یکی از مفاد اصلی اپتیک هندسی می گوید که پرتوهای نور نیمه مستقیم از نقطه توزیع خود - به اصطلاح منبع نور - ساطع می شوند. ماهیت فیزیکی نور در این تعریف مورد بحث قرار نگرفته است، بلکه فقط یک تصویر ریاضی مشخص ارائه شده است. در عین حال مقرر شده است که اگر مشخصات محیطی که نور در آن منتشر می شود کم بماند، پرتو نور جهت خود را تغییر نمی دهد. اگر این ویژگی ها تغییر کنند چه اتفاقی می افتد؟ مثلاً ناگهان تغییر می کنند، در مرز تقاطع دو رسانه چه می شود؟

مشاهدات مستقیم نشان می دهد که برخی از پرتوهای نور به گونه ای تغییر جهت می دهند که گویی از مرز منعکس شده اند. می توانید یک قیاس با توپ بیلیارد ترسیم کنید: برخورد با دیواره میز بیلیارد، توپ از آن منعکس می شود. سپس توپ دوباره در یک خط مستقیم حرکت می کند، تا برخورد بعدی. همین اتفاق در مورد پرتوهای نور رخ می دهد، که باعث شد دانشمندان قرون وسطی در مورد ماهیت جسمی نور صحبت کنند. به عنوان مثال، نیوتن به مدل جسمی نور پایبند بود. این پدیده"بازتاب نور" نامیده می شود. شکل زیر آن را به صورت شماتیک نشان می دهد:

ما در همه جا با انعکاس نور مواجه می شویم. تصاویر زیبابر روی سطح سطح آب دقیقاً به دلیل انعکاس پرتوهای نور از سطح آب تشکیل می شود:

اما مهمتر از همه: اگر این پدیده در طبیعت نبود، ما اصلاً چیزی نمی دیدیم و نه فقط این طرح های بسیار هنری. از این گذشته، ما اشیاء را نمی بینیم، بلکه پرتوهای نوری را می بینیم که از این اشیا منعکس شده و به شبکیه چشم ما هدایت می شود.

قانون بازتاب نور

دانستن وجود این یا آن پدیده طبیعت برای فیزیکدانان کافی نیست - باید دقیقاً توصیف شود، یعنی به زبان ریاضیات. یک پرتو نور دقیقاً چگونه از یک سطح منعکس می شود؟ از آنجایی که نور هم قبل و هم بعد از بازتاب در یک خط مستقیم حرکت می کند، برای توضیحات دقیقبرای این پدیده کافی است که رابطه بین زاویه تابش و زاویه بازتاب را بدانیم. چنین رابطه ای وجود دارد: "زاویه تابش برابر است با زاویه بازتاب."

اگر نور بر روی یک سطح بسیار صاف مانند سطح آب یا روی سطح یک آینه بیفتد، تمام پرتوهایی که در یک زاویه می تابند از سطح در یک جهت منعکس می شوند - با زاویه ای برابر با زاویه تابش. بنابراین، آینه به دقت شکل اجسام منعکس شده در آن را منتقل می کند. اگر سطح ناهموار است، پس (مانند شکل اول)، چنین الگویی مشاهده نمی شود - پس از بازتاب منتشر صحبت می کنند.

انعکاس نور- ظهور امواج نوری ثانویه که از سطح مشترک بین دو رسانه "بازگشت" به رسانه اول منتشر می شوند، که نور ابتدا از آن فرود آمد. در این حالت، حداقل محیط اول باید نسبت به حادثه و تشعشعات منعکس شده شفاف باشد. اجسام غیر نورانی به دلیل O.s قابل مشاهده می شوند. از سطوح آنها
فضاها توزیع شدت نور منعکس شده به نسبت بین اندازه بی نظمی ها بستگی دارد. ساعتسطح (رابط) و طول موج تابش فرودی. اگر یک ساعتسپس O.s. جهت دار یا آینه ای هنگامی که ابعاد بی نظمی ساعتیا از آن فراتر رود (سطوح زبر و مات) و ترتیب بی نظمی ها تصادفی است، O. s. - پراکنده همچنین ممکن است O. با کروم مخلوط شود، بخشی از تشعشعات فرودی به صورت خاص منعکس شده، و بخشی پراکنده است. اگر بی نظمی ها با ابعاد به-l واقع شده باشند. به طور منظم، پس توزیع نور بازتاب شده دارای ویژگی خاصی است، نزدیک به آنچه در O.s مشاهده شده است. از جانب . توری

آینه ای با. با یک رابطه بین موقعیت تابش و پرتوهای بازتابی مشخص می شود: 1) پرتوهای بازتابیده، شکسته و فرودیده و نرمال به صفحه تابش همسطح هستند. 2) زاویه تابش برابر با زاویه بازتاب است. همراه با قانون انتشار مستقیم نور، این قوانین اساس را تشکیل می دهند اپتیک هندسی. برای درک فیزیکی از ویژگی های ناشی از O. صفحه مانند تغییر دامنه، فاز، el-magn استفاده می شود. نظریه نور که مبتنی بر معادلات ماکسول است. آنها رابطه بین پارامترهای نور منعکس شده و نوری را برقرار می کنند. ویژگی های ماده - نوری. دائمی پو اجزای ضریب شکست پیچیده پ- نسبت سرعت در خلاء به سرعت فاز موج در ماده، - فصل. شاخص جذب بدون بعد پارامترهای نور منعکس شده را می توان از معادله موج بدست آورد که حل معادلات ماکسول را برآورده می کند:

