Neke zakone fizike je teško zamisliti bez upotrebe vizuelnih pomagala. Ovo se ne odnosi na uobičajeno svjetlo koje pada na razne predmete. Dakle, na granici koja razdvaja dva medija dolazi do promjene smjera svjetlosnih zraka ako je ova granica mnogo veća od valne dužine. U ovom slučaju, refleksija svjetlosti nastaje kada se dio njene energije vrati u prvi medij. Ako dio zraka prodre u drugu sredinu, tada se lome. U fizici se tok svjetlosne energije koji udari u granicu dva različita medija naziva upadnim, a onaj koji se iz njega vraća u prvi medij naziva se reflektiranim. Međusobni raspored ovih zraka određuje zakone refleksije i prelamanja svjetlosti.
Uslovi
Ugao između upadnog snopa i okomite linije na interfejs između dva medija, vraćen na tačku upada svetlosnog toka energije, naziva se upadnim uglom. Postoji još jedan važan pokazatelj. Ovo je ugao refleksije. Javlja se između reflektovanog snopa i okomite linije vraćene na tačku njegovog upada. light canšire se pravolinijski samo u homogenom mediju. Različiti mediji apsorbuju i reflektuju svetlosnu radijaciju na različite načine. Koeficijent refleksije je vrijednost koja karakterizira refleksivnost tvari. Pokazuje kolika će energija koju svjetlosno zračenje donosi na površinu medija biti ona koju će od njega odnijeti reflektirano zračenje. Ovaj koeficijent zavisi od niza faktora, a jedan od najvažnijih je upadni ugao i sastav zračenja. Potpuna refleksija svjetlosti nastaje kada padne na predmete ili tvari s reflektirajućom površinom. Tako, na primjer, to se dešava kada zraci udare u tanak film srebra i tekuće žive nanesene na staklo. Potpuna refleksija svjetlosti je prilično uobičajena u praksi.
Zakoni
Zakone refleksije i prelamanja svetlosti formulisao je Euklid u 3. veku pre nove ere. BC e. Svi su oni eksperimentalno utvrđeni i lako se potvrđuju čisto geometrijskim principom Hajgensa. Prema njemu, svaka tačka medija, do koje perturbacija dopire, izvor je sekundarnih talasa.
Prvi zakon refleksije svetlosti: upadni i reflektujući snop, kao i okomita linija na interfejs između medija, obnovljena u tački upada svetlosnog snopa, nalaze se u istoj ravni. Ravan val pada na reflektirajuću površinu čije su valne površine pruge.
Drugi zakon kaže da je ugao refleksije svjetlosti jednak upadnom kutu. To je zato što su međusobno okomitestrane. Na osnovu principa jednakosti trouglova proizilazi da je upadni ugao jednak kutu refleksije. Lako se može dokazati da leže u istoj ravni sa okomitom linijom vraćenom na međuprostor između medija u tački upada zraka. Ovi najvažniji zakoni važe i za obrnuti tok svjetlosti. Zbog reverzibilnosti energije, snop koji se širi duž putanje reflektovanog će se reflektovati duž putanje incidenta.
Svojstva reflektirajućih tijela
Velika većina objekata reflektuje samo svetlosno zračenje koje pada na njih. Međutim, oni nisu izvor svjetlosti. Dobro osvijetljena tijela savršeno su vidljiva sa svih strana, jer se zračenje s njihove površine reflektira i raspršuje u različitim smjerovima. Ova pojava se naziva difuzna (razbacana) refleksija. Javlja se kada svjetlost udari u bilo koju hrapavu površinu. Da bi se odredila putanja zraka reflektovanog od tijela u tački njegovog upada, povlači se ravan koja dodiruje površinu. Zatim se u odnosu na njega grade uglovi upada zraka i refleksije.
Difuzni odraz
Samo zbog postojanja difuzne (difuzne) refleksije svetlosne energije razlikujemo objekte koji nisu sposobni da emituju svetlost. Bilo koje tijelo će nam biti apsolutno nevidljivo ako je rasipanje zraka nula.
