ODSEV SVETLOBE: ELEMENTI, ZAKONI IN APLIKACIJE - FIZIČNO - 2025

Odboj svetlobe je optični pojav, ki žarek svetlobe spremeni smer in se odraža ko pade na površini ločevanja dveh medijev, ne da bi lahko prečka omenjeno površino.

Gre za osnovni pojav, ki se pojavlja v naravi in ​​ki so ga že proučevali v klasični Grčiji. Vendar zakoni, ki urejajo odsev svetlobe, niso bili razglašeni šele v sedemnajstem stoletju. Nizozemski znanstvenik W. Snell je določil zakone tako refleksije kot refrakcije. Na ta način so se ti zakoni imenovali Snellovi zakoni.

Odboj svetlobe v vodi. Pixabay

Sam odboj je splošen pojav, ki prizadene vse valove, čeprav je primer svetlobe najbolj reprezentativen. Vsakič, ko svetloba pade na telo, se pojavi odboj. Glede na to, katere barve spektra telo absorbira in katere odseva, vidimo telo ene ali druge barve.

Odsev je v našem vsakodnevnem življenju prisoten tudi v vsakdanjih zadevah, kot je oblikovanje podob v ogledalih. Te slike je mogoče razložiti iz zakonov refleksije. Lahko ga vidimo tudi na slikah, odsevanih na površini vode, čeprav se v tem primeru pojavi tudi pojav refrakcije.

Elementi

Pri preučevanju odboja svetlobe je treba upoštevati naslednje elemente: svetloba, oba medija, ločitvena površina medija, vpadni žarek, odbojni žarek in normalno do ločevalne površine .

V fiziki izraz svetloba vključuje celotno sevalno polje, vključeno v elektromagnetni spekter, pri čemer je izraz vidna svetloba rezerviran za del spektra, ki ga zazna človeško oko.

V razmisleku je treba razlikovati dve sredstvi. Prvi je medij, skozi katerega val potuje. Drugi pa ga ne prestopi ali pa se zgodi lom vala. Med obema medijema je tisto, kar imenujemo medijska ločitev.

Normalna je črta, pravokotna na ravnino ločevanja medija. Vpadni žarek imenujemo žarek svetlobe, ki skozi prvi medij doseže ločilno površino. Odsevni žarek je tisti, ki se odraža, ko se incidentni žarek trči s to površino.

Zakoni razmišljanja

Čeprav je Euclid prvi objavil zakone razmišljanja v tretjem stoletju pred našim štetjem, je resnica, da je bilo to leta 1621 z nizozemskim astronomom in matematikom Willebrordom Snellom van Royenom, ko so bili vzpostavljeni trenutni zakoni refleksije in loma. .

Spodaj sta obravnavana dva zakona za razmislek.

Prvi zakon

Prvi zakon je povzet v naslednji trditvi: vpadni žarek, normalen (ali pravokoten na ravnino) in odsevani žarek so v isti ravnini prostora.

Koti odboja svetlobe. Avtor ni na voljo za branje avtorja. Arvelius domneval (na podlagi trditev o avtorskih pravicah).

Drugi zakon

Drugi zakon za razmislek pravi, da je kot odboja popolnoma enak kotu vpadanja.

Fermatov princip

Tako iz prejšnjih dveh zakonov refleksije kot tudi zakonov loma je mogoče sklepati iz Fermatovega načela. To načelo pravi, da je pot, ki jo svetlobni žarek sledi med dvema mestoma v vesolju, vedno tista, ki traja najkrajši možni čas.

Skupni notranji odboj svetlobe

Skupni notranji odboj svetlobe se pojavi, ko svetloba sreča medij z indeksom loma, n ₂ , manjšim od tistega v mediju, v katerem se nahaja, n ₁ . V tem primeru svetloba ne more preiti skozi ločevalno površino obeh medijev in se popolnoma odseva.

Seveda se to zgodi le za vpadne kote, večje od tistih, ki se imenujejo kritični kot.

Popolni notranji odboj je vzrok za iskrice, ki jih lahko vidimo v rezalnem diamantu.

