يصعب تخيل بعض قوانين الفيزياء بدون استخدام الوسائل البصرية. هذا لا ينطبق على الضوء المعتاد الذي يسقط على أجسام مختلفة. لذلك ، عند الحد الفاصل بين وسيطين ، هناك تغيير في اتجاه أشعة الضوء إذا كانت هذه الحدود أكبر بكثير من الطول الموجي. في هذه الحالة ، يحدث انعكاس الضوء عندما يعود جزء من طاقته إلى الوسط الأول. إذا تغلغل جزء من الأشعة في وسط آخر ، فإنها تنكسر. في الفيزياء ، يُطلق على تدفق الطاقة الضوئية الذي يصل إلى حدود وسيطين مختلفين اسم حادث ، ويسمى المنعكس الذي يعود منه إلى الوسيط الأول. إن الترتيب المتبادل لهذه الأشعة هو الذي يحدد قوانين انعكاس وانكسار الضوء.
الشروط
الزاوية بين الحزمة الساقطة والخط العمودي للواجهة بين وسيطين ، المستعاد إلى نقطة حدوث تدفق الطاقة الضوئية ، تسمى زاوية السقوط. هناك مؤشر مهم آخر. هذه هي زاوية الانعكاس. يحدث بين الحزمة المنعكسة والخط العمودي المستعاد إلى نقطة وقوعه. يمكن للضوءينتشر في خط مستقيم فقط في وسط متجانس. تمتص الوسائط المختلفة وتعكس إشعاع الضوء بطرق مختلفة. معامل الانعكاس هو القيمة التي تميز انعكاس المادة. يُظهر مقدار الطاقة التي يجلبها الإشعاع الضوئي إلى سطح الوسط والتي ستكون تلك التي يتم نقلها بعيدًا عن طريق الإشعاع المنعكس. يعتمد هذا المعامل على عدد من العوامل ، من أهمها زاوية السقوط وتكوين الإشعاع. يحدث الانعكاس الكلي للضوء عندما يسقط على أشياء أو مواد ذات سطح عاكس. لذلك ، على سبيل المثال ، يحدث هذا عندما تصطدم الأشعة بطبقة رقيقة من الفضة ويترسب الزئبق السائل على الزجاج. الانعكاس الكلي للضوء شائع جدًا في الممارسة
قوانين
صاغ إقليدس قوانين انعكاس وانكسار الضوء في القرن الثالث قبل الميلاد. قبل الميلاد ه. تم إنشاء كل منهم بشكل تجريبي ويمكن تأكيده بسهولة من خلال مبدأ Huygens الهندسي البحت. ووفقا له ، فإن أي نقطة في الوسط يصل إليها الاضطراب هي مصدر لموجات ثانوية.
القانون الأول لانعكاس الضوء: تقع الحزم الساقطة والعاكسة ، وكذلك الخط العمودي للواجهة بين الوسائط ، المستعادة عند نقطة وقوع الحزمة الضوئية ، في نفس المستوى. تسقط موجة مستوية على سطح عاكس ، وتكون سطوح الموجة عبارة عن خطوط.
قانون آخر ينص على أن زاوية انعكاس الضوء تساوي زاوية السقوط. هذا لأنهم متعامدون بشكل متبادلالجوانب. بناءً على مبادئ المساواة بين المثلثات ، يترتب على ذلك أن زاوية السقوط تساوي زاوية الانعكاس. يمكن إثبات أنها تقع في نفس المستوى مع استعادة الخط العمودي للواجهة بين الوسائط عند نقطة حدوث الحزمة. هذه القوانين الأكثر أهمية صالحة أيضًا لعكس مسار الضوء. نظرًا لقابلية انعكاس الطاقة ، فإن حزمة تنتشر على طول مسار المنعكس ستنعكس على طول مسار الحادث.
خصائص الأجسام العاكسة
الغالبية العظمى من الكائنات تعكس فقط إشعاع الضوء الساقط عليها. ومع ذلك ، فهي ليست مصدرًا للضوء. الأجسام المضاءة جيدًا مرئية تمامًا من جميع الجوانب ، حيث ينعكس الإشعاع من سطحها ويتناثر في اتجاهات مختلفة. هذه الظاهرة تسمى انعكاس منتشر (مبعثر). يحدث عندما يضرب الضوء أي سطح خشن. لتحديد مسار الشعاع المنعكس من الجسم عند نقطة وقوعه ، يتم رسم مستوى يلامس السطح. ثم ، فيما يتعلق به ، يتم بناء زوايا وقوع الأشعة والانعكاس.
