Автор Анна Евкова
Преподаватель который помогает студентам и школьникам в учёбе.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Содержание:

Отражение света:

Можем ли мы увидеть друг друга темной ночью? А если мы приблизимся к светящемуся фонарю? Именно благодаря отраженному свету мы видим предметы, различаем цвет одежды, любуемся картиной художника. Известно, что свет отражается от самых разных предметов. Например, и от белой стенки, и от зеркала. Но почему только в зеркале мы видим свое изображение? И почему мы при этом почти не видим самого зеркала и в магазине можем ошибочно протянуть руку не к яблоку, а к его изображению в зеркальной витрине?
Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Каким бывает отражение света? Какими законами оно описывается? Проведем опыт. На оптическом диске (рис. 231), представляющем собой круг с делениями, укрепим зеркало. Направим из осветителя (лампочка в футляре с отверстием) на зеркало пучок света (луч АО).

От зеркала (гладкая отполированная поверхность) световой луч АО практически полностью отразится (луч ОВ). Опустим в точку падения луча АО перпендикуляр СО к поверхности зеркала. Угол между падающим лучом и перпендикуляром, проведенным в точку падения, называется углом падения. Обозначим этот угол буквой Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Угол, образованный отраженным лучом и тем же перпендикуляром, называется углом отражения. Обозначим его буквой Отражение света в физике - формулы и определение с примерами А теперь сравним эти углы. Из опыта видно, что углы отражения и падения равны:

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Увеличим угол падения а, повернув осветитель влево. Угол отражения Отражение света в физике - формулы и определение с примерами тоже увеличится (рис. 232, а). Ио по-прежнему Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

То, что мы на оптическом диске видим не только падающий луч, но и отраженный, говорит о том, что они оба лежат в одной плоскости — плоскости диска.

На основании результатов опыта можно сформулировать законы отражения света.

  1.  Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к отражающей поверхности, проведенный в точку падения, лежат в одной плоскости.
  2. Угол отражения равен углу падения.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

А теперь по направлению отраженного луча (см. рис. 232, а) пустим луч света от осветителя (см. рис. 232, б). Он отразится от зеркала и пойдет но направлению, по которому в предыдущем опыте шел падающий луч. Лучи и углы поменялись местами. Это свойство отраженного и падающего лучей называют обратимостью (или взаимностью) световых лучей.

Одинаково ли отражают свет различные поверхности

Пусть на поверхность зеркала падают направленные лучи света. После отражения от него свет попадает в глаз только тогда, когда глаз находится в положении 2 (рис. 233, а). Если он будет находиться в положениях 1 или 3, то отраженные лучи в глаз не попадут. В этом особенность зеркал. Зеркально отражает свет поверхность воды (рис. 234).

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

А если поверхность шероховатая? Направленные лучи света отражаются в различных направлениях (рис. 233, б). Такое отражение называется диффузным (иногда говорят: рассеянное отражение).

В случае диффузного отражения поверхность видна при любом положении глаза, так как в него попадают отраженные лучи. Шероховатыми поверхностями, отражающими свет диффузно, являются поверхности стен, потолков, тканей, ваты, снега (рис. 235), кожи лица, рук и т. д. Только благодаря диффузному отражению мы видим предметы, которые сами не излучают свет.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Диффузно отражающие поверхности называют матовыми, зеркально отражающие — блестящими.

Приведите сами примеры блестящих и матовых поверхностей. Чем больше света отражает поверхность (чем меньше поглощает),

тем она кажется светлее. Белый лист бумаги отражает света больше, чем серый картон, но этот же картон отражает света больше, чем черный бархат.

Главные выводы:

  1. Отраженный луч лежит в той же плоскости, что и падающий луч, и перпендикуляр к поверхности, проведенный в точку падения.
  2. Угол отражения светового луча равен углу падения.
  3. Световые лучи обладают свойством обратимости.
  4. Зеркальные поверхности отражают свет направленно, шероховатые (матовые) — диффузно, т. е. по всем направлениям.

Пример решения задачи:

Солнечные лучи образуют с горизонтом угол Отражение света в физике - формулы и определение с примерами Как надо расположить плоское зеркало, чтобы отраженные лучи пошли вертикально вверх?
Дано:

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Решение:

Проведем отраженный луч ОВ (рис. 236, а). Угол АОВ, равный Отражение света в физике - формулы и определение с примерами — это сумма двух равных углов (падения и отражения от зеркала):

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами
Отражение света в физике - формулы и определение с примерами
Проведя биссектрису OD этого угла, мы получим положение перпендикуляра к зеркалу (рис. 236, б). Изобразим и само зеркало (рис. 236, в). Из чертежа видно, что искомый угол Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Ответ: Отражение света в физике - формулы и определение с примерами = 25°.

