ODRAZ SVETLA: PRVKY, ZÁKONY A APLIKÁCIE - FYZICKÝ - 2026

Odraz svetla je optický jav, ktorým lúč svetla mení smer a odráža, keď narazí na oddelení dvoch optických prostredí, bez toho aby sa mohol cez uvedený povrch.

Je to základný jav, ktorý sa vyskytuje v prírode a ktorý sa už študoval v klasickom Grécku. Zákony upravujúce odraz svetla však neboli objasnené až do 17. storočia. Bol to holandský vedec W. Snell, ktorý definoval zákony odrazu aj lomu. Týmto spôsobom sa tieto zákony nazývali Snellove zákony.

Odraz svetla vo vode. Pixabay

Samotná reflexia je všeobecný jav, ktorý ovplyvňuje všetky vlny, aj keď prípad svetla je najreprezentatívnejší. Zakaždým, keď svetlo dopadne na telo, objaví sa odraz. V závislosti od toho, aké farby spektra telo absorbuje a ktoré odráža, vidíme telo jednej alebo druhej farby.

Odraz je prítomný aj v našom každodennom živote vo veciach tak každodenných, ako je vytváranie obrazov v zrkadlách. Tieto obrázky je možné vysvetliť zákonmi odrazu. Vidno to aj na obrázkoch odrážajúcich sa na hladine vody, hoci v tomto prípade sa vyskytuje aj jav lomu.

elements

Pri štúdiu odrazu svetla sa musia zohľadniť tieto prvky: svetlo, dva médiá, separačná plocha média, dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmá na separačnú plochu. ,

Vo fyzike pojem svetlo zahŕňa celé pole žiarenia obsiahnuté v elektromagnetickom spektre, pričom pojem viditeľné svetlo je vyhradený pre tú časť spektra, ktorú ľudské oko vníma.

Na druhej strane je potrebné rozlišovať dva spôsoby. Prvým je médium, ktorým vlna prechádza. Druhý buď to neprechádza, alebo ak áno, dochádza k lomu vlny. Medzi týmito dvoma médiami je to, čo sa nazýva separácia médií.

Normálna je čiara kolmá na rovinu oddelenia média. Dopadajúci lúč sa nazýva lúč svetla, ktorý dosahuje prvé oddelenie cez povrch separácie. Odrazený lúč je odrazom lúča dopadajúceho lúča s týmto povrchom.

Zákony reflexie

Hoci Euclid ako prvý publikoval zákony reflexie v 3. storočí pred Kristom, pravdou je, že to bolo v roku 1621, keď bol ustanovený súčasný zákon odrazu a lomu, s holandským astronómom a matematikom Willebrordom Snell van Royenom. ,

Dva zákony reflexie sú uvedené nižšie.

Prvý zákon

Prvý zákon je zhrnutý v nasledujúcom výroku: dopadajúci lúč, normálny (alebo kolmý na rovinu) a odrazený lúč sú v rovnakej rovine priestoru.

Uhly odrazu svetla. Nebol poskytnutý žiadny strojovo čitateľný autor. Predpokladaný Arvelius (na základe nárokov na autorské práva).

Druhý zákon

Druhý zákon odráža, že uhol odrazu je presne rovnaký ako uhol dopadu.

Fermatov princíp

Oba predchádzajúce dva zákony reflexie, ako aj zákony lomu, možno odvodiť z Fermatovho princípu. Tento princíp uvádza, že cesta, ktorou lúč svetla prechádza medzi dvoma miestami v priestore, je vždy tou cestou, ktorá trvá čo najkratší čas.

Celkový vnútorný odraz svetla

K úplnému vnútornému odrazu svetla dochádza, keď sa svetlo stretne s médiom s indexom lomu n ₂ , menším ako je index média, v ktorom sa nachádza, n ₁ . V tomto prípade svetlo nie je schopné prejsť cez separačný povrch oboch médií a je úplne odrazené.

Toto sa samozrejme vyskytuje iba pri uhloch dopadu väčších, ako sú uhly nazývané kritický uhol.

Úplný vnútorný odraz je príčinou iskier, ktoré je možné vidieť v rezanom diamantu.

Druhy odrazov

Odraz môže byť niekoľkých typov: zrkadlový, rozptýlený alebo zmiešaný. To, či dôjde k jednému alebo druhému odrazu, bude závisieť hlavne od typu povrchu v jeho ceste.