انعكاس منتشر
فقط بسبب وجود انعكاس منتشر (منتشر) للطاقة الضوئية ، فإننا نميز الأشياء غير القادرة على إصدار الضوء. سيكون أي جسم غير مرئي لنا تمامًا إذا كان تشتت الأشعة صفرًا
الانعكاس المنتشر للطاقة الضوئية لا يسبب عدم الراحة في عيون الشخص. هذا يرجع إلى حقيقة أنه لا يعود كل الضوء إلى بيئته الأصلية. إذن من الثلجينعكس حوالي 85٪ من الإشعاع ، من الورق الأبيض - 75٪ ، ولكن من القطيفة السوداء - 0.5٪ فقط. عندما ينعكس الضوء من أسطح خشنة مختلفة ، يتم توجيه الأشعة بشكل عشوائي فيما يتعلق ببعضها البعض. اعتمادًا على مدى انعكاس الأسطح لأشعة الضوء ، يطلق عليها اسم غير لامع أو مرآة. ومع ذلك ، فإن هذه الشروط نسبية. يمكن أن تكون نفس الأسطح مرآوية وغير لامعة بأطوال موجية مختلفة من الضوء الساقط. يعتبر السطح الذي ينثر الأشعة بالتساوي في اتجاهات مختلفة غير لامع تمامًا. على الرغم من عدم وجود مثل هذه الأشياء عمليًا في الطبيعة ، إلا أن الخزف غير المطلي والثلج وورق الرسم قريب جدًا منها.
انعكاس المرآة
يختلف الانعكاس المرآوي لأشعة الضوء عن الأنواع الأخرى في أنه عندما تسقط حزم من الطاقة على سطح أملس بزاوية معينة ، فإنها تنعكس في اتجاه واحد. هذه الظاهرة مألوفة لأي شخص استخدم مرآة تحت أشعة الضوء. في هذه الحالة ، هو سطح عاكس. تنتمي الهيئات الأخرى أيضًا إلى هذه الفئة. يمكن تصنيف جميع الأجسام الملساء بصريًا على أنها أسطح مرآة (عاكسة) إذا كانت أحجام عدم التجانس والمخالفات عليها أقل من 1 ميكرون (لا تتجاوز الطول الموجي للضوء). لكل هذه الأسطح قوانين انعكاس الضوء سارية المفعول
انعكاس الضوء من أسطح المرآة المختلفة
المرايا ذات السطح المنحني العاكس (المرايا الكروية) غالبًا ما تستخدم في التكنولوجيا. هذه الأشياء هي أجسامعلى شكل قطعة كروية. يتم انتهاك التوازي بين الأشعة في حالة انعكاس الضوء من هذه الأسطح بشدة. هناك نوعان من هذه المرايا:
• مقعر - يعكس الضوء من السطح الداخلي لمقطع الكرة ، ويطلق عليه اسم التجميع ، حيث يتم جمع أشعة الضوء المتوازية بعد الانعكاس منها عند نقطة واحدة ؛
• محدب - يعكس الضوء من السطح الخارجي ، بينما تنتشر الأشعة المتوازية على الجانبين ، وهذا هو سبب تسمية المرايا المحدبة بالانتثار.
خيارات لعكس أشعة الضوء
حادثة شعاعية موازية تقريبًا للسطح تلامسها قليلاً فقط ، ثم تنعكس بزاوية منفرجة للغاية. ثم تستمر في مسار منخفض جدًا ، أقرب ما يمكن من السطح. الشعاع الساقط عموديًا تقريبًا ينعكس بزاوية حادة. في هذه الحالة ، سيكون اتجاه الحزمة المنعكسة بالفعل قريبًا من مسار الحزمة الساقطة ، وهو ما يتوافق تمامًا مع القوانين الفيزيائية.
انكسار الضوء
يرتبط الانعكاس ارتباطًا وثيقًا بظواهر البصريات الهندسية الأخرى ، مثل الانكسار والانعكاس الداخلي الكلي. في كثير من الأحيان ، يمر الضوء عبر الحدود بين وسيطين. انكسار الضوء هو تغيير في اتجاه الإشعاع الضوئي. يحدث عندما ينتقل من وسيط إلى آخر. انكسار الضوء نمطين:
• يقع الشعاع الذي يمر عبر الحدود بين الوسائط في مستوى يمر عبر العمودي على السطح والشعاع الساقط ؛
•ترتبط زاوية السقوط والانكسار.
يكون الانكسار مصحوبًا دائمًا بانعكاس الضوء. مجموع طاقات الحزم المنعكسة والمنكسرة للأشعة يساوي طاقة الحزمة الساقطة. تعتمد شدتها النسبية على استقطاب الضوء في الحزمة الساقطة وزاوية السقوط. تعتمد بنية العديد من الأجهزة الضوئية على قوانين انكسار الضوء.