جایی که E 0 - زودتر دامنه انتشار موج در یک محیط جاذب، - فرکانس دایره ای، - طول موج، z- جهت انتشار موج، تی- زمان.
مقدار با نرخ جذب طبیعی در ارتباط است که معمولاً از سنت ها تعیین می شود. نورسنجی اندازه گیری ها ( بوگر را ببینید - لامبرت - قانون برا). این پارامتر تضعیف دامنه موج نور را مشخص می کند، که هنگام عبور از فاصله ای برابر، ضعیف می شود هیک بار.
این فاصله می تواند به عنوان معیاری برای عمق نفوذ نور به لایه مرزی ماده جاذب، جایی که موج منعکس شده تشکیل می شود، عمل کند. در یک ماده با جذب ضعیف (< 0,1) свет проникает на глубину порядка, а при сильном поглощении ( 0,1) глубина проникновения намного меньше. При О. с. от границы с сильно поглощающим веществом эл--магн. волна не может проникнуть в эту среду на значит. глубину, в результате чего поглощается только малая часть энергии и на малом участке пути, а большая часть отражается.
هنگامی که یک موج نوری در امتداد سطح نرمال به یک سطح کاملاً صاف برخورد می کند، با فرض تداوم اجزای مماسی موج الکتریکی، دامنه امواج نور منعکس شده و شکسته شده را می توان از معادله موج به دست آورد. بردار هنگام حرکت از یک رسانه به رسانه دیگر. با در نظر گرفتن نوری ویژگی‌های رابط بین رسانه‌ها مستقیماً رابطه بین دامنه‌های حادثه، امواج منعکس شده و ارسال شده را به دست می‌آورند. با بروز طبیعی نور، ضریب دامنه. بازتاب ها

جایی که n 1و ضریب شکست محیط های مجاور هستند.

انرژی ضریب بازتابی که قدرت موج منعکس شده را مشخص می کند R=| r | 2، و برای مرز هوا و متوسط

برنج. 3. طیف ضرایب انعکاس یک گرافیت دی الکتریک (کوارتز)، فلز (Au) و تک کریستال.

در محیط جذب (فلزات بسیار رسانا)، موج فرودی تقریباً به طور کامل در یک لایه نازک (~ 10 نانومتر) جذب می شود. انرژی آن به انرژی حرکت پلاسمای الکترون تبدیل می شود. الکترون های متحرک تشعشع می کنند، در نتیجه یک موج بازتابی تشکیل می شود که تا 99٪ انرژی را با خود می برد (برای جزئیات بیشتر، به شکل 2 مراجعه کنید). اپتیک فلزی).
طیف انعکاس در نواحی UV، مرئی و IR یک نماینده معمولی فلزات (Au) و دی الکتریک ("کوارتز") در شکل 3 نشان داده شده است. ماهیت تشدید کلی سیستم عامل در ناحیه UV کوارتز و طلا به وضوح قابل مشاهده است، پس چگونه تفاوت های کیفی در ناحیه IR آشکار می شود: در کوارتز، ساختار رزونانس باندها در طیف O. s هنوز به وضوح مشخص است، و در طلا - بازتاب غیر انتخابی مشخصه شارژ رایگان. ضریب بازتاب طلا به سرعت با رشد افزایش می یابد.طیف تابش نوری یک نیمه فلز (گرافیت) در اشعه ماوراء بنفش ویژگی های مشترکو در منطقه IR دارای یک ویژگی متوسط ​​است و با افزایش به طیف فلزات نزدیک می شود. ارتعاشات تشدید کریستال شبکه های گرافیت در طیف O. s بیان می شوند. به شکل نوارهای بسیار ضعیف در برابر پس زمینه انعکاس شدید غیرانتخابی ناشی از حامل های آزاد.
در O. در نظر گرفته شده در بالا با. وجود یک مرز بازتابی مسطح کاملاً صاف در نظر گرفته شد. سطح واقعی دارای ریز زبری های ارتفاع محدود، ترک ها، جاذب ها است. آب و غیره. برای اندازه گیری دقیق پارامترهای نور منعکس شده، که تحت تأثیر نازک ترین لایه های سطحی قرار می گیرند، یک شیمی بسیار کامل. تمیز کردن سطح و رفع عیوب و اختلالات ساختاری ناشی از پردازش. وجود ریزرلیف منجر به پراکندگی نامنظم نور در جهات مختلف و کیفیت بالا می شود. تلفات پراکندگی صیقل دادن می تواند ~ 2×10-5 قدرت نور فرودی باشد. اگر ارتفاع ریز زبری ها ساعتآن انعکاس پراکنده است. در ساعتانعکاس آینه Coef. آینه O. با. از سطح در بروز طبیعی در یک تقریب خوب توسط f-loy که در آن توصیف شده است آر 0 - انعکاس یک سطح کاملا صاف. فلزی آینه ای با افت بازتاب منتشر بیش از 0.1٪ باید داشته باشد ساعتدر محدوده قابل مشاهده در بروز مایل و در انتقال به ناحیه IR، الزامات کیفیت پرداخت کاهش می یابد.
منتشر O. با. نشان دهنده پراکندگی نور در تمام جهات ممکن توسط بدن است که دارای سطح ناهموار یا دارای داخلی است. ساختار ناهمگن منجر به حجم آن می شود. O.s. از یک سطح ناهموار، که مجموعه ای از نواحی با جهت گیری های متفاوت با اندازه است، مطابق با Fresnel f-lames به بازتاب نور توسط این مناطق کاهش می یابد. ang. توزیع روشنایی و قطبش نور منعکس شده به طور کامل توسط ماهیت تصادفی تعیین می شود. توزیع سایت ها بر اساس جهت گیری
اگر O.s. به دلیل پراکندگی بر روی ناهمگونی های خارج. ساختارهای خود بدن (پودرها، امولسیون ها، ابرها و غیره)، سپس این پدیده ماهیت سه بعدی دارد و قوانین آن با تأثیرات پراکندگی چندگانه نوری که در بدن نفوذ کرده است تعیین می شود. در این حالت، حتی جذب ضعیف در داخل بدن منجر به تضعیف شدید نور پراکنده شده و کاهش انعکاس می شود. توانایی ها. برای رسانه های بسیار نازک یا با جذب قوی، فقط پراکندگی منفرد ضروری است، که در نتیجه آنها منعکس می شوند. توانایی مناسب (و - ضرایب حجمی پراکندگی و جذب). از آنجایی که و به درجه پراکندگی ماده پراکنده بستگی دارد، آنها منعکس خواهند شد. توانایی بستگی به پراکندگی دارد: با خرد شدن ذرات پراکنده افزایش می یابد. پلاریزاسیون نور منعکس شده نیز به مقدار Ang بستگی دارد. توزیع نور منعکس شده بر اساس نوع ماتریس پراکندگی تعیین می شود و با تغییر و نوری تغییر می کند. ضخامت لایه.
برای سطوحی که نور را به طور یکنواخت پراکنده می کنند، اغلب از آنها استفاده می شود (مثلاً در محاسبات مهندسی روشنایی) قانون لامبرتبه گفته کروم، درخشندگی بدنه بازتابی پراکنده متناسب است. روشنایی آن و به جهتی که در آن در نظر گرفته می شود بستگی ندارد. با این حال، این قانون بسیار تقریبی، فقط برای اجسام با بازتاب بالا اجرا می شود. توانایی و زوایای دید< 60°.

