Dažus fizikas likumus ir grūti iedomāties bez uzskates līdzekļu izmantošanas. Tas neattiecas uz parasto gaismu, kas krīt uz dažādiem objektiem. Tātad pie robežas, kas atdala divus nesējus, mainās gaismas staru virziens, ja šī robeža ir daudz lielāka par viļņa garumu. Šajā gadījumā gaismas atstarošana notiek, kad daļa no tās enerģijas atgriežas pirmajā vidē. Ja daļa staru iekļūst citā vidē, tad tie tiek lauzti. Fizikā gaismas enerģijas plūsmu, kas sasniedz divu dažādu nesēju robežu, sauc par incidentu, un to, kas no tās atgriežas pirmajā vidē, sauc par atstarotu. Tieši šo staru savstarpējais izvietojums nosaka gaismas atstarošanas un laušanas likumus.
Noteikumi
Leņķi starp krītošo staru kūli un perpendikulāro līniju saskarnei starp diviem nesējiem, kas atjaunota līdz gaismas enerģijas plūsmas krišanas punktam, sauc par krišanas leņķi. Ir vēl viens svarīgs rādītājs. Šis ir atstarošanas leņķis. Tas notiek starp atstaroto staru kūli un perpendikulāro līniju, kas atjaunota līdz tā krišanas punktam. gaismas vartaisnā līnijā izplatīties tikai viendabīgā vidē. Dažādi mediji dažādos veidos absorbē un atspoguļo gaismas starojumu. Atstarošanas koeficients ir vērtība, kas raksturo vielas atstarošanas spēju. Tas parāda, cik daudz enerģijas, ko gaismas starojums nes uz vides virsmu, būs tā, ko no tās aiznes atstarots starojums. Šis koeficients ir atkarīgs no vairākiem faktoriem, no kuriem viens no svarīgākajiem ir krišanas leņķis un starojuma sastāvs. Pilnīga gaismas atstarošana notiek, kad tā krīt uz objektiem vai vielām ar atstarojošu virsmu. Tā, piemēram, tas notiek, kad stari saskaras ar plānu sudraba un šķidrā dzīvsudraba kārtiņu, kas nogulsnēta uz stikla. Pilnīga gaismas atstarošana praksē ir diezgan izplatīta parādība.
Likumi
Gaismas atstarošanas un laušanas likumus formulēja Eiklīds 3. gadsimtā pirms mūsu ēras. BC e. Visi no tiem ir izveidoti eksperimentāli, un tos viegli apstiprina Huygens tīri ģeometriskais princips. Pēc viņa domām, jebkurš vides punkts, līdz kuram sasniedz perturbācija, ir sekundāro viļņu avots.
Pirmais gaismas atstarošanas likums: krītošie un atstarojošie stari, kā arī perpendikulārā līnija saskarnei starp nesējiem, kas atjaunota gaismas staru kūļa krišanas punktā, atrodas vienā plaknē. Plakans vilnis krīt uz atstarojošas virsmas, kuras viļņu virsmas ir svītras.
Cits likums saka, ka gaismas atstarošanas leņķis ir vienāds ar krišanas leņķi. Tas ir tāpēc, ka tie ir savstarpēji perpendikulāripuses. Pamatojoties uz trīsstūru vienādības principiem, no tā izriet, ka krišanas leņķis ir vienāds ar atstarošanas leņķi. Var viegli pierādīt, ka tie atrodas vienā plaknē ar perpendikulāro līniju, kas atjaunota saskarnē starp nesējiem staru kūļa krišanas punktā. Šie vissvarīgākie likumi ir spēkā arī gaismas pretējā virzienā. Sakarā ar enerģijas atgriezeniskumu, staru kūlis, kas izplatās pa atstaroto ceļu, tiks atspoguļots pa incidenta ceļu.
Atstarojošo ķermeņu īpašības
Lielākā daļa objektu atstaro tikai uz tiem krītošo gaismas starojumu. Tomēr tie nav gaismas avots. Labi apgaismoti ķermeņi ir lieliski redzami no visām pusēm, jo starojums no to virsmas tiek atspoguļots un izkliedēts dažādos virzienos. Šo parādību sauc par difūzu (izkliedētu) atspulgu. Tas notiek, kad gaisma saskaras ar jebkuru raupju virsmu. Lai noteiktu no ķermeņa atstarotā stara ceļu tā krišanas punktā, tiek uzzīmēta plakne, kas pieskaras virsmai. Tad attiecībā pret to tiek veidoti staru krišanas un atstarošanas leņķi.
Difūzais atspulgs
Tikai sakarā ar gaismas enerģijas difūzās (difūzās) atstarošanās esamību, mēs izšķiram objektus, kas nav spējīgi izstarot gaismu. Jebkurš ķermenis mums būs absolūti neredzams, ja staru izkliede ir nulle.
Gaismas enerģijas izkliedēta atstarošana nerada diskomfortu cilvēka acīs. Tas ir saistīts ar faktu, ka ne visa gaisma atgriežas sākotnējā vidē. Tātad no sniegaatstarojas ap 85% starojuma, no b alta papīra - 75%, bet no melnā velūra - tikai 0,5%. Kad gaisma tiek atstarota no dažādām raupjām virsmām, stari tiek nejauši vērsti viens pret otru. Atkarībā no tā, cik lielā mērā virsmas atstaro gaismas starus, tās sauc par matētu vai spoguli. Tomēr šie termini ir relatīvi. Tās pašas virsmas var būt spoguļainas un matētas dažādos krītošās gaismas viļņu garumos. Virsma, kas vienmērīgi izkliedē starus dažādos virzienos, tiek uzskatīta par absolūti matētu. Lai gan dabā šādu priekšmetu praktiski nav, tiem ļoti tuvs ir neglazētais porcelāns, sniegs, zīmēšanas papīrs.
Spoguļa atspulgs
Gaismas staru spoguļatstarošanās atšķiras no citiem veidiem ar to, ka enerģijas stariem krītot uz gludas virsmas noteiktā leņķī, tie tiek atstaroti vienā virzienā. Šī parādība ir pazīstama ikvienam, kurš kādreiz ir izmantojis spoguli zem gaismas stariem. Šajā gadījumā tā ir atstarojoša virsma. Šajā kategorijā ietilpst arī citas struktūras. Visus optiski gludos objektus var klasificēt kā spoguļa (atstarojošas) virsmas, ja neviendabīgumu un nelīdzenumu izmēri uz tiem ir mazāki par 1 mikronu (nepārsniedz gaismas viļņa garumu). Visām šādām virsmām ir spēkā gaismas atstarošanas likumi.
Gaismas atspīdums no dažādām spoguļu virsmām
Tehnoloģijās bieži izmanto spoguļus ar izliektu atstarojošu virsmu (sfēriskus spoguļus). Šādi objekti ir ķermeņiveidota kā sfērisks segments. Staru paralēlisms gaismas atstarošanas gadījumā no šādām virsmām ir stipri pārkāpts. Ir divu veidu šādi spoguļi:
• ieliekti - atstaro gaismu no sfēras segmenta iekšējās virsmas, tos sauc par savācējiem, jo paralēli gaismas stari pēc atstarošanas no tiem tiek savākti vienā punktā;
• izliekts - atstaro gaismu no ārējās virsmas, savukārt paralēli stari tiek izkliedēti uz sāniem, tāpēc izliektos spoguļus sauc par izkliedējumiem.
Gaismas staru atstarošanas iespējas
Stars, kas krīt gandrīz paralēli virsmai, to pieskaras tikai nedaudz, un pēc tam tiek atstarots ļoti klusā leņķī. Pēc tam tas turpinās pa ļoti zemu trajektoriju, pēc iespējas tuvāk virsmai. Gandrīz vertikāli krītošs stars tiek atspoguļots akūtā leņķī. Šajā gadījumā jau atstarotā stara virziens būs tuvu krītošā stara ceļam, kas pilnībā atbilst fizikālajiem likumiem.
Gaismas laušana
Atspoguļošana ir cieši saistīta ar citām ģeometriskās optikas parādībām, piemēram, refrakciju un kopējo iekšējo atstarošanos. Bieži vien gaisma šķērso robežu starp diviem nesējiem. Gaismas laušana ir optiskā starojuma virziena maiņa. Tas notiek, kad tas pāriet no vienas vides uz otru. Gaismas refrakcijai ir divi modeļi:
• stars, kas iet caur robežu starp nesējiem, atrodas plaknē, kas iet caur perpendikulāru pret virsmu un krītošo staru;
•krišanas leņķis un laušana ir saistīti.
Refrakciju vienmēr pavada gaismas atspīdums. Atstarotā un lauztā staru kūļa enerģiju summa ir vienāda ar krītošā staru kūļa enerģiju. To relatīvā intensitāte ir atkarīga no gaismas polarizācijas krītošajā starā un krišanas leņķa. Daudzu optisko ierīču struktūra ir balstīta uz gaismas laušanas likumiem.
