Ma a fényvisszaverődés törvényéről fogunk beszélni. A lineáris optika azon részét is kiemeljük, amelyre ez a jelenség vonatkozik.
Iskola és fény
A gyerekek türelmetlenül mennek az első osztályba. Érdekli őket, mit jelent tanulni, elfogja őket a tankönyvekkel, füzetekkel való felhajtás. De a fegyelem szigorú dolog. Igen, és egy zárt gyermekcsoport pszichológiai törvényei meglehetősen kegyetlenek. Ezért az idősebb diákok az iskolához csak az odajárástól való vonakodást kötik. Magának a tudásnak a kreatív megközelítésével azonban megváltoztathatja a leckék és a naplók világára vonatkozó szemléletmódot. Ma az optika egy fontos fogalmáról fogunk beszélni. A fizika 8. osztálya ezt a jelenséget a fény törésének és visszaverődésének törvényeként adja meg.
Hullám és fény
Bármilyen furcsán is hangzik, a fény egy hullám. – Milyen tengerek? – kérdezik majd a diákok. Mi pedig azt válaszoljuk: „Elektromágnesesen”. Ez az összetett rendszer egy mozgó töltött tárggyal kezdődik. A szó szó szerinti értelmében. Ha a kísérletező felvillanyoz egy borostyándarabot, és gyorsan fut vele, akkor a mozgás során nagyon gyenge és nagyon rövid elektromágneses tér keletkezik. Az egész univerzumot átható nagy mezők forrása itt találhatótöbbnyire sztárok. A Nap is egy nem nulla töltésű objektum, így a Föld szó szerint „fürdőzik” az általa létrehozott részecskékben és elektromágneses terekben. A fény pedig az elektromágneses mező kvantuma, ami azt jelenti, hogy a visszaverődés törvénye alkalmazható rá.
Reflexió, fénytörés, abszorpció
Szóval, mi a törvény lényege? A következőkben:
- Ha egy fénysugár sima felületre esik, akkor a beesési pontban a felület normálja és a visszavert fény ugyanabban a síkban van.
- A beeső sugár dőlésszöge a normálhoz képest megegyezik a visszavert fény dőlésszögével.
Néha az iskolások megijednek az érthetetlen „normális” szótól. De egyáltalán nem szörnyű. Ez csak egy merőleges a felület adott pontjára. A normál pedig legtöbbször egy képzeletbeli vonal, ezt át kell gondolni a probléma megoldásához.
A beesési szög egyenlő a visszaverődés szögével
Mennyire káros a fényvisszaverődés törvényének ez a megfogalmazása? A 8. osztály gyakran csökkenti a szavak számát az iskolai szabályzatban, hogy jobban emlékezzen rájuk. De még a lineáris optika is olyan téma, amelyben a hatás és a terjedés vektora számít. Vagyis nemcsak a fénysugarak kölcsönös szögei fontosak, hanem terjedésük iránya is. Ebben az esetben nem szabad megfeledkezni arról, hogy a beeső, a visszavert kép és a felület normálja számára csak egy sík van a beesési pontban.
A tükröződés típusai
Úgy tűnik, ez a szabály nem is lehet egyszerűbb. De van néhány sajátosság:
- Dielektrikummal találkozva a fény rezgéseket okoz az atomokbandielektromos polarizáció. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy a közeg minden pontja másodlagos hullámforrássá válik. Kombinálva visszavert, megtört és szórt fényt generálnak.
- Amikor elektromágneses sugárzás ér egy vezetőképes anyagot, az elektronok rezgését idézi elő. Az anyag hajlamos kompenzálni a keletkező áramot, ami szinte teljes visszaverődést eredményez. Ezért olyan fényes a fém.
- Diffúz visszaverődés akkor lép fel, ha a felület érdes. Méretüknek meg kell haladnia a beeső sugárzás hullámhosszát. Előfordulhat azonban olyan helyzet, hogy a rövid hullámhosszú ibolya sugárzás szétszóródik, míg a hosszú hullámhosszú vörös sugárzás tökéletesen visszaverődik.