O.s. از رسانه های غیر خطی. در میدان های نوری (لیزری) با توان بالا (10 8 - 10 10 وات / سانتی متر مربع)، غیرخطی بودن محیط تشخیص داده می شود که ممکن است O. را تحت تأثیر قرار دهد. بنابراین، برای مثال، هنگامی که از یک محیط غیرخطی (تک کریستال CaAs) منعکس می شود، هارمونیک دوم می تواند رخ دهد اگر محیط نسبت به اصلی شفاف باشد. فرکانس ها، اما هارمونیک ها را جذب می کند. هنگامی که دو موج با فرکانس و در یک محیط غیر خطی برخورد می کنند، یک موج بازتابی در فرکانس کل ایجاد می شود (به جز امواج منعکس شده معمول و). شدت هارمونیک در نور بازتابی مقدار قابل توجهی دارد، به شرطی که تطبیق فاز. شرایط همزمانی لازم را می توان تحقق بخشید روش های مختلف. به عنوان مثال، هنگام انعکاس از یک کریستال، شرایط انتخاب می شوند (با انتخاب جهت محورها)، زمانی که اصلی باشد. موج معمولی است و هارمونیک دوم فوق العاده است. سپس در جهتی سرعت هارمونیک موج خارق العاده برابر با سرعت موج معمولی اساسی است. شرایط مطلوب برای همزمانی با ext کامل به دست می آید. انعکاس، زمانی که جهت تطبیق فاز در کریستال در صفحه انعکاسی قرار دارد و زاویه تابش مطابق با هارمونیک دوم است. هنگامی که یک موج برخورد قدرتمند منعکس می شود، تعدادی پارامتریک اثرات مرتبط با نوری اثر کر،با برق گرفتگی، با گرمایش موضعی و غیره، و منجر به انحراف از فرمول فرنل می شود (نگاه کنید به اپتیک غیرخطی).
همه اجسام غیر نورانی به دلیل انتشار O. با قابل مشاهده هستند. اگر سطح به طور خاص منعکس شود، این خود رابط نیست که قابل مشاهده است، بلکه تصاویر اجسامی است که با انعکاس از این سطح به دست می آیند. O.s. همچنین می تواند تأثیر مضری داشته باشد، به عنوان مثال، منجر به ظاهر "درخشش"، کاهش روشنایی و کنتراست تصویر شود. در این موارد، آنها سعی می کنند O. را با اعمال بر روی سطح نوری کاهش دهند. جزئیات خاص لایه های نازک (نگاه کنید به روشنگری اپتیک).
O.s. به طور گسترده برای تعیین نوری استفاده می شود. ویژگی های یک ماده، توضیح ساختار، خواص آن، به ویژه در مواردی که مطالعات انتقال دشوار یا غیرممکن است. به عنوان مثال در در روش متن کامل متناوب. انعکاس، که اطلاعاتی در مورد ساختار لایه های سطحی ارائه می دهد که برای تئوری جذب، پدیده های سطحی و مرزی، کاتالیز و غیره مهم است.

روشن: Sokolov A. V.، خواص نوری فلزات، M.، 1961; متولد M.، Wolf E. مبانی اپتیک، ترجمه. از انگلیسی، ویرایش دوم، م.، 1973; Kizel V. A. انعکاس نور، م.، 1973; Zolotarev V. M.، Morozov V. N.، Smirnova E. V. ثابت های نوری رسانه های طبیعی و فنی. هندبوک، L.، 1984.

