretele lor erau atât de prețioase, iar comerțul cu oglinzi atât de profitabil, încât stăpânii trădători care încercau să-și vândă cunoștințele în străinătate erau adesea uciși.
În acest moment, oglinzile erau încă disponibile doar pentru cei bogați, dar oamenii de știință au început să caute utilizări alternative pentru ele. La începutul anilor 1660, matematicienii au observat că oglinzile ar putea fi folosite în telescoape în loc de lentile. James Bradley a folosit aceste cunoștințe pentru a construi primul telescop reflector în 1721.
O oglindă modernă este realizată prin argint - pulverizarea unui strat subțire de argint sau aluminiu pe spatele unei foi de sticlă. Justus von Leibig a inventat acest proces în 1835. Majoritatea oglinzilor fabricate astăzi sunt realizate printr-o metodă mai avansată de încălzire a aluminiului în vid, care apoi se lipește de sticla rece. Argintul poate fi folosit în continuare pentru oglinzile de uz casnic, dar argintul are un dezavantaj semnificativ - se oxidează rapid și absoarbe sulful atmosferic, creând zone întunecate. Aluminiul este mai puțin susceptibil la întunecare deoarece stratul subțire de oxid de aluminiu rămâne transparent. Oglinzile sunt acum folosite pentru orice, de la proiecția LCD până la farurile auto și laserele.
Fizica oglinzilor
Pentru a înțelege fizica unei oglinzi, trebuie mai întâi să înțelegem fizica luminii. ÎN legea reflexiei se spune că atunci când o rază de lumină lovește o suprafață, aceasta sare într-un anumit fel, ca o minge aruncată împotriva unui perete. Unghiul de intrare, numit unghiu de incidenta, este întotdeauna egală cu unghiul la care raza părăsește suprafața, sau unghi de reflexie.
Lumina însăși este invizibilă până când se reflectă în ceva și ne lovește ochii. Un fascicul de lumină care călătorește prin spațiu nu este vizibil din exterior până când lovește un mediu care îl împrăștie, cum ar fi un nor de hidrogen. Această dispersie este cunoscută ca reflexie difuzăși așa interpretează ochii noștri ceea ce se întâmplă atunci când lumina lovește o suprafață neuniformă. Legea reflexiei încă se aplică, dar în loc să lovească o suprafață netedă, lumina lovește multe suprafețe microscopice.
Oglinzile, având o suprafață netedă, reflectă lumina fără a deranja imaginile primite. Se numeste imagine in oglinda. Imaginea din oglindă este imaginară, deoarece nu este formată din intersecția razelor de lumină reflectate în sine, ci din „continuările lor prin oglindă.” Mulți oameni au o întrebare curioasă - de ce oglinzile arată întotdeauna imagini „întors din oglindă”. de la stânga la dreapta” și nu „corect”? Ideea este că imaginea în oglindă arată ca o „ștampilă de lumină”, și nu o vedere a obiectului din punctul de vedere al oglinzii. În același timp, atât distanța până la obiect, cât și dimensiunea obiectului dintr-o oglindă plată rămân aceleași cu cea a originalului.
Tipuri de oglinzi
O modalitate simplă de a schimba modul în care funcționează o oglindă este să o îndoiți. Oglinzile curbate vin în două soiuri principale: convexe și concave.
Reflectarea unui fascicul paralel de raze dintr-o oglindă convexă. F – focalizarea imaginară a oglinzii, O – centrul optic; OP – axa optică principală
Convex o oglindă în care centrul este curbat spre exterior reflectă un unghi larg lângă marginile sale, creând o imagine ușor distorsionată care este mai mică decât dimensiunea reală. Oglinzile convexe au multe utilizări. Cu cât dimensiunea imaginii este mai mică, cu atât poți vedea mai mult într-o astfel de oglindă. Oglinzile convexe sunt folosite în oglinzile retrovizoare ale automobilelor. Unele magazine universale instalează oglinzi convexe vertical în vestiare, deoarece îi fac pe clienți să pară mai înalți și mai subțiri decât sunt în realitate.