Spekulárny odraz

Keď svetlo dopadne na hladký, leštený povrch, nastane zrkadlový odraz.

Difúzny odraz

Namiesto toho, keď svetlo dopadne na neleštený povrch, dochádza k odrazom vo všetkých smeroch v priestore. Hovorí sa teda, že došlo k rozptýlenej reflexii.

Mariacasandra

Zmiešaný odraz

Ako už názov napovedá, zmiešaná reflexia nastane, keď dôjde ku kombinácii predchádzajúcich dvoch.

aplikácia

Odraz svetla má rôzne aplikácie. Fenomén úplnej reflexie sa teda používa napríklad v tom, čo sa nazýva Porro hranol, ktorý sa používa na výrobu ďalekohľadov.

Úplný odraz sa používa aj na šírenie svetla v kábloch z optických vlákien. Ak teda máte doma pripojenie na internet z optických vlákien, mali by ste vedieť, že časť zodpovednosti za jeho používanie je spôsobená úplným odrazom svetla.

Retroreflexe

Retroreflexia je aplikácia odrazu svetla, pozostávajúceho z odrazu svetla späť k pôvodu alebo zdroju, bez ohľadu na jeho uhol dopadu. Na dosiahnutie tohto cieľa sa používajú ploché reflexné povrchy.

Špecifická aplikácia spätného odrazu je v dopravných značkách. To umožňuje, aby sa svetlo z svetlometov odrazilo priamo v smere pôvodu. Signál sa teda javí vylepšený, takže vodič dostane varovanie pred nebezpečenstvom.

experiment

Fenomén odrazu svetla je možné overiť pomocou niekoľkých jednoduchých domácich experimentov, ako je ten, ktorý navrhujeme nižšie. Môžete to urobiť doma bez rizika a uvidíte, ako je fyzika na dosah ruky.

Celkový vnútorný odraz svetla

Na vykonanie tohto experimentu potrebujete iba pohár, vodu, mlieko a laserové ukazovátko.

Najprv naplňte pohár vodou a potom pridajte niekoľko kvapiek mlieka. Akonáhle je to hotové, laserové ukazovátko je namierené na sklo pod hladinou vody. Týmto spôsobom bude svetelný lúč ukazovateľa prechádzať vodou a bude sa vzduchom odrážať na hladine vody.

Ďalej, vďaka kvapkám mlieka rozpusteným vo vode je možné sledovať celú cestu svetelnej vlny a dokonale pozorovať dopadajúci lúč aj odrazený lúč. V každom prípade je ideálne uskutočniť experiment v miestnosti s malým množstvom svetla, aby sa oveľa lepšie ocenil odrazený tvar vlny.

príčiny

Ako sme už vysvetlili, k tomuto javu dochádza iba vtedy, keď svetlo prechádza z média s vyšším indexom lomu na médium s nižším indexom. Rovnakým spôsobom, aby sa to stalo, musí svetlo ovplyvňovať oddelenie médií s uhlom väčším ako je tzv. Kritický uhol.

záver

Odraz svetla je prírodný jav, ktorý nás každodenne sprevádza v našom živote. Je to tak do tej miery, že vďaka nej vnímame farby. Existujú dôkazy o jeho štúdiu už v klasickom Grécku, hoci až v sedemnástom storočí sa Snell začal definovať pravidlá, ktorými sa riadi.

V súčasnosti je jej použitie veľa a rozmanité. Niektorí by si ich určite neboli predstavovali a sú zapojení do takých neočakávaných procesov, ako je prenos informácií cez káble z optických vlákien.

Nielen fyzika je vo všetkom, keď nás obklopuje, ale aj svetlo nás neoddeliteľne sprevádza pri našom objavovaní reality. Nie nadarmo vnímame svet okolo seba vďaka nej.

Referencie

1. Svetlo (nd). Na Wikipédii. Našiel sa 27. februára 2019 z en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fyzika: podstata vecí. Mexico DF: Medzinárodní redaktori Thomson.
3. Celkový vnútorný odraz (nd). Na Wikipédii. Zdroj: 28. februára 2019, z en.wikipedia.org.
4. Svetlo (nd). Na Wikipédii. Našiel sa 1. marca 2019 z en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teória odrazu, elektromagnetických a časticových vĺn. Springer.