V. M. Zolotarev.

درس 19/ III-2 بازتاب نور. قوانین بازتاب

انعکاس نور. قوانین بازتاب نور

توضیح مطالب جدید

به دلیل انعکاس نور، همه موجودات زنده می توانند اجسام اطراف را ببینند. ما سطوح سیاهی را می بینیم به این دلیل که این سطوح تمام اشعه های ریزش شده روی این سطح را جذب می کنند، سطوح قرمز پرتوهای قرمز را منعکس می کنند و بقیه جذب می کنند.

دانشمندان مدت‌هاست که به چگونگی بازتاب نور علاقه‌مند بوده‌اند و قوانین بازتاب مدت‌ها پیش کشف شده‌اند.

بیایید آزمایش زیر را انجام دهیم. (بازتاب از یک آینه تخت با استفاده از یک دیسک نوری نشان داده می شود). در نتیجه، دانش آموزان باید به این نتیجه برسند که پرتو فرودی که از آینه منعکس می شود، به همان محیط باز می گردد. این پدیده را بازتاب نور می نامند.

از نظر تجربی، قوانین بازتاب نور ایجاد شده است.

قانون اول بازتاب نور

یک پرتو نور به سطح آینه هدایت می شود به طوری که پرتو در صفحه آینه قرار می گیرد. با پوشاندن یک چهارم دیسک که پرتو نور از آن عبور می کند، با یک ورق کاغذ ضخیم مشخص می شود که پرتو منعکس شده تنها زمانی قابل مشاهده است که کاغذ به شدت روی دیسک فشار داده شود و صفحه کاغذ با صفحه دیسک منطبق باشد. . در نتیجه مشاهدات، دانش آموزان باید مطمئن شوند که پرتوهای فرود و منعکس شده در یک صفحه با سطح عمود بر سطح انعکاس کشیده شده از نقطه برخورد پرتو قرار دارند.

قانون دوم بازتاب نور

با حرکت منبع نور در امتداد لبه دیسک، جهت پرتو فرودی تغییر می کند. در این حالت جهت پرتو بازتاب شده هر بار تغییر می کند. لازم به ذکر است که زوایای فرود و انعکاس همیشه ثابت می ماند. دانش آموزان برای ایجاد ارتباط بین پرتوهای تابشی و تابیده شده، نمودار آزمایش را در دفتری ترسیم می کنند و تعاریف پرتو فرودی، بازتاب شده و برابری آنها را با یکدیگر یادداشت می کنند.

برگشت پذیری پرتوهای نور

از قوانین بازتاب نور برمی‌آید که پرتوهای فرود و منعکس شده برگشت پذیر هستند. اگر در نتیجه آزمایشات با یک دیسک نوری، پرتو نور در امتداد خط مستقیمی که پرتو فرودی در امتداد آن منتشر می شود سقوط کند، پس از انعکاس در امتداد خط مستقیمی که پرتو فرودی از آن عبور کرده است منتشر می شود.

این خاصیت برگشت پذیری پرتوهای نور نامیده می شود.

ساختن تصویر در یک آینه تخت

آینه یک چیز بسیار آشنا در زندگی هر فردی است. رایج ترین مورد استفاده در زندگی انسان آینه تخت است.

به آینه ای که سطح آن صاف باشد آینه تخت می گویند.

اگر جسمی مثلاً شمع در مقابل آینه تخت قرار گیرد، به نظر می رسد که همان شی در پشت آینه قرار می گیرد که به آن تصویر در آینه تخت می گوییم.

معلوم است که اگر اشعه ای که از آن خارج می شود مستقیماً به چشم برخورد کند، نقطه نورانی را می بیند. پرتوهای نور (هنگامی که از یک آینه منعکس می شوند، به شکل نگاه کنید) مستقیماً به چشم انسان نمی افتند. با این حال،

12-D. انعکاس نور

بیایید یک آزمایش انجام دهیم. روی آینه ای که روی میز قرار دارد، یک کتاب نیمه باز بگذارید. از بالا، یک پرتو نور را هدایت می کنیم تا از آینه منعکس شود، اما روی کتاب نیفتد. در تاریکی، حادثه و پرتوهای نور منعکس شده را خواهیم دید. حالا بیایید آینه را با کاغذ بپوشانیم. در این حالت پرتو فرودی را خواهیم دید اما پرتو بازتابی وجود نخواهد داشت. معلوم می شود که نور کاغذ منعکس نمی شود؟

بیایید نگاهی دقیق تر به نقاشی ها بیندازیم. توجه داشته باشید که وقتی نور روی آینه می افتد، متن کتاب به دلیل نور کم تقریباً قابل خواندن نیست. اما وقتی نور روی یک ورق کاغذ می افتد، متن کتاب به خصوص در پایین آن بسیار بیشتر نمایان می شود. در نتیجه، کتاب با شدت بیشتری روشن می شود. اما چه چیزی آن را روشن می کند؟

هنگامی که نور بر روی سطوح مختلف می افتد، دو گزینه ممکن است. اولین. پرتو نوری که روی یک سطح می تابد نیز توسط آن به شکل پرتو منعکس می شود. به این انعکاس نور، انعکاس چشمی می گویند. دومین. پرتوی از نور که بر روی سطح می افتد توسط آن در همه جهات منعکس می شود. این انعکاس نور را بازتاب پراکنده یا به سادگی پراکندگی نور می نامند.

انعکاس چشمی روی سطوح بسیار صاف (صیقل خورده) رخ می دهد. اگر سطح ناهموار باشد، مطمئناً نور را پراکنده می کند. این دقیقاً همان چیزی است که وقتی روی آینه را با یک ورق کاغذ پوشاندیم مشاهده کردیم. او نور را منعکس کرد و آن را در همه جهات از جمله روی کتاب پراکنده کرد و آن را روشن کرد.