Reflectarea unui fascicul paralel de raze dintr-o oglindă sferică concavă. Punctele O – centrul optic, P – polul, F – focarul principal al oglinzii; OP – axa optică principală, R – raza de curbură a oglinzii
Concav sau sferic oglinzile cu curbură spre interior arată ca un fragment de minge. Cu aceste oglinzi, lumina este reflectată într-o anumită zonă din fața lor. Această zonă se numește punct focal. De la distanță, obiectele dintr-o astfel de oglindă vor apărea cu susul în jos, dar dacă te apropii de oglindă mai aproape de punctul focal, imaginea se va întoarce cu susul în jos. Oglinzile concave sunt folosite peste tot, de exemplu, pentru a aprinde Flacăra Olimpică.
Distanțelor focale ale oglinzilor sferice li se atribuie un anumit semn:
pentru o oglindă concavă pentru o oglindă convexă unde R este raza de curbură a oglinzii.
Acum că știți principalele tipuri de oglinzi, vă puteți gândi la alte tipuri, mai neobișnuite. Iată o listă scurtă:
1. Oglindă fără inversare: Brevetul pentru oglinda neinversabilă datează din 1887, când John Derby a creat-o prin plasarea a două oglinzi. perpendiculare unele pe altele la prieten.
2. Oglinzi acustice: Oglinzile acustice, în formă de vase uriașe de beton, sunt construite pentru a reflecta și difuza sunetul mai degrabă decât lumina. Armata britanică le-a folosit înainte de inventarea lor radar ca sistem de avertizare timpurie împotriva atacurilor aeriene.
3. Oglinzi cu două fețe: Aceste oglinzi sunt realizate prin acoperirea unei părți a unei foi de sticlă cu un strat foarte subțire de material reflectorizant prin care poate trece lumina puternică. Astfel de oglinzi sunt instalate în sălile de interogatoriu. Pe o parte a unei astfel de oglinzi se află o cameră întunecată pentru observarea ofițerilor de poliție, pe cealaltă este o cameră de interogatori puternic luminată. Observatorii dintr-o cameră întunecată văd persoana interogată într-o cameră luminoasă, dar el își vede doar propria imagine în oglindă într-o astfel de oglindă. Geamurile obișnuite sunt, de asemenea, un material slab reflectorizant. Din acest motiv, este dificil să vezi ceva pe stradă noaptea când luminile sunt aprinse în cameră.
Oglinzi în literatură și superstiții
Există o mulțime de oglinzi magice în literatură, de la istoria antica despre chipeșul Narcis, îndrăgostit și tânjind după propria sa reflectare într-o băltoacă de apă, înainte de călătoria lui Alice prin Oglindă. În mitologia chineză, există o poveste despre Regatul Oglinzilor, în care creaturile sunt legate de magia somnului, dar într-o zi vor fi înviate pentru a lupta cu lumea noastră.
Oglinzile au, de asemenea, legături strânse cu conceptul de suflet. Acest lucru dă naștere la multe superstiții sălbatice. De exemplu, spargerea unei oglinzi vă va aduce șapte ani întregi de ghinion. Explicația este că sufletul tău, care este reînnoit la fiecare șapte ani, este distrus atunci când oglinda este spartă. Din aceeași teorie rezultă că vampirii care nu au suflet devin invizibili în oglindă. Privirea în oglindă este periculos și pentru bebelușii al căror suflet este nedezvoltat sau care vor începe să se bâlbâie.
Parfumul este adesea asociat cu oglinzile. Oglinzile sunt acoperite cu țesătură din respect pentru morți în timpul doliului evreiesc, dar în multe țări acest lucru este și obișnuit. Potrivit superstiției, o oglindă poate prinde sufletul unui muribund. O femeie care dă naștere și se uită în oglindă va vedea în curând chipuri fantomatice care se uită din spatele reflexului ei. Mai mult, dacă te uiți într-o oglindă în Ajunul Crăciunului cu o lumânare în mână și strigi numele defunctului cu voce tare, atunci puterea oglinzii îți va arăta chipul acelei persoane. Este obișnuită și ghicirea fetei pentru „logodită”, în care, după planul ghicitorilor, oglinda ar trebui să arate chipul viitorului mire.
Cel mai probabil, astăzi nu există o singură casă în care să nu existe oglindă. A devenit atât de ferm stabilit în viața noastră încât este dificil pentru o persoană să trăiască fără ea. Ce este acest obiect, cum îl reflectă imaginea? Dacă puneți două oglinzi una față de cealaltă? Acest obiect uimitor a devenit esențial pentru multe basme. Există un număr suficient de semne despre el. Ce spune știința despre oglindă?
