Одне з основних положень геометричної оптики свідчить, що світлові промені є напівпрямі вихідні з точки свого поширення - так званого джерела світла. Фізична природа світла цьому визначенні не обговорюється, а дається лише певна математична картина. При цьому обговорюється, що промінь світла не змінює свого напрямку, якщо характеристики середовища, в якому світло поширюється, залишаються низовинними. Що станеться, якщо ці властивості зміняться? Наприклад, чи зміняться стрибкоподібно, що трапляється на межі перетину двох середовищ?

Безпосередні спостереження показують, що частина світлових променів змінює свій напрямок так, ніби вони відбиваються від кордону. Можна провести аналогію з більярдною кулею: зіштовхнувшись зі стінкою більярдного столу, куля від неї відбивається. Потім куля знову рухається прямою лінією, до чергового зіткнення. Те саме відбувається і з променями світла, що дало привід вченим середньовіччя розмірковувати про корпускулярну природу світла. Корпускулярну модель світла дотримувався, наприклад, Ньютон. Це явищеотримало назву «віддзеркалення світла». На малюнку нижче воно показано схематично:

З відображенням світла ми стикаємося повсюдно. Красиві картинина поверхні водяної гладі утворюються саме завдяки відображенню променів світла від водної поверхні:

Але найголовніше: якби не було в природі цього явища – ми взагалі нічого не побачили б, а не лише цих високохудожніх планів. Адже бачимо ми не предмети, а промені світла, відбиті від цих предметів і спрямовані на сітківку нашого ока.

Закон відображення світла

Фізикам мало знати про існування того чи іншого явища природи - його потрібно описати точно, тобто мовою математики. Як конкретно відбивається світловий промінь від поверхні? Оскільки і до, і після відображення світло поширюється по прямій лінії, то для точного описуцього явища нам достатньо знати співвідношення між кутом падіння та кутом відображення. Таке співвідношення існує: «Кут падіння дорівнює куту віддзеркалення».

Якщо світло падає на дуже гладку поверхню, на зразок поверхні води або на поверхню дзеркала, то всі промені, що падають під одним і тим же кутом, відбиваються від поверхні в тому самому напрямку - під кутом, рівним куту падіння. Тому дзеркало так точно передає форму предметів, що відбиваються в ньому. Якщо ж поверхня шорстка, то (як на першому малюнку) то такої закономірності не спостерігається тоді говорять про дифузне відображення.

Відображення СВІТУ- виникнення вторинних світлових хвиль, що поширюються від межі поділу двох середовищ "назад" в першу середу, з якої спочатку падало світло. При цьому принаймні перше середовище повинне бути прозорим для падаючого та відображуваного випромінювань. Несамосвітлені тіла стають видимими внаслідок О. с. від їхніх поверхонь.
Простір. Розподіл інтенсивності відбитого світла залежить від співвідношення між розмірами нерівностей hповерхні (кордону розділу) та довжиною хвилі падаючого випромінювання. Якщо hто О. с. спрямоване, або дзеркальне. Коли розміри нерівностей hабо перевищують її (шорсткі, матові поверхні) та розташування нерівностей стохастичне, О. с. - дифузне. Можливо також змішане О. с., при якому частина падаючого випромінювання відображається дзеркально, а частина дифузно. Якщо ж нерівності з розмірами розташовані до л. регулярним чином, то розподіл відбитого світла має особливий характер, близький до спостережуваного при О. с. від . грати.

Дзеркальне О. с. характеризується зв'язком положень падаючого та відбитого променів: 1) відбитий, заломлений і падаючий промені та нормаль до площини падіння компланарні; 2) кут падіння дорівнює куту віддзеркалення. Спільно із законом прямолінійного поширення світла ці закони становлять основу геометричної оптики. Для розуміння фіз. особливостей, що виникають при О. с., таких, як зміна амплітуди, фази, використовується ел-магн. теорія світла, в основі якої лежать ур-ня Максвелла. Вони встановлюють зв'язок параметрів відбитого світла із оптич. характеристиками речовини – оптич. постійними пта складовими комплексного показника заломлення п- Відношення швидкості у вакуумі до фазової швидкості хвилі в речовині, - гол. безрозмірний показник поглинання. Параметри відбитого світла можуть бути отримані з ур-ня хвилі, яке задовольняє рішенню ур-ний Максвелла:

де Е 0 – поч. амплітуда хвилі, що поширюється в поглинаючому середовищі, - кругова частота, - довжина хвилі, z- Напрямок поширення хвилі, t- Час