سطح بازتابنده در نقطه شکست پرتو (زاویه b).

هنگامی که نور منعکس می شود، دو قانون همیشه برآورده می شود: اول. پرتو فرودی، پرتو بازتاب شده و عمود بر سطح بازتابنده در نقطه شکست پرتو همیشه در یک صفحه قرار دارند. دومین. زاویه تابش برابر با زاویه بازتاب است. این دو عبارت بیانگر ماهیت قانون بازتاب نور است.

در شکل سمت چپ، پرتوها و عمود بر آینه در یک صفحه قرار ندارند. در شکل سمت راست، زاویه انعکاس با زاویه برخورد برابر نیست. بنابراین، چنین بازتابی از پرتوها را نمی توان به طور تجربی به دست آورد.

قانون انعکاس هم در مورد انعکاسی و هم در مورد بازتاب پراکنده نور معتبر است. بیایید دوباره به نقشه های صفحه قبل بپردازیم. علیرغم اختلال ظاهری در انعکاس پرتوها در نقشه سمت راست، همه آنها طوری قرار گرفته اند که زوایای انعکاس با زوایای تابش برابر است. نگاهی بیندازید، سطح ناهموار نقاشی سمت راست را به عناصر جداگانه "برش" می دهیم و عمودهایی را در نقاط شکست پرتوها ترسیم می کنیم:

حل مشکلات کیفیت

زاویه بین پرتو فرودی و سطح آینه 50 0 است. زاویه تابش، زاویه انعکاس، زاویه بین پرتوهای فرود و منعکس شده چیست. زاویه بین تابش و پرتوهای بازتاب شده چند برابر بیشتر از زاویه تابش است؟ (پاسخ: 40 0، 40 0، 80 0، دو بار).

اگر پرتو نور عمود بر سطح آینه برخورد کند، زاویه تابش چیست؟ (پاسخ: 0 0).

زاویه تابش 20 0 افزایش یافت. زاویه بین پرتوهای تابشی و تابیده شده چقدر افزایش می یابد؟ (پاسخ: 40 0).

زاویه تابش دو برابر زاویه بین پرتو منعکس شده و سطح اسپکولار است. زاویه تابش چیست؟ (پاسخ: 30 0).

خودتان را بررسی کنید - ادغام مواد جدید

قانون بازتاب نور را تدوین کنید.

قانون پدیده بازتاب نور چیست؟

به چه زاویه ای، زاویه برخورد می گویند; بازتاب؟

کدام خاصیت پرتو برخوردی و بازتابی را برگشت پذیر می گویند؟

چرا گاهی در روز پنجره‌های خانه‌ها به نظرمان تیره می‌آیند و گاهی روشن؟

اگر در شب در نبود نور بیرونی، چراغ های جلوی خودرو را روشن کنیم، جاده و گودال های روی آن را چقدر تاریک یا روشن می بینیم؟

انعکاس نور. ( در دفتر یادداشت بنویس)