Puțină istorie
Majoritatea oglinzilor moderne sunt din sticlă acoperită. Ca acoperire, pe spatele sticlei este aplicat un strat subțire de metal. Cu o mie de ani în urmă, oglinzile erau discuri de cupru sau bronz lustruite cu grijă. Dar nu toată lumea își putea permite o oglindă. Costă o grămadă de bani. Prin urmare, oamenii săraci au fost forțați să se uite la propriile oglinzi, care arată o persoană în înălțime maximă - aceasta este, în general, o invenție relativ tânără. Are aproximativ 400 de ani.
Oglinda i-a surprins și mai mult pe oameni când au putut vedea reflectarea oglinzii în oglindă - în general li se părea ceva magic. Până la urmă, o imagine nu este adevărul, ci un fel de reflectare a lui, un fel de iluzie. Se pare că putem vedea adevărul și iluzia în același timp. Nu este de mirare că oamenii au atribuit multe proprietăți magice acestui obiect și chiar se temeau de el.
Primele oglinzi au fost făcute din platină (în mod surprinzător, cândva acest metal nu era deloc apreciat), aur sau cositor. Oamenii de știință au descoperit oglinzi făcute în epoca bronzului. Dar oglinda pe care o putem vedea astăzi și-a început istoria după ce tehnologia de suflare a sticlei a fost stăpânită în Europa.
Vedere științifică
Din punctul de vedere al științei fizicii, reflectarea unei oglinzi într-o oglindă este efectul multiplicat al aceleiași reflecții. Cu cât mai multe astfel de oglinzi sunt instalate una față de alta, cu atât mai mare este iluzia de a fi umplute cu aceeași imagine. Acest efect este adesea folosit în atracțiile pentru divertisment. De exemplu, în parcul Disney există o așa-numită sală fără sfârșit. Acolo au fost instalate două oglinzi una vizată, iar acest efect s-a repetat de multe ori.
Reflexia rezultată a unei oglinzi într-o oglindă, înmulțită cu un număr relativ infinit de ori, a devenit una dintre cele mai populare atracții. Astfel de atracții fac parte de multă vreme din industria divertismentului. La începutul secolului XX la Paris expoziție internațională a apărut o atracție numită „Palatul Iluziilor”. Era extrem de popular. Principiul creării sale este reflectarea oglinzilor în oglinzi instalate pe rând, de mărimea unui om plin, într-un pavilion imens. Oamenii aveau impresia că sunt într-o mulțime uriașă.
Legea reflecției
Principiul de funcționare al oricărei oglinzi se bazează pe legea propagării și reflexiei în spațiu.Această lege este cea principală în optică: va fi aceeași (egală) cu unghiul de reflexie. Este ca o minge care cade. Dacă îl aruncați vertical în jos, spre podea, va sări și vertical în sus. Dacă îl aruncați într-un unghi, acesta va reveni la un unghi egal cu unghiul de impact. Razele de lumină sunt reflectate de o suprafață într-un mod similar. Mai mult, cu cât această suprafață este mai netedă și mai netedă, cu atât mai ideal funcționează această lege. Reflexia într-o oglindă plată funcționează conform acestei legi și, cu cât suprafața sa este mai ideală, cu atât reflexia este mai bună.
Dar dacă avem de-a face cu suprafețe mate sau aspre, atunci razele sunt împrăștiate haotic.
Oglinzile pot reflecta lumina. Ceea ce vedem, toate obiectele reflectate, se datorează razelor care sunt similare cu cele ale soarelui. Dacă nu există lumină, atunci nimic nu este vizibil în oglindă. Când razele de lumină cad asupra unui obiect sau asupra oricărei creaturi vii, ele sunt reflectate și poartă cu ele informații despre obiect. Astfel, reflexia unei persoane în oglindă este o idee a unui obiect format pe retina ochiului său și transmis creierului cu toate caracteristicile sale (culoare, dimensiune, distanță etc.).