Световые явления и скорость распространения света

Из пяти органов чувств больше всего информации об окружающем мире дает нам зрение. Но видеть мир вокруг мы можем только потому, что нам в глаза попадает свет. Итак, начинаем изучение световых, или оптических (греч. optikos — зрительный), явлений, то есть явлений, связанных со светом.

Со световыми явлениями мы сталкиваемся каждый день, ведь они являются частью природной среды, в которой мы живем.

Некоторые оптические явления кажутся нам настоящим чудом, например миражи в пустыне, полярные сияния. Но согласитесь, что и более привычные световые явления: блеск капельки росы в солнечном луче, лунная дорожка на воде, семицветный мост радуги после летнего дождя, молния в грозовых облаках, мерцание звезд в ночном небе — тоже удивительны, ведь они делают мир вокруг нас прекрасным, полным волшебной красоты и гармонии.

Что такое источники света

Источники света — это физические тела, частицы (атомы, молекулы, ионы) которых излучают свет.

Посмотрите вокруг, обратитесь к своему опыту — и вы, без сомнения, назовете много источников света: звезда, вспышка молнии, пламя свечи, лампа, монитор компьютера и т. д. (см., например, рис. 9.1). Свет могут излучать и организмы: светлячки — яркие точки света, которые можно увидеть теплыми летними ночами в лесной траве, некоторые морские животные, радиолярии и др.

В ясную лунную ночь можно достаточно хорошо видеть предметы, освещенные лунным светом. Однако Луну нельзя считать источником света, ведь она не излучает, а только отражает свет, идущий от Солнца.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 9.1. Некоторые источники света

Различаем источники света:

В зависимости от происхождения различают естественные и искусственные (созданные человеком) источники света.

К естественным источникам света относятся Солнце и звезды, раскаленная лава и полярное сияние, некоторые живые организмы (глубоководная каракатица, светящиеся бактерии, светлячки) и т. д.

Еще в древности люди начали создавать искусственные источники света. Сначала это были костры, лучины, позже — факелы, свечи, масляные и керосиновые лампы; в конце XIX в. была изобретена электрическая лампа. Сегодня разные виды электрических ламп используются повсюду (рис. 9.2, 9.3).

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 9.2. Мощные источники искусственного света — галогенные лампы в фарах современного автомобиля

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 9.3. Сигналы современных светофоров хорошо заметны даже при ярком солнце. В таких светофорах лампы накаливания заменены светодиодными

Различают также тепловые и люминесцентные источники света.

Тепловые источники излучают свет благодаря тому, что имеют высокую температуру (рис. 9.4).

Для свечения люминесцентных источников света не нужна высокая температура: световое излучение может быть достаточно интенсивным, а источник при этом остается относительно холодным. Примерами люминесцентных источников света могут быть полярное сияние и морской планктон, экран телефона, лампа дневного света, покрытый люминесцентной краской дорожный знак и т. д.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 9.4. Некоторые тепловые источники света

Точечные и протяженные источники света

Источник света, который излучает свет одинаково во всех направлениях и размерами которого, учитывая расстояние до места наблюдения, можно пренебречь, называют точечным источником света.

Наглядный пример точечных источников света — звезды: мы наблюдаем их с Земли, то есть с расстояния, которое в миллионы раз превышает размеры самих звезд.

Источники света, которые не являются точечными, называют протяженными источниками света. В большинстве случаев мы имеем дело именно с протяженными источниками света. Это и лампа дневного света, и экран мобильного телефона, и пламя свечи, и огонь костра.

В зависимости от условий один и тот же источник света может считаться как протяженным, так и точечным.

Характеризуем приемники света

Приемники света — это устройства, которые изменяют свои свойства под действием света и с помощью которых можно выявить световое излучение.

Приемники света бывают искусственные и естественные. В любом приемнике света энергия светового излучения преобразуется в другие виды энергии — тепловую, которая проявляется в нагревании тел, поглощающих свет, электрическую, химическую и даже механическую. В результате таких преобразований приемники определенным образом реагируют на свет или его изменение.

Например, некоторые системы охраны работают на фотоэлектрических приемниках светафотоэлементах. Пучки света, пронизывающие пространство вокруг охраняемого объекта, направлены на фотоэлементы (рис. 9.6). Если перекрыть один из таких пучков, фотоэлемент не получит световую энергию и сразу об этом «сообщит».