1. هنگامی که پرتوهای نور به رابط بین دو رسانه برخورد می کنند چه اتفاقی می افتد؟
هنگامی که نور به رابط بین دو رسانه برخورد می کند، تا حدی به محیط اول باز می گردد (یعنی منعکس می شود) و تا حدی به محیط دوم نفوذ می کند و جهت انتشار آن را تغییر می دهد (یعنی شکست می شود).
2.انعکاس چیست؟
به پدیده ای که در آن نور بر روی سطح مشترک بین دو رسانه می افتد، به محیط اول باز می گردد، بازتاب نامیده می شود.   زاویه تابش است، یعنی. زاویه بین پرتو فرود و عمود در نقطه تابش پرتو بازیابی شده است.  زاویه بازتاب است، یعنی. زاویه بین عمود بازسازی شده در نقطه تابش پرتو و پرتو منعکس شده.		نمایش گرافیکی پدیده بازتاب ها: عمود بر حادثه منعکس شده است تیر   تیر رابط بین دو رسانه
3. قوانین بازتاب.
1.حادثه و پرتوهای منعکس شده در آن نهفته است یک صفحه با عمود بر نقطه فرود پرتو کشیده شده است. این قانون به شما اجازه ساخت تصاویر را می دهد با استفاده از پرتوهای نور در صفحه ورق. 2.زاویه تابش پرتو برابر با زاویه است بازتاب ها. این قانون نشان می دهد که پرتوهای نور برگشت پذیر هستند
4. انواع انعکاس.
1.z کلیسایی- یعنی انعکاس از سطحی که ابعاد زبری آن است کمتر از طولموج نور اگر نور از سطح آینه منعکس شود، پرتوهایی که به صورت موازی فرود می آیند، حتی زمانی که منعکس می شوند، موازی باقی می مانند. سطوح آینه زیادی وجود دارد - سطح آب آرام دریاچه، شیشه، مبلمان صیقلی و غیره. معروف ترین و پرکاربردترین سطوح آینه آینه هستند.
2. بازتاب منتشر (پراکنده)، i.e. انعکاس سطح، ابعاد زبری که با طول موج منبع نور قابل مقایسه است. اگر نور از یک سطح ناهموار منعکس شود، آنگاه پرتوهای تابیده شده به صورت موازی، زمانی که منعکس می شوند، قبلاً موازی نخواهد بود انعکاس پراکنده باعث می شود که هر ناحیه از سطح مانند یک تابش نقطه ای عمل کند، ما می توانیم اجسام نورانی را از هر زاویه ببینیم. علاوه بر این، نور منعکس شده اطلاعاتی در مورد سطح بدن به ما می دهد. اطلاعات ما در مورد سطح بدن
5.ساخت تصویر یک نقطه نورانی در یک آینه تخت.
آینه صفحه یک سطح بازتابنده صاف است. برای ساختن تصویری از یک نقطه نورانی در یک آینه مسطح، معمولاً تنها دو مورد از مجموعه پرتوهای ساطع شده از آن متمایز می شوند. 1) این پرتو عمود بر آینه است (در جهت مخالف منعکس می شود) و 2) یک پرتو در یک زاویه برخورد می کند (در همان زاویه منعکس می شود). ادامه پرتوهای بازتاب شده (تصویر شده با خط نقطه چین) در نقطه S قطع می شوند | که تصویر نقطه نورانی S است. بنابراین، برای یافتن تصویر منبع نوراسکافی است عمود بر روی آینه یا امتداد آن را از نقطه ای که منبع نور قرار دارد پایین بیاوریم و تا مسافت ادامه دهیم.سیستم عامل= سیستم عامل 1 پشت آینه
6.ساختن تصویر یک شی در یک آینه تخت
برای ساختن یک تصویر، اشیاء در یک آینه تخت از تکنیک های مشابهی استفاده می کنند، آنها فقط تصاویری از نقاط انتهایی جسم می سازند (شکل را ببینید). باید به خاطر داشت که یک آینه مسطح تصویری خیالی، مستقیم و با اندازه مساوی می دهد که در همان فاصله ای از آینه قرار دارد که جسم، یعنی. تصویر متقارن به خود شی است.
نکته: اگر دو آینه صاف با هم زاویه داشته باشند، عدد تصاویر اجسام (آنها را با N نشان می دهیم) به زاویه بین آنها بستگی دارد. تعداد تصاویر با فرمول پیدا می شوند: N = که φ زاویه بین آینه ها است.
7. یک کار معمولی برای ساختن و تجزیه و تحلیل تصویری از یک شی در یک آینه تخت.
تصویر را دوباره ترسیم کنید و به سوالات زیر پاسخ دهید: 1. چقدر دور است چشم؟ مقیاس: در 1 سلول - 10 سانتی متر. 2. تصویری از سوژه بسازید (فلش) در آینه تخت. 3. ناحیه دید را در این آینه نشان دهید. 4. قسمت قابل مشاهده تصویر چیست؟ برای این کار یک پرتو از چشم ناظر و لبه آینه بکشید. قسمت قابل مشاهده را با رنگ قرمز بکشید. 5. چشم ناظر باید در کجا قرار گیرد تا تصویر تیر به طور کامل دیده شود؟

مشق شب

انعکاس نور

(تکمیل وظایف:

از 1 تا 16 فقط پاسخ را یادداشت کنید

تفاهم نامه "دبیرستان شماره 87"

انعکاس نور

انجام:

زیزیکو جولیا

دانش آموز کلاس 9B

سرپرست:

معلم فیزیک

ارمینا س.ن.

ZATO Seversk

1. مقدمه

2. انعکاس نور.

3. انعکاس نور با هر آینه.

4. پریسکوپ.

5. نتیجه گیری.

6. فهرست مراجع.

مقدمه.

کار من «پدیده بازتاب نور» نام دارد. پریسکوپ".

من این موضوع را انتخاب کردم زیرا جالب است زیرا بسیاری از حقایق در مورد بازتاب نور را از دیدگاه علمی توضیح می دهد. وقتی آینه را برمی دارم و مستقیم به آن نگاه می کنم، انعکاس خود را می بینم و وقتی از پهلو به آن نگاه می کنم، انعکاس خودم را مشاهده نمی کنم. از اینجا می توان نتیجه گرفت که سطح آینه دارای خواص جالب بسیاری است و من می خواهم در مورد آنها بیشتر بدانم. به عنوان مثال، چرا اشیاء در آینه هنگام تغییر موقعیت آینه به طور متفاوت منعکس می شوند و چرا سطوح صاف بهتر از سطوح ناهموار منعکس می شوند.

علاوه بر این، من به این موضوع علاقه مند بودم که چگونه یک شی در دو آینه که با بازتاب سطوح به سمت یکدیگر یا با زاویه کمی هدایت می شوند، منعکس می شود. از این خاصیت آینه ها در پریسکوپ استفاده می شود. من می خواستم پریسکوپ خودم را بسازم و ببینم تایید شده است یا خیر

چه در عمل فرضیات من.

انعکاس نور.

قانون انعکاس نور یک پدیده فیزیکی است که در آن نوری که از یک محیط به سطح مشترک با محیط دیگر می افتد به محیط اول باز می گردد.

هنگامی که یک پرتو از آن منبع وارد چشم می شود، شخص یک منبع نور را می بیند. اگر بدن منبع نباشد، چشم می تواند پرتوهایی را از منبعی که توسط این بدن منعکس می شود، یعنی سقوط روی سطح بدن و تغییر جهت انتشار بیشتر، درک کند. جسمی که پرتوها را منعکس می کند منبع نور منعکس شده می شود. اشعه هایی که روی سطح بدن می افتند جهت انتشار بیشتر را تغییر می دهند. هنگامی که بازتاب می شود، نور به همان محیطی که از آن روی سطح بدن افتاده باز می گردد. جسمی که پرتوها را منعکس می کند منبع نور منعکس شده می شود.