Tipuri de suprafețe de oglindă
Oglinzile pot fi plate sau sferice, care, la rândul lor, pot fi concave sau convexe. Astăzi există deja oglinzi inteligente: un fel de suport media conceput pentru a demonstra publicului țintă. Principiul funcționării sale este următorul: atunci când o persoană se apropie, oglinda pare să prindă viață și începe să arate un videoclip. Mai mult, acest videoclip nu a fost ales întâmplător. În oglindă este construit un sistem care recunoaște și procesează imaginea rezultată a unei persoane. Ea îi determină rapid sexul, vârsta, starea emoțională. Astfel, sistemul din oglindă selectează un videoclip demonstrativ care poate interesa o persoană. Funcționează de 85 de ori din 100! Dar oamenii de știință nu se opresc aici și doresc să atingă o precizie de 98%.
Suprafețele oglinzilor sferice
Care este baza lucrării unei oglinzi sferice sau, așa cum se mai numește, o oglindă curbată - o oglindă cu suprafețe convexe și concave? Astfel de oglinzi diferă de cele obișnuite prin faptul că îndoaie imaginea. Suprafețele oglinzilor convexe fac posibil să se vadă mai multe obiecte decât cele plate. Dar, în același timp, toate aceste obiecte par mai mici ca dimensiuni. Astfel de oglinzi sunt instalate în mașini. Apoi șoferul are posibilitatea de a vedea imaginea atât din stânga, cât și din dreapta.
O oglindă curbată concavă focalizează imaginea rezultată. În acest caz, puteți vedea obiectul reflectat cât mai detaliat posibil. Un exemplu simplu: aceste oglinzi sunt adesea folosite pentru bărbierit și în medicină. Imaginea unui obiect în astfel de oglinzi este asamblată din imagini ale multor puncte diferite și individuale ale acestui obiect. Pentru a construi o imagine a unui obiect într-o oglindă concavă, va fi suficient să construiți o imagine a celor două puncte extreme ale sale. Imaginile punctelor rămase vor fi amplasate între ele.
Transluciditatea
Există un alt tip de oglindă care are suprafețe translucide. Sunt proiectate în așa fel încât o parte să fie ca o oglindă obișnuită, iar cealaltă să fie pe jumătate transparentă. Din această latură transparentă, puteți vedea priveliștea din spatele oglinzii, dar din partea obișnuită nu puteți vedea decât reflexia. Asemenea oglinzi pot fi văzute adesea în filmele criminale, atunci când poliția efectuează o anchetă și interoghează un suspect și, pe de altă parte, îl urmărește sau aduc martori pentru identificare, dar astfel încât să nu fie vizibili.
Mitul infinitului
Există credința că, prin crearea unui coridor de oglindă, puteți obține o infinitate a fasciculului de lumină din oglinzi. Oamenii superstițioși care cred în ghicirea folosesc adesea acest ritual. Dar știința a dovedit de mult că acest lucru este imposibil. Este interesant că oglinda nu este niciodată completă 100%. Acest lucru necesită o suprafață ideală, 100% netedă. Și poate fi de aproximativ 98-99%. Întotdeauna există unele erori. Prin urmare, fetele care spun averi în astfel de coridoare oglindite la lumina lumânărilor riscă, cel mult, să intre pur și simplu într-o anumită stare psihologică care le poate afecta negativ.
Dacă așezi două oglinzi una față de cealaltă și aprinzi o lumânare între ele, vei vedea multe lumini aliniate într-un rând. Întrebare: câte lumini poți număra? La prima vedere, acesta este un număr infinit. La urma urmei, se pare că această serie nu are sfârșit. Dar dacă efectuăm anumite calcule matematice, vom vedea că chiar și cu oglinzile cu reflexie de 99%, după aproximativ 70 de cicluri lumina va deveni la jumătate mai slabă. După 140 de reflecții se va slăbi cu un alt factor de doi. De fiecare dată razele de lumină se estompează și își schimbă culoarea. Astfel, va veni un moment în care lumina se stinge complet.
Deci infinitul mai este posibil?
Reflexia infinită a unui fascicul dintr-o oglindă este posibilă numai cu oglinzi absolut ideale plasate strict paralel. Dar este posibil să se obțină o astfel de absolutitate atunci când nu intra nimic Lumea materială nu poate fi absolut și ideal? Dacă acest lucru este posibil, este doar din punctul de vedere al conștiinței religioase, unde perfecțiunea absolută este Dumnezeu, Creatorul a tot ceea ce este omniprezent.