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 9.6. В современных системах охраны используют чувствительные фотоэлементы

В солнечных батареях фотоэлементы преобразуют энергию света в электрическую энергию. Многие современные солнечные электростанции — это большие «энергетические поля» из солнечных батарей.

Долгое время для получения фотографий применяли только фотохимические приемники света (фотопленку, фотобумагу), в которых в результате действия света происходят определенные химические реакции (рис. 9.7).

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 9.7. Фотопленка и фотобумага — фотохимические приемники света

В современных цифровых фотоаппаратах вместо фотопленки используют матрицу, состоящую из большого количества фотоэлементов. Каждый из таких элементов принимает «свою» часть светового потока, преобразует ее в электрический сигнал и передает этот сигнал в определенное место экрана.

Естественными приемниками света являются глаза живых существ (рис. 9.8). Под воздействием света в сетчатке глаза происходят определенные химические реакции, возникают нервные импульсы, вследствие чего мозг формирует представление об окружающем мире.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 9.8. Глаза живых существ — это естественные приемники света

Скорость распространения света

Когда вы смотрите на звездное небо, то вряд ли догадываетесь, что некоторые звезды уже погасли. Более того, несколько поколений наших предков любовались этими же звездами, а эти звезды не существовали уже тогда! Как может быть так, что свет от звезды есть, а самой звезды нет?

Дело в том, что свет распространяется в пространстве с конечной скоростью. Скорость с распространения света огромна, и в вакууме она составляет около трехсот тысяч километров в секунду:

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Свет преодолевает многокилометровые расстояния за тысячные доли секунды. Именно поэтому, если расстояние от источника света до приемника невелико, кажется, что свет распространяется мгновенно. А вот от далеких звезд свет идет к нам тысячи и миллионы лет.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерамиПри решении задач мы будем использовать приблизительное значение скорости распространения света в вакууме: Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

От ближайшей к нам звезды Альфа Центавра свет идет к Земле почти 4 года. Значит, когда мы смотрим на эту звезду, на самом деле видим, какой она была 4 года назад. А ведь существуют галактики, удаленные от нас на миллионы световых лет (то есть свет идет к ним миллионы лет!). Представьте себе, что в такой галактике существует высокотехнологичная цивилизация. Тогда получается, что они видят нашу планету такой, какой она была во времена динозавров!

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Подводим итоги:

Физические тела, атомы и молекулы которых излучают свет, называют источниками света. Источники света бывают тепловые и люминесцентные; естественные и искусственные; точечные и протяженные. Например, полярное сияние — естественный протяженный люминесцентный источник света.

Устройства, которые изменяют свои параметры в результате действия света и с помощью которых можно выявить световое излучение, называют приемниками света. В приемниках света энергия светового излучения преобразуется в другие виды энергии. Органы зрения живых существ — естественные приемники света.

Свет распространяется в пространстве с конечной скоростью. Скорость распространения света в вакууме составляет примерно: Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Световой луч и световой пучок. Закон прямолинейного распространения света. Солнечное и лунное затмения

Оказывается, когда вы играете в прятки или пускаете «солнечных зайчиков», то пользуетесь законом прямолинейного распространения света. Выясним, в чем заключается этот закон и какие явления он объясняет.

Для наблюдения световых пучков нам не нужно никакого специального оборудования (рис. 10.1). Достаточно, например, или открыть дверь в темный коридор из освещенной комнаты, или включить в темноте фонарик, или в ясный солнечный день неплотно сдвинуть в комнате шторы. Пучки света в первом случае падают на пол через дверной проем; во втором случае свет направляется рефлектором фонарика; в последнем случае пучки света попадают в комнату через щель между шторами.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 10.1. Пучки солнечного света, пробивающиеся сквозь тучи

В реальной жизни мы имеем дело только с пучками света. При этом для нас привычно, когда говорят: луч солнца, луч прожектора, зеленый луч и т. п. На самом деле, с точки зрения геометрической оптики, которую вы будете изучать в этом учебном году, правильно было бы говорить: пучок солнечных лучей, пучок зеленых лучей и т. д. А вот для схематического изображения световых пучков используют световые лучи (см. рис. 10.2).

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 10.2. Световой пучок — это совокупность световых лучей. Световые пучки: а — сходящийся; б — расходящийся; в — параллельный

Световой луч — это линия, указывающая направление распространения энергии света.