وقتی این کلمه "انعکاس" را می شنویم، اول از همه، یاد یک آینه می افتیم. در زندگی روزمره بیشتر از آینه های تخت استفاده می شود. با کمک یک آینه تخت، می توان یک آزمایش ساده برای تعیین قانون بازتاب نور انجام داد. هنگامی که نور روی سطح آینه می افتد، نور منعکس می شود و پرتو فرودی، پرتو بازتاب شده و سطح عادی به سطح بازتابنده در یک صفحه قرار می گیرند. زاویه تابش برابر با زاویه بازتاب است: q 1 \u003d q "1. قانون انعکاس برای هر دو سطح صاف و منحنی معتبر است. قانون انعکاس (q 1 \u003d q "1) همچنین جهت پرتو منعکس شده را هنگامی که نور از سطح مشترک بین رسانه های شفاف عبور می کند تعیین می کند. شدت و حالت قطبش نور منعکس شده در این حالت تعیین می شود. فرمول های فرنل

عکس. 1. اصل فرما و قانون بازتاب

در واقع، در شکل. 1 DADC=DFDC، سپس طبق فرض هرون:

min(AC+CB)=min(FC+CB)=FВ=FO+OB=AO+OB => a=b

در اینجا در نظر گرفته می شود که کوتاه ترین مسیر بین دو نقطه (F و B) در امتداد خط مستقیم FB از نقطه O خواهد بود.

توجه داشته باشید که به روشی مشابه، قانون شکست نور را می توان از اصل فرما استخراج کرد.

قانون بازتاب نور.

پرتو فرودی، نرمال به سطح بازتابنده و پرتو بازتاب شده در یک صفحه قرار دارند (شکل 2)، و زوایای بین پرتوها و معمولی با یکدیگر برابر هستند: زاویه تابش i برابر با زاویه است. این قانون در نوشته های اقلیدس نیز ذکر شده است. استقرار آن با استفاده از سطوح فلزی صیقلی (آینه) مرتبط است که قبلاً در دوران بسیار دور شناخته شده بود.
برنج. 2 قانون بازتاب برنج. 3 قانون شکست.

قانون شکست نور.

انکسار نور - تغییر جهت انتشار تابش نوری (نور) هنگامی که از سطح مشترک رسانه های شفاف همسانگرد (غیر جاذب) با ضریب شکست n 1 و n 2 عبور می کند. شکست نور با دو قانون زیر تعیین می شود: پرتو شکست در صفحه ای قرار دارد که از پرتو فرودی می گذرد و نرمال (عمود) به سطح مشترک. زوایای بروز φ و انکسار χ (شکل 3) مرتبط هستند قانون شکست اسنل: n 1 sinφ \u003d n 2 sinχ یا \u003d n، که در آن n یک ثابت است، مستقل از زوایای φ و χ. مقدار n، ضریب شکست، توسط خواص هر دو محیط که نور از سطح مشترک آنها عبور می کند، تعیین می شود و همچنین به رنگ پرتوها بستگی دارد. شکست نور نیز با انعکاس نور همراه است. 3 مسیر پرتوهای نور است که بر روی سطح صافی که دو محیط شفاف را از هم جدا می کند شکسته می شوند. خط نقطه نشان دهنده پرتو بازتاب شده است. زاویه شکست χ بیشتر از زاویه تابش φ است. این نشان می‌دهد که در این حالت شکست از محیط اول از نظر نوری چگال‌تر به دومی با چگالی نوری کمتر رخ می‌دهد (n 1 > n 2)، n نرمال به رابط است. پدیده شکست نور قبلاً برای ارسطو شناخته شده بود. تلاش برای ایجاد یک قانون کمی متعلق به ستاره شناس معروف بطلمیوس (120 پس از میلاد) است که اندازه گیری زوایای تابش و شکست را بر عهده گرفت. قانون انعکاس و قانون شکست نیز فقط در شرایط خاصی معتبر است. در مواردی که اندازه آینه بازتابنده یا سطح جداکننده دو محیط کوچک باشد، انحرافات محسوسی از قوانین فوق مشاهده می کنیم. با این حال، برای طیف گسترده ای از پدیده های مشاهده شده در دستگاه های نوری معمولی، همه این قوانین کاملاً دقیق رعایت می شوند.

انعکاس نور در هر آینه ای.

آینه های کروی

بر اساس قانون انعکاس، می توان مشکلات مربوط به آینه های منحنی را نیز حل کرد، نه تنها آینه هایی که در اتاق خنده آویزان می شوند، بلکه در مورد آینه های کروی مورد استفاده در حمل و نقل، در چراغ قوه ها و نورافکن ها، آینه هایپربولوئید مهندس گارین.

روی انجیر در شکل 3 و 4 نمونه هایی از ساخت تصویر یک جسم به شکل فلش در آینه های کروی مقعر و محدب نشان داده شده است. تکنیک های تصویربرداری مشابه روش هایی است که برای لنزهای نازک استفاده می شود. بنابراین، به عنوان مثال، یک پرتو موازی از پرتوهایی که بر روی یک آینه مقعر فرود می آیند در یک نقطه جمع می شوند - کانونی که در فاصله کانونی f از عدسی، برابر با نصف شعاع انحنای R آینه است.

برنج. 3. ساخت تصویر در یک آینه کروی مقعر

در یک آینه مقعر، تصویر واقعی معکوس است، بسته به فاصله بین جسم و آینه، می توان آن را بزرگ یا کاهش داد، و تصویر خیالی مانند یک عدسی همگرا، مستقیم و بزرگ شده است. در یک آینه محدب، تصویر همیشه مجازی، مستقیم و کوچک است، مانند یک عدسی واگرا.