Vrste refleksije

Odsev je lahko več vrst: zrcalni, difuzni ali mešani. Ali bo prišlo do ene ali drugačne refleksije, je odvisno predvsem od vrste površine na njeni poti.

Spekularni odboj

Ko svetloba pade na gladko polirano površino, pride do zrcalnega odboja.

Difuzni odboj

Namesto tega, ko svetloba pade na nepolirano površino, se odsev pojavi v vseh smereh prostora. Rečeno je torej, da je prišlo do razpršenega razmišljanja.

Mariacasandra

Mešani odboj

Kot že ime pove, se mešani odsev pojavi, kadar pride do kombinacije prejšnjih dveh.

Prijave

Odboj svetlobe ima različne aplikacije. Tako je na primer fenomen popolne refleksije uporabljen v tistem, kar je znano kot prizma Porro, ki se uporablja pri izdelavi daljnogleda.

Skupni odboj se uporablja tudi za širjenje svetlobe v optičnih kablih. Če imate v svojem domu internetno optično povezavo, morate vedeti, da je del odgovornosti za uživanje v njem posledica celotnega odboja svetlobe.

Retrorefleksija

Retrorefleksija je uporaba odseva svetlobe, ki je sestavljena iz odsevanja svetlobe nazaj proti izvoru ali viru, ne glede na njegov vpadni kot. Da bi to dosegli, se uporabljajo ravne odsevne površine.

Posebna uporaba odseva je v prometnih znakih. To omogoča, da se svetloba žarometov odbija neposredno v smeri izvora. Tako se zdi signal okrepljen, tako da voznik prejme opozorilo o nevarnosti.

Preizkus

Pojav odboja svetlobe lahko preverimo z nekaj preprostimi poskusi doma, kot je tisti, ki ga predlagamo spodaj. To lahko storite doma brez kakršnega koli tveganja in si oglejte, kako je fizika na dosegu roke.

Skupni notranji odsev poskusa svetlobe

Za izvedbo tega eksperimenta potrebujete le kozarec, vodo, mleko in laserski kazalec.

Najprej kozarec napolnite z vodo, nato dodajte nekaj kapljic mleka. Ko to storite, je laserski kazalec usmerjen na kozarec pod nivo vode. Na ta način bo svetlobni žarek s kazalca prešel skozi vodo in se bo z zrakom odbijal na površini vode.

Poleg tega je zaradi mlečnih kapljic, raztopljenih v vodi, mogoče slediti celotni poti svetlobnega vala in brezhibno opazovati tako vpadni kot odsevni žarek. Vsekakor je idealno, da bi poskus izvedli v sobi z malo svetlobe, da bi bolje cenili vzorec odbitega vala.

Vzroki

Kot smo že pojasnili, se ta pojav zgodi le, ko svetloba prehaja iz medija z višjim lomnim indeksom v enega z nižjim indeksom. Na enak način mora luč vplivati ​​na ločitev medija s kotom, ki je večji od tako imenovanega kritičnega kota.

sklep

Odboj svetlobe je naravni pojav, ki nas vsakodnevno spremlja v življenju. To je tako, da zahvaljujoč temu zaznavamo barve. Obstajajo dokazi o njegovi raziskavi že v klasični Grčiji, čeprav so se šele v sedemnajstem stoletju s Snellom pravila, ki so urejala, začela opredeliti.

Trenutno je njegovih aplikacij veliko in raznoliko. Nekateri si jih zagotovo ne bi predstavljali in so vključeni v takšne nepričakovane procese, kot je prenos informacij prek optičnih kablov.

Ni fizika samo v vsem, ko nas obdaja, svetloba nas tudi neločljivo spremlja pri odkrivanju resničnosti. Ni zaman, zahvaljujoč njej dojemamo svet okoli nas.

Reference

1. Luč (drugi). V Wikipediji. Pridobljeno 27. februarja 2019 z en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fizika: narava stvari. Mehika DF: International Thomson Editores.
3. Skupni notranji odboj (drugi). Na Wikipediji. Pridobljeno 28. februarja 2019 z en.wikipedia.org.
4. Luč (drugi). Na Wikipediji. Pridobljeno 1. marca 2019 s spletnega mesta en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teorija odboja elektromagnetnih valov in delcev. Springer.