Din cauza lipsei unei suprafețe ideale a oglinzilor și a paralelismului lor ideal între ele, o serie de reflexii vor suferi îndoire, iar imaginea va dispărea, ca după un colț. Dacă luăm în considerare și faptul că o persoană care se uită atunci când există două oglinzi și există și o lumânare între ele, de asemenea, nu va sta strict paralelă, atunci rândul vizibil de lumânări va dispărea destul de mult în spatele cadrului oglinzii. repede.
Reflecție multiplă
La școală, elevii învață să construiască imagini ale unui obiect folosind legea reflectării luminii într-o oglindă, un obiect și imaginea lui în oglindă sunt simetrice. Prin studierea construcției imaginilor folosind un sistem de două sau mai multe oglinzi, elevii primesc ca rezultat efectul reflexiei multiple.
Dacă adăugați un al doilea situat în unghi drept față de primul la o singură oglindă plată, atunci nu vor apărea două reflexii în oglindă, ci trei (de obicei sunt desemnate S1, S2 și S3). Regula funcționează: imaginea care apare într-o oglindă este reflectată în a doua, apoi prima este reflectată în cealaltă și din nou. Cel nou, S2, se va reflecta în primul, creând o a treia imagine. Toate reflexiile se vor potrivi.
Simetrie
Se pune întrebarea: de ce reflexiile sunt simetrice în oglindă? Răspunsul este dat de știința geometrică și în strânsă legătură cu psihologia. Ceea ce este de sus și de jos pentru noi schimbă locurile pentru oglindă. Oglinda pare să întoarcă ceea ce este în fața ei. Dar este surprinzător că, în cele din urmă, podeaua, pereții, tavanul și orice altceva arată la fel ca în realitate.
Cum percepe o persoană reflectarea în oglindă?
Omul vede datorită luminii. Cuantele sale (fotonii) au proprietățile unei unde și ale unei particule. Pe baza teoriei surselor de lumină primare și secundare, fotonii dintr-un fascicul de lumină care cade pe un obiect opac sunt absorbiți de atomii de pe suprafața acestuia. Atomii excitați returnează imediat energia pe care au absorbit-o. Fotonii secundari sunt emiși uniform în toate direcțiile. Suprafețele aspre și mate oferă o reflexie difuză.
Dacă aceasta este suprafața unei oglinzi (sau ceva similar), atunci emitând lumină particulele sunt ordonate, lumina prezintă caracteristici ondulatorii. Undele secundare sunt compensate în toate direcțiile, pe lângă faptul că sunt supuse legii că unghiul de incidență este egal cu unghiul de reflexie.
Fotonii par să sară elastic în oglindă. Traiectoriile lor pornesc de la obiecte care par a fi situate în spatele lui. Acestea sunt ceea ce vede ochiul uman când se uită în oglindă. Lumea din spatele oglinzii este diferită de cea reală. Pentru a citi textul de acolo, trebuie să începeți de la dreapta la stânga, iar acționările ceasului merg în direcția opusă. Dublul din oglindă se ridică mâna stângă, când o persoană stă în fața unei oglinzi - dreapta.
Reflecțiile în oglindă vor fi diferite pentru oamenii care se uită în ea în același timp, dar situate la distanțe diferite și în poziții diferite.
În cele mai vechi timpuri, cele mai bune oglinzi erau cele din argint lustruit cu grijă. Astăzi, un strat de metal este aplicat pe spatele sticlei. Este protejat de deteriorare prin mai multe straturi de vopsea. În loc de argint, pentru a economisi bani, se aplică adesea un strat de aluminiu (coeficientul de reflexie este de aproximativ 90%). Ochiul uman practic nu observă diferența dintre stratul de argint și aluminiu.
La interfața dintre două medii diferite, dacă aceasta interfata depășește semnificativ lungimea de undă, are loc o schimbare a direcției de propagare a luminii: o parte din energia luminii se întoarce la primul mediu, adică reflectat, iar o parte pătrunde în al doilea mediu și în același timp refractat. Fascicul AO este numit Rază incidentăși raza OD – fascicul reflectat(vezi Fig. 1.3). Se determină poziția relativă a acestor raze legile reflexiei si refractiei luminii.
Orez. 1.3. Reflexia si refractia luminii.
Unghiul α dintre raza incidentă și perpendiculara pe interfață, restabilit la suprafață în punctul de incidență al razei, se numește unghiu de incidenta.
Unghiul γ dintre raza reflectată și aceeași perpendiculară se numește unghi de reflexie.
Fiecare mediu într-o anumită măsură (adică în felul său) reflectă și absoarbe radiația luminoasă. Se numește mărimea care caracterizează reflectivitatea suprafeței unei substanțe coeficient de reflexie. Coeficientul de reflexie arată ce parte din energia adusă de radiație la suprafața unui corp este energia transportată de pe această suprafață de radiația reflectată. Acest coeficient depinde de mulți factori, de exemplu, de compoziția radiației și de unghiul de incidență. Lumina este reflectată complet dintr-o peliculă subțire de argint sau mercur lichid depus pe o foaie de sticlă.
Legile reflexiei luminii
Legile reflexiei luminii au fost descoperite experimental în secolul al III-lea î.Hr. de savantul grec antic Euclid. De asemenea, aceste legi pot fi obținute ca o consecință a principiului lui Huygens, conform căruia fiecare punct din mediu până la care a ajuns o perturbare este o sursă de unde secundare. Suprafața de undă (frontul de undă) în momentul următor este o suprafață tangentă la toate undele secundare. Principiul lui Huygens este pur geometric.
Un CM cade pe o suprafață reflectorizantă netedă (Fig. 1.4). val plan, adică o undă ale cărei suprafețe de undă sunt dungi.
Orez. 1.4. Construcția lui Huygens.
A 1 A și B 1 B sunt razele undei incidente, AC este suprafața de undă a acestei unde (sau frontul de undă).
Pa frontul de val din punctul C se va deplasa în timp t în punctul B, din punctul A o undă secundară se va răspândi în emisferă la o distanță AD = CB, deoarece AD = vt și CB = vt, unde v este viteza undei propagare.
Suprafața undei reflectate este o linie dreaptă BD, tangentă la emisfere. În plus, suprafața undei se va deplasa paralel cu ea însăși în direcția razelor reflectate AA 2 și BB 2.
Triunghiuri dreptunghiulareΔАСВ și ΔADB au o ipotenuză comună AB și picioare egale AD = CB. Prin urmare, sunt egali.
Unghiurile CAB = = α și DBA = = γ sunt egale deoarece acestea sunt unghiuri cu laturile reciproc perpendiculare. Și din egalitatea triunghiurilor rezultă că α = γ.
Din construcția lui Huygens mai rezultă că razele incidente și reflectate se află în același plan cu perpendiculara pe suprafață restabilită în punctul de incidență al razei.
Legile reflexiei sunt valabile atunci când razele de lumină se deplasează în direcția opusă. Ca o consecință a reversibilității traseului razelor luminoase, avem că o rază care se propagă pe calea celei reflectate este reflectată de-a lungul traseului celei incidente.
Majoritatea corpurilor reflectă doar radiația incidentă asupra lor, fără a fi o sursă de lumină. Obiectele iluminate sunt vizibile din toate părțile, deoarece lumina este reflectată de suprafața lor în direcții diferite, împrăștiind. Acest fenomen se numește reflexie difuză sau reflexie difuză. Reflexia difuză a luminii (Fig. 1.5) are loc de pe toate suprafețele aspre. Pentru a determina traseul razei reflectate a unei astfel de suprafețe, se trasează un plan tangent la suprafață în punctul de incidență al razei, iar unghiurile de incidență și de reflexie sunt construite în raport cu acest plan.
Orez. 1.5. Reflexia difuză a luminii.
De exemplu, 85% din lumina albă este reflectată de suprafața zăpezii, 75% din hârtie albă, 0,5% din catifea neagră. Reflexia difuză a luminii nu provoacă senzații neplăcute în ochiul uman, spre deosebire de reflexia speculară.
- este atunci când razele de lumină incidente pe o suprafață netedă la un anumit unghi sunt reflectate predominant într-o direcție (Fig. 1.6). Suprafata reflectorizanta in acest caz se numeste oglindă(sau suprafata oglinzii). Suprafețele oglinzilor pot fi considerate optic netede dacă dimensiunea neregulilor și neomogenităților de pe ele nu depășește lungimea de undă a luminii (mai puțin de 1 micron). Pentru astfel de suprafețe, legea reflexiei luminii este îndeplinită.
Orez. 1.6. Reflexia speculară a luminii.
Oglindă plată este o oglindă a cărei suprafață reflectorizante este un plan. O oglindă plată face posibil să se vadă obiecte în fața ei, iar aceste obiecte par să fie situate în spatele planului oglinzii. În optica geometrică, fiecare punct al sursei de lumină S este considerat centrul unui fascicul divergent de raze (Fig. 1.7). Un astfel de fascicul de raze se numește homocentric. Imaginea punctului S dintr-un dispozitiv optic este centrul S’ al unui fascicul de raze reflectat și refractat homocentric în diferite medii. Dacă lumina împrăștiată de suprafețele diferitelor corpuri cade pe o oglindă plată și apoi, reflectată din ea, cade în ochiul observatorului, atunci imaginile acestor corpuri sunt vizibile în oglindă.
Orez. 1.7. O imagine creată de o oglindă plană.
Imaginea S’ se numește reală dacă razele reflectate (refractate) ale fasciculului se intersectează în punctul S’. Imaginea S’ se numește imaginară dacă nu razele reflectate (refractate) înseși se intersectează, ci continuările lor. Energia luminii nu ajunge in acest punct. În fig. Figura 1.7 prezintă o imagine a unui punct luminos S, care apare folosind o oglindă plată.
Fascicul SO cade pe oglinda CM la un unghi de 0°, prin urmare, unghiul de reflexie este de 0°, iar această rază, după reflectare, urmează calea OS. Din întregul set de raze care cad din punctul S pe o oglindă plată, selectăm raza SO 1.
Fasciculul SO 1 cade pe oglindă sub un unghi α și se reflectă sub un unghi γ (α = γ). Dacă continuăm razele reflectate în spatele oglinzii, acestea vor converge în punctul S 1, care este o imagine virtuală a punctului S într-o oglindă plană. Astfel, unei persoane i se pare că razele ies din punctul S 1, deși de fapt nu există raze care părăsesc acest punct și intră în ochi. Imaginea punctului S 1 este situată simetric față de punctul cel mai luminos S în raport cu oglinda CM. Să demonstrăm.
Fascicul SB incident pe oglindă la un unghi de 2 (Fig. 1.8), conform legii reflexiei luminii, este reflectat la un unghi de 1 = 2.
Orez. 1.8. Reflecție dintr-o oglindă plată.
Din fig. 1.8 puteți vedea că unghiurile 1 și 5 sunt egale - ca și cele verticale. Sumele unghiurilor sunt 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Prin urmare, unghiurile 3 = 4 și 2 = 5.
Triunghiurile dreptunghiulare ΔSOB și ΔS 1 OB au o latură comună OB și sunt egale colțuri ascuțite 3 și 4, prin urmare, aceste triunghiuri sunt egale ca latură și două unghiuri adiacente catetei. Aceasta înseamnă că SO = OS 1, adică punctul S 1 este situat simetric față de punctul S față de oglindă.
Pentru a găsi imaginea unui obiect AB într-o oglindă plată, este suficient să coborâți perpendicularele din punctele extreme ale obiectului pe oglindă și, continuându-le dincolo de oglindă, să lăsați în spate o distanță egală cu distanța de la oglinda la punct extrem obiect (Fig. 1.9). Această imagine va fi virtuală și în mărime naturală. Se păstrează dimensiunile și poziția relativă a obiectelor, dar în același timp în oglindă stânga și partea dreapta imaginea își schimbă locurile în comparație cu obiectul în sine. Nu este încălcat nici paralelismul razelor de lumină incidente pe o oglindă plană după reflexie.
Orez. 1.9. Imaginea unui obiect într-o oglindă plană.
În tehnologie, oglinzile cu o suprafață de reflectare curbă complexă, de exemplu, oglinzile sferice, sunt adesea folosite. Oglindă sferică- aceasta este suprafata corpului, avand forma unui segment sferic si reflectand lumina specular. Paralelismul razelor atunci când sunt reflectate de astfel de suprafețe este încălcat. Se numește oglinda concav, dacă razele sunt reflectate de pe suprafața interioară a segmentului sferic. Razele de lumină paralele, după reflectarea de pe o astfel de suprafață, sunt colectate la un moment dat, motiv pentru care o oglindă concavă se numește colectare. Dacă razele sunt reflectate de pe suprafața exterioară a oglinzii, atunci va fi convex. Razele de lumină paralele sunt împrăștiate în direcții diferite, deci oglindă convexă numit dispersiv.