برنج. 4. ساخت تصویر در یک آینه کروی محدب

فرمولی مشابه فرمول عدسی نازک برای آینه های کروی اعمال می شود:

1/a+1/b=1/f=2/R،

1/a-1/b=-1/f=-2/R،

که در آن a و b فاصله جسم و تصویر تا عدسی است. اولین مورد از این فرمول ها برای یک آینه مقعر و دومی برای یک آینه محدب صادق است.

آینه بیضی

آینه سهموی - عنصر اصلی تلسکوپ های بازتابی

با کمک چنین تلسکوپ هایی می توان دورافتاده ترین نقاط کیهان را مطالعه کرد.

کهکشان های مارپیچی در صورت فلکی آندرومدا.

برای مکان یابی سیارات منظومه شمسیاستفاده از رادار، که بر اساس آینه سهموی

رادار امکان "کاوش" برجستگی سطح سیارات، حتی پوشیده شده در ابرهای ضخیم را فراهم می کند، که از طریق آن سطح در یک تلسکوپ معمولی قابل مشاهده نیست.

نقشه رادار زهره.

آینه تخت

از آینه های تخت در دستگاهی مانند پریسکوپ استفاده می شود.

پریسکوپ

(از یونانی. periskopéo - به اطراف نگاه می کنم، به اطراف نگاه می کنم)، یک دستگاه نوری برای مشاهده از پناهگاه ها (سنگرها، گودال ها و غیره)، تانک ها، زیردریایی ها. بسیاری از P. به شما اجازه می دهند زوایای افقی و عمودی روی زمین را اندازه گیری کنید و فاصله اشیاء مشاهده شده را تعیین کنید. طراحی و ویژگی های نوری یک P. با هدف آن، محل نصب و عمق پناهگاهی که مشاهده از آن انجام می شود، تعیین می شود. ساده ترین آنها یک پریسکوپ عمودی است که شامل یک دایره عمودی لکه بینی و 2 آینه است که در زاویه 45 درجه نسبت به محور لوله قرار گرفته اند و یک سیستم نوری را تشکیل می دهند که پرتوهای نوری را که از جسم مشاهده شده می شکند و آنها را به سمت ناظر هدایت می کند. چشم پریسکوپ های منشوری گسترده هستند که در لوله آنها به جای آینه منشورهای مستطیلی و همچنین یک سیستم لنز تلسکوپی و یک سیستم معکوس نصب شده است که با آن می توانید یک تصویر مستقیم بزرگ شده دریافت کنید. میدان دید پریسکوپ در بزرگنمایی کم (تا 1.5 برابر) حدود 40 درجه است. معمولاً با افزایش بزرگنمایی کاهش می یابد. برخی از انواع پریسکوپ ها امکان دید همه جانبه را فراهم می کنند.

طرح نوری پریسکوپ

برای اولین بار، نمونه اولیه پریسکوپ توسط Iosif Nikolaevich Livchak استفاده شد. لیوچاک ایوسف نیکولاویچ، مخترع روسی در زمینه چاپ، امور نظامی و حمل و نقل. از سال 1863 در وین زندگی کرد و در آنجا مجله طنز "استراخوپود" (1863-1868) را منتشر کرد و همچنین در انتشار مجلات "نامه طلایی" (1864-1868) و "سپیده دم اسلاو" (1867-1868) شرکت کرد. . ال خواهان آزادی سرزمین های اسلاو از حاکمیت اتریش-مجارستان و اتحاد آنها در اطراف روسیه شد. در اوایل دهه 70. به روسیه نقل مکان کرد و در آنجا به فعالیت های مبتکرانه پرداخت. او یک ماشین تایپ دیه بیتر ایجاد کرد که در سال 1875 در تایپ روزنامه "Vilensky Vestnik" استفاده شد. اختراع یک ماشین دید (1886)، یک دستگاه نوری دیاسکوپ (نمونه اولیه پریسکوپ)، که با مدال طلای بزرگ آکادمی پاریس مشخص شده است. او نشانگر راه و سرعت لوکوموتیو را طراحی کرد. برای این کار، مدال طلا به انجمن فنی روسیه اهدا شد. A. P. Borodin (1903).

نتیجه.

مطالعه کردن ادبیات علمیو با ایجاد مدل خودم از پریسکوپ، فکر می کنم توانستم به اهدافم برسم.

من همچنین معتقدم که دانستن و به کارگیری دانش در مورد بازتاب در یک آینه تخت در زندگی روزمره بسیار مهم است. اکنون در بازتاب نور بسیار بهتر هستم. اکنون مطالعه مبحث "اپتیک" در کلاس یازدهم برای من بسیار آسان تر خواهد بود.

کتابشناسی - فهرست کتب.

1. Myakishev G.Ya. فیزیک: کتاب درسی 11 سلولی. OU - M.: آموزش و پرورش، 2004.

2. Pinsky A.A. فیزیک. مطالعه عمیق فیزیک: کتاب درسی. کمک هزینه - م.: روشنگری، 1994.

3. Khilkevich S.S. فیزیک اطراف ما - M.: Nauka، 1985

4. Sivukhin D.V. درس عمومی فیزیک. اپتیک. - M.: Nauka، 1980

5. راهنمای آموزشی دانش آموز. - مسکو، بوستارد، 2005

6. http://www.edu.yar.ru:8100/~pcollege/discover/99/s8/1b.html