Таким образом, если далее в тексте будут встречаться фразы, словосочетания типа «луч света падает», «преломление луча» и т. п., следует иметь в виду, что речь идет о пучке света, направление которого задано данным лучом.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 10.3. Опыт, демонстрирующий прямолинейное распространение света

Прямолинейность распространения света

Проведем простой опыт. Расположим источник света, несколько листов картона с отверстиями (диаметром примерно 5 мм) и экран так, чтобы на экране появилось пятно света (рис. 10.3). Если теперь взять, например, спицу, она легко пройдет сквозь все отверстия, то есть окажется, что отверстия расположены на одной прямой.

Данный опыт демонстрирует закон прямолинейного распространения света

B прозрачной однородной среде свет распространяется прямолинейно.

Об этом законе еще более 2500 лет назад писал древнегреческий ученый Евклид. В геометрии понятия луча и прямой линии возникли на основе представления о световых лучах.

Полная тень и полутень

Прямолинейностью распространения света можно объяснить тот факт, что любое непрозрачное тело, освещенное источником света, отбрасывает тень.

Если источник света точечный, тень от предмета будет четкой. В данном случае образуется только полная тень (рис. 10.4).

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 10.5. Образование полной тени O1 и полутени O2 от предмета О, освещенного протяженным источником света S

Полная тень — это область пространства, в которую не попадает свет от источника.

Если тело освещено протяженным источником света, образуется тень с нечеткими контурами, то есть образуется не только полная тень, а еще и полутень (рис. 10.5).

Полутень — это область пространства, освещенная некоторыми из имеющихся точечных источников света или частью протяженного источника.

Образование полной тени и полутени в космических масштабах мы наблюдаем во время солнечных и лунных затмений.

Дело в том, что из-за вращения Луны вокруг Земли бывает так, что Луна, Солнце и Земля оказываются на одной прямой. Если при этом Луна расположена между Солнцем и Землей, то тень от Луны падает на Землю, — на Земле наблюдается солнечное затмение (рис. 10.7). В тех местах Земли, на которые упала полная тень Луны, наблюдается полное солнечное затмение, а в местах полутени — частичное солнечное затмение. За год на Земле наблюдается 2-5 солнечных затмений.

Когда Луна, вращаясь вокруг Земли, попадает в зону тени, которую отбрасывает Земля, наступает лунное затмение (рис. 10.8). За год на Земле наблюдается 2-4 лунных затмения.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 10.7. Солнечное затмение: а — полное (в области полной тени), б — частичное (в области полутени)

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 10.8. Лунное затмение: а — полное (Луна в положении 1); б— частичное (Луна в положении 2).

Пример №1

В солнечный день длина тени от вертикально поставленной метровой линейки равна 24 см, а длина тени от дерева — 3,6 м. Определите высоту дерева.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Анализ физической проблемы. Для решения задачи воспользуемся законом прямолинейного распространения света. Выполним пояснительный рисунок; отметим, что пучок света, идущий от Солнца, является параллельным.

Дано:

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Найти:

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Поиск математической модели, решение

Из рисунка видим, чтоОтражение света в физике - формулы и определение с примерами

Из подобия треугольников имеем: Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Проверим единицу, найдем значение искомой величины:

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Ответ: Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Подводим итоги:

В прозрачной однородной среде свет распространяется прямолинейно. Линию, указывающую направление распространения энергии света, называют световым лучом.

Из-за того что свет распространяется прямолинейно, непрозрачные тела отбрасывают тень (полную тень, полутень).

Полная тень — область пространства, в которую не попадает свет от источника (источников) света. Полутень — область пространства, освещенная некоторыми из имеющихся точечных источников света или частью протяженного источника.

Во время солнечных и лунных затмений наблюдается образование тени и полутени в космических масштабах.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Первыми приборами для измерения времени были солнечные часы. Действие солнечных часов основано на том, что длина и расположение тени от освещаемого солнцем предмета изменяются в течение дня.

Любые солнечные часы состоят из кадрана (плоская поверхность с нанесенным на нее циферблатом) и гномона (небольшой стержень из металла, пластика или дерева, закрепленный на кадране).

Отражение света

Большинство окружающих вас объектов: дома, деревья, ваши одноклассники и т. д. — не являются источниками света. Но вы их видите. Ответ на вопрос «Почему так?» вы найдете в этом параграфе.