Difuzna refleksija svjetlosne energije ne izaziva nelagodu u očima osobe. To je zbog činjenice da se sva svjetlost ne vraća u prvobitno okruženje. Dakle, od snegaodbija se oko 85% zračenja, od bijelog papira - 75%, ali od crnog velura - samo 0,5%. Kada se svjetlost reflektira od različitih hrapavih površina, zrake se usmjeravaju nasumično jedna u odnosu na drugu. U zavisnosti od toga u kojoj meri površine reflektuju svetlosne zrake, nazivaju se mat ili zrcalnim. Međutim, ovi pojmovi su relativni. Iste površine mogu biti zrcalne i mat na različitim talasnim dužinama upadne svjetlosti. Površina koja ravnomjerno raspršuje zrake u različitim smjerovima smatra se apsolutno mat. Iako takvih objekata u prirodi praktički nema, neglazirani porculan, snijeg, papir za crtanje su im vrlo blizu.
Odraz u ogledalu
Spekularna refleksija svetlosnih zraka razlikuje se od drugih vrsta po tome što kada snopovi energije padnu na glatku površinu pod određenim uglom, reflektuju se u jednom pravcu. Ovaj fenomen je poznat svakome ko je ikada koristio ogledalo pod zracima svjetlosti. U ovom slučaju, to je reflektirajuća površina. U ovu kategoriju spadaju i druga tijela. Svi optički glatki objekti mogu se klasifikovati kao zrcalne (reflektujuće) površine ako su veličine nehomogenosti i nepravilnosti na njima manje od 1 mikrona (ne prelaze talasnu dužinu svetlosti). Za sve takve površine važe zakoni refleksije svjetlosti.
Odbijanje svjetlosti sa različitih površina ogledala
Ogledala sa zakrivljenom reflektirajućom površinom (sferna ogledala) se često koriste u tehnologiji. Takvi objekti su tijelau obliku sfernog segmenta. Paralelnost zraka u slučaju refleksije svjetlosti od takvih površina je jako narušena. Postoje dvije vrste takvih ogledala:
• konkavni - reflektiraju svjetlost sa unutrašnje površine segmenta sfere, nazivaju se sakupljajući, pošto se paralelni zraci svjetlosti nakon refleksije od njih skupljaju u jednoj tački;
• konveksan - reflektuje svjetlost sa vanjske površine, dok se paralelne zrake raspršuju na strane, zbog čega se konveksna ogledala nazivaju raspršivanjem.
Opcije za reflektiranje svjetlosnih zraka
Zrak koji upada skoro paralelan sa površinom samo ga malo dodiruje, a zatim se reflektuje pod veoma tupim uglom. Zatim nastavlja vrlo niskom putanjom, što bliže površini. Snop koji pada skoro okomito reflektuje se pod oštrim uglom. U ovom slučaju, smjer već reflektiranog zraka bit će blizu putanje upadnog snopa, što je u potpunosti u skladu sa fizičkim zakonima.
Refrakcija svjetlosti
Refleksija je usko povezana sa drugim fenomenima geometrijske optike, kao što su refrakcija i totalna unutrašnja refleksija. Često svjetlost prolazi kroz granicu između dva medija. Refrakcija svjetlosti je promjena smjera optičkog zračenja. Javlja se kada prelazi iz jednog medija u drugi. Refrakcija svjetlosti ima dva uzorka:
• snop koji prolazi kroz granicu između medija nalazi se u ravni koja prolazi kroz okomitu površinu i upadnu zraku;
•upadni ugao i ugao prelamanja su povezani.
Refrakcija je uvijek praćena refleksijom svjetlosti. Zbir energija reflektovanog i prelomljenog snopa zraka jednak je energiji upadnog snopa. Njihov relativni intenzitet zavisi od polarizacije svetlosti u upadnom snopu i upadnog ugla. Struktura mnogih optičkih uređaja zasniva se na zakonima prelamanja svjetlosti.