- Belső visszaverődés. Ha a fény sűrűbb közegből egy ritkább közegbe esik (például vízből levegőbe), akkor bizonyos szögben a teljes sugár visszaverődik. A teljes visszaverődés törvénye a közegben lévő fény törésmutatóinak különbségével függ össze. Képletét a következőképpen fejezzük ki:
- sin j=n2 / n1
ahol j a teljes belső visszaverődés szöge, és n2 és n1 a kettő törésmutatói média.
Mi és mikor jelenik meg?
Az iskolai órákon és az unalmas feladatokon kívül más esetekben is megfigyelhető a reflexió törvénye, amelynek képletét kicsit magasabbra adtuk:
- Amikor a hanghullámok visszaverődnek a szilárd felületekről, visszhangként verődnek vissza. Ennek a hatásnak köszönhető, hogy a gyerekek hangja erősebben szól egy zárt udvaron, mint kint.folyópart. A felújítás után azonnal üres helyiség is visszhangzik, és az utólag elhelyezett bútorok elnyelik a levegő rezgéseit.
- A felderítő hajók ultrahanghullámokat bocsátanak ki maguk előtt, amelyek visszaverődési sebessége alapján meg lehet ítélni a fenék domborzatát.
- A rádióhullámok visszaverődnek a repülőgépekről, ami lehetővé teszi, hogy meghatározza helyüket a levegőben.
- Az orvosi vizsgálat során az ultrahang a szervek határairól visszaverődik, és lehetőséget ad a szakembereknek, hogy szövetvágás nélkül ítéljék meg az emberben lezajló folyamatokat.
Tükör és Kína
Azonban ne gondolja, hogy a tükrözés a legújabb találmány. Amint az emberek megtanulták, hogyan lehet tiszta fémet (bronzet) szerezni, a nők azonnal tudni akarták, hogyan néznek ki.
Annak érdekében, hogy az anyag jobban tükröződjön, a felületét hosszú ideig kézzel polírozták. És mivel a bronzkorongnak csak az egyik irányába lehetett nézni, a másikat valamilyen minta díszítette.
Az ókori Kínában egyes mesterek tükröt tudtak készíteni, amelyek rejtélyét mindmáig nem sikerült megfejteni. Ha egy ilyen tárgy sima oldaláról érkező napsugár egy fehér falra vagy egy papírlapra irányul, akkor a fénykörben … a hátoldalon gravírozott kép jelenik meg. Ennek a jelenségnek a lényege még a modern kutatási módszerekkel sem magyarázható meg. Kitalálni, hogyan történik ez:
- A mintát átnyomják, majd az egyik oldalát köszörülik, és megmarad a fém szerkezeti különbsége.
- Rézolvadékot öntünk egy előre elkészített sablonba, ésegy vastagabb fémréteg (ahol a minta kidudorodik) kicsit más formában szilárdul meg, mint egy vékony elem. Ez a különbség a polírozás után is megmarad.
- A tükör sima oldala savval van maratva. A feldolgozás után a színkülönbség nem észrevehető, de a visszavert kép intenzitása erős napfényben eltérő.
- A mintát az objektum tükörrészére alkalmazzák más minőségű rézzel.
- A kép kivágásra kerül a tükör hátulján, ha az elejét már bizonyos mértékig csiszolták. A nyomás a tárgy mindkét részére hat. A tükörold alt mintegy a mintának megfelelő mikrodudorok borítják. Egy újabb csiszolás befejezi a munkát, simább megjelenést kölcsönözve a keletkezett dudoroknak és völgyeknek.
Nehéz elhinni, hogy az atomspektroszkópia és az anyag röntgenkutatásának korában még mindig vannak rejtélyek a reflexióval kapcsolatban, de a tények makacs dolgok.