Почему мы видим тела, не являющиеся источниками света

Вы уже знаете, что в однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно. А что происходит, если на пути пучка света находится какое-то тело? Часть света может пройти сквозь тело, если оно прозрачное, часть поглотится, а часть обязательно отразится от тела. Некоторые отраженные лучи попадут нам в глаза, и мы увидим это тело (рис. 11.1).

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 11.1. При отсутствии источника света невозможно ничего увидеть. Если есть источник света, мы видим не только сам источник, но и предметы, которые отражают свет, идущий от источника

Законы отражения света

Чтобы установить законы отражения света, воспользуемся специальным прибором — оптической шайбой*. В центре шайбы закрепим зеркало и направим на него узкий пучок света так, чтобы он давал на поверхности шайбы светлую полосу. Видим, что пучок света, отраженный от зеркала, тоже дает светлую полосу на поверхности шайбы (см. рис. 11.2).

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 11.2. Установление законов отражения света с помощью оптической шайбы: Отражение света в физике - формулы и определение с примерами - угол падения; Отражение света в физике - формулы и определение с примерами - угол отражения

Направление падающего пучка света зададим лучом СО (рис. 11.2). Этот луч называют падающим лучом. Направление отраженного пучка света зададим лучом ОК. Этот луч называют отраженным лучом.

Из точки О падения луча проведем перпендикуляр ОВ к поверхности зеркала. Обратим внимание на то, что падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр лежат в одной плоскости, — в плоскости поверхности шайбы.

Угол Отражение света в физике - формулы и определение с примерами между падающим лучом и перпендикуляром, проведенным из точки падения, называют углом падения; угол Отражение света в физике - формулы и определение с примерами между отраженным лучом и данным перпендикуляром называют углом отражения.

Измерив углы Отражение света в физике - формулы и определение с примерами и Отражение света в физике - формулы и определение с примерами можно убедиться, что они равны.

* Оптическая шайба — белый диск с нанесенными делениями; на краю диска установлен осветитель. отражения

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 11.3. С изменением угла падения света изменяется и угол отражения. Угол отражения всегда равен углу падения

Если перемещать источник света по краю диска, угол падения светового пучка будет изменяться и соответственно будет изменяться угол отражения, причем каждый раз угол падения и угол отражения света будут равны (рис. 11.3). Итак, мы установили законы отражения света:

  1. Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к поверхности отражения,проведенный из точки падения луча, лежат в одной плоскости.
  2. Угол отражения равен углу падения: Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Законы отражения света установил древнегреческий ученый Евклид еще в III в. до н. э.

С помощью зеркала на оптической шайбе можно продемонстрировать также обратимость световых лучей: если падающий луч направить по пути отраженного, то отраженный луч пойдет по пути падающего (рис. 11.5).

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 11.5. Демонстрация обратимости световых лучей: отраженный луч идет по пути падающего луча

Изображение в плоском зеркале:

Рассмотрим, как создается изображение в плоском зеркале (рис. 11.6).

Пусть из точечного источника света S на поверхность плоского зеркала падает расходящийся пучок света. Из этого пучка выделим лучи SA, SB и SC. Используя законы отражения света, построим отраженные лучи Отражение света в физике - формулы и определение с примерами и Отражение света в физике - формулы и определение с примерами (рис. 11.7, а). Эти лучи пойдут расходящимся пучком. Если продлить их в противоположном направлении (за зеркало), все они пересекутся в одной точке — Отражение света в физике - формулы и определение с примерами расположенной за зеркалом.

Если часть отраженных от зеркала лучей попадет в ваш глаз, вам будет казаться, что отраженные лучи выходят из точки Отражение света в физике - формулы и определение с примерами хотя в действительности никакого источника света в точке нет. Поэтому точку Отражение света в физике - формулы и определение с примерами называют мнимым изображением точки Отражение света в физике - формулы и определение с примерами Плоское зеркало всегда дает мнимое изображение.

Выясним, как расположены предмет и его изображение относительно зеркала. Для этого обратимся к геометрии. Рассмотрим, например, луч SC, который падает на зеркало и отражается от него (рис. 11.7, б).

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 11.7. Получение изображения точечного источника света в плоском зеркале: S — источник света; Отражение света в физике - формулы и определение с примерами — мнимое изображение источника света

Из рисунка видим, что Отражение света в физике - формулы и определение с примерами — прямоугольные треугольники, имеющие общую сторону Отражение света в физике - формулы и определение с примерами и равные острые углы (так как по закону отражения света Отражение света в физике - формулы и определение с примерами). Из равенства треугольников имеем, что Отражение света в физике - формулы и определение с примерами то есть точка Отражение света в физике - формулы и определение с примерами и ее изображение Отражение света в физике - формулы и определение с примерами симметричны относительно поверхности плоского зеркала.

