Täna räägime valguse peegelduse seadusest. Samuti tõstame esile selle osa lineaaroptikast, mille kohta see nähtus kehtib.
Kool ja valgus
Lapsed lähevad kannatamatult esimesse klassi. Neid huvitab, mida tähendab õppimine, neid haarab sahin õpikute ja vihikutega. Kuid distsipliin on range asi. Jah, ja kinnise lasterühma psühholoogilised seadused on üsna julmad. Seetõttu seostavad vanemad õpilased kooliga vaid vastumeelsust sinna minna. Kuid teadmistele endile loova lähenemisega saate muuta seda, kuidas suhtute tundide ja päevikute maailma. Täna räägime ühest olulisest optika kontseptsioonist. Füüsika klass 8 annab selle nähtuse valguse murdumise ja peegelduse seaduseks.
Laine ja valgus
Nii kummaliselt kui see ka ei kõla, on valgus laine. "Mis mered?" küsivad õpilased. Ja me vastame: "Elektromagnetilises". See keeruline süsteem saab alguse liikuvast laetud objektist. Selle sõna otseses mõttes. Kui katsetaja elektrifitseerib merevaigutüki ja jookseb sellega kiiresti kaasa, siis tekib liikumise käigus väga nõrk ja väga lühike elektromagnetväli. Kogu universumit läbistavate suurte väljade allikas on seesenamasti tähed. Päike on ka nullist erineva laenguga objekt, nii et Maa sõna otseses mõttes "vannib" tema loodud osakestes ja elektromagnetväljades. Ja valgus on elektromagnetvälja kvant, mis tähendab, et sellele saab rakendada peegeldusseadust.
Peegeldus, murdumine, neeldumine
Mis on siis seaduse olemus? Järgmises:
- Kui valguskiir langeb siledale pinnale, siis on see, pinna normaal langemispunktis ja peegeldunud valgus samal tasapinnal.
- Lankuva valgusvihu kaldenurk normaalse suhtes on võrdne peegeldunud valguse kaldenurgaga.
Mõnikord ehmatab koolilapsi arusaamatu sõna "normaalne". Aga see pole üldse kohutav. See on lihts alt risti pinna antud punktiga. Ja tavaline on enamasti kujuteldav joon, see tuleb probleemi lahendamiseks läbi mõelda.
Lukumisnurk on võrdne peegeldusnurgaga
Kui kahjulik on see valguse peegelduse seaduse sõnastus? 8. klass vähendab sageli koolireeglites sõnade arvu, et neid paremini meeles pidada. Kuid isegi lineaarne optika on teema, milles toime- ja levivektor on oluline. See tähendab, et olulised pole mitte ainult valguskiirte vastastikused nurgad, vaid ka nende levimise suund. Sel juhul on oluline mitte unustada, et intsidendi, peegeldunud kujutise ja pinna normaalpinna jaoks on langemispunktis ainult üks tasapind.
Peegelduse tüübid
Tundub, et see reegel ei saa olla lihtsam. Kuid siin on mõned iseärasused:
- Dielektrikuga kohtudes põhjustab valgus selle aatomites võnkumisidielektriline polarisatsioon. See toob kaasa asjaolu, et iga keskkonna punkt muutub sekundaarseks lainete allikaks. Kombineerituna tekitavad need peegeldunud, murdunud ja hajutatud valgust.
- Kui elektromagnetkiirgus tabab juhtivat materjali, põhjustab see elektronide võnkumist. Materjal kipub tekkivat voolu kompenseerima, mille tulemuseks on peaaegu täielik peegeldus. Seetõttu on metall nii läikiv.
- Hajupeegeldus tekib siis, kui pind on kare. Nende suurus peab ületama langeva kiirguse lainepikkust. Siiski võib tekkida olukord, kus lühikese lainepikkusega violetne kiirgus hajub, samas kui pikalaineline punane kiirgus peegeldub ideaalselt.
- Sisemine peegeldus. Kui valgus langeb tihedamast keskkonnast haruldasemasse (näiteks veest õhku), siis teatud nurga all peegeldub kogu valgusvihk tagasi. Täieliku peegelduse seadus on seotud valguse murdumisnäitajate erinevusega keskkonnas. Selle valem on väljendatud järgmiselt:
- sin j=n2 / n1
kus j on nurk, mille all toimub täielik sisepeegeldus, ja n2 ja n1 on nende kahe murdumisnäitajad meedia.
Mis ja millal kajastub?
Lisaks koolitundidele ja igavatele ülesannetele võib peegeldusseadust, mille valemi oleme andnud veidi kõrgemaks, järgida ka muudel juhtudel:
- Kui helilained põrkuvad tagasi tahketelt pindadelt, põrkuvad need tagasi kajana. Just selle efekti tõttu kostavad laste hääled kinnises hoovis valjemini kui väljas. Jõekallas. Kajab vastu ka kohe pärast remonti asuv tühi ruum, kuhu hiljem pandud mööbel neelab õhuvibratsiooni.
- Luurelaevad lasevad endast ette ultrahelilaineid, mille peegelduskiiruse järgi saab hinnata põhja topograafiat.
- Raadiolained peegelduvad lennukitelt, mis võimaldab määrata nende asukohta õhus.
- Arstlikul läbivaatusel peegeldub ultraheli elundite piirilt ja annab spetsialistidele võimaluse hinnata inimese sees toimuvaid protsesse ilma kudesid lõikamata.
Peegel ja Hiina
Ärge aga arvake, et peegeldus on uusim leiutis. Niipea kui inimesed õppisid saama puhast metalli (pronksi), tahtsid naised kohe teada, millised nad välja näevad.
Selleks, et materjal peegeldaks paremini, poleeriti selle pinda pikka aega käsitsi. Ja kuna pronkskettast sai vaadata ainult ühes suunas, siis teine oli kaunistatud mingisuguse mustriga.
Vana-Hiinas suutsid mõned meistrid valmistada peegleid, mille müsteerium pole siiani lahendatud. Kui sellise objekti sileda poole päikesekiir suunatakse valgele seinale või paberilehele, siis valgusringis … ilmub tagaküljele graveeritud pilt. Selle nähtuse olemust ei saa seletada isegi tänapäevaste uurimismeetoditega. Kuidas see juhtub, on järgmine:
- Muster pressitakse läbi, seejärel lihvitakse üks külg ja metalli struktuuri erinevus jääb alles.
- Vasesula valatakse eelnev alt ettevalmistatud malli japaksem metallikiht (kus mustril on kühm) tahkub veidi teistsuguse kujuga kui õhuke element. See erinevus jääb püsima ka pärast poleerimist.
- Peegli sile pool on happega söövitatud. Pärast töötlemist pole värvide erinevus märgatav, kuid eredas päikesevalguses on peegelduva pildi intensiivsus erinev.
- Muster kantakse objekti peegelosale erineva vase klassiga.
- Pilt lõigatakse peegli tagaküljelt välja, kui esiosa on juba teatud määral lihvitud. Surve mõjub objekti mõlemale osale. Peegli pool on justkui kaetud mustrile vastavate mikropunnidega. Veel üks lihvimine lõpetab töö, andes tekkinud konarustele ja orgudele sujuvama ilme.
Raske uskuda, et aatomispektroskoopia ja aine röntgenuuringute ajastul on peegeldusega seotud saladusi ikka veel, kuid faktid on kangekaelsed.