То же можно сказать и об изображении протяженного предмета: предмет и его изображение симметричны относительно поверхности плоского зеркала.

Итак, нами установлены общие характеристики изображений в плоских зеркалах.

1. Плоское зеркало дает мнимое изображение предмета.

2. Изображение предмета в плоском зеркале и собственно предмет симметричны относительно поверхности зеркала, и это означает:

  • изображение предмета равно по размеру самому предмету;
  • изображение предмета расположено на том же расстоянии от поверхности зеркала, что и сам предмет;
  • отрезок, соединяющий точку на предмете и соответствующую ей точку на изображении, перпендикулярен поверхности зеркала.

Зеркальное и рассеянное отражение света

Вечером, когда в комнате горит свет, мы можем видеть свое изображение в оконном стекле. Но изображение исчезает, если задернуть шторы: на ткани мы своего изображения не увидим. А почему? Ответ на этот вопрос связан по меньшей мере с двумя физическими явлениями.

Первое такое физическое явление — отражение света. Чтобы появилось изображение, свет должен отразиться от поверхности зеркально: после зеркального отражения света, идущего от точечного источника S, продолжения отраженных лучей пересекутся в одной точке S1, которая и будет изображением точки S (рис. 11.8, а). Такое отражение возможно только от очень гладких поверхностей. Их так и называют — зеркальные поверхности. Кроме обычного зеркала примерами зеркальных поверхностей являются стекло, полированная мебель, спокойная гладь воды и т. п. (рис. 11.8, б, в).

Если свет отражается от шероховатой поверхности, такое отражение называют рассеянным (диффузным) (рис. 11.9). В этом случае отраженные лучи распространяются в разных направлениях (именно поэтому мы видим освещенный предмет с любой стороны). Понятно, что поверхностей, рассеивающих свет, намного больше, чем зеркальных.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 11.8. Зеркальное отражение света — это отражение света от гладкой поверхности

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 11.9. Рассеянное (диффузное) отражение света — это отражение света от шероховатой поверхности

Второе физическое явление, влияющее на возможность видеть изображение, — это поглощение света. Ведь свет не только отражается от физических тел, но и поглощается ими. Лучшие отражатели света — зеркала: они могут отражать до 95 % падающего света. Хорошими отражателями света являются тела белого цвета, а вот черная поверхность поглощает практически весь свет, падающий на нее.

Пример №2

На рис. 1 схематически изображены предмет Отражение света в физике - формулы и определение с примерами и зеркало Отражение света в физике - формулы и определение с примерами Найдите графически участок, из которого изображение предмета Отражение света в физике - формулы и определение с примерами видно полностью.

Анализ физической проблемы. Чтобы видеть изображение некоторой точки предмета в зеркале, необходимо, чтобы в глаз наблюдателя отразилась хотя бы часть лучей, падающих из этой точки на зеркало. Понятно, что если в глаз отразятся лучи, исходящие из крайних точек предмета, то в глаз отразятся и лучи, исходящие из всех точек предмета.

Отражение света в физике - формулы и определение с примерами

Рис. 1

Решение, анализ результатов

1. Построим точку B1 — изображение точки B в плоском зеркале (рис. 2, а). Область, ограниченная поверхностью зеркала и лучами, отраженными от крайних точек зеркала, и будет той областью, из которой видно изображение B1 точки B в зеркале.

2. Аналогично построив изображение C1 точки C, определим область ее видения в зеркале (рис. 2, б).

3. Видеть изображение всего предмета наблюдатель может только в том случае, если в его глаз попадают лучи, которые дают оба изображения — B1 и C1 (рис. 2, в). Значит, участок, выделенный на рис. 2, в оранжевым, и есть тот участок, из которого изображение предмета видно полностью.

Подводим итоги:

Все видимые тела отражают свет. При отражении света выполняются два закона отражения света: 1) луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к поверхности отражения, проведенный из точки падения луча, лежат в одной плоскости; 2) угол отражения равен углу падения.

Изображение предмета в плоском зеркале мнимое, равное по размеру самому предмету и расположено на том же расстоянии от зеркала, что и сам предмет.

* Различают зеркальное и рассеянное отражения света. В случае зеркального отражения мы можем видеть мнимое изображение предмета в отражающей поверхности; в случае рассеянного отражения изображение не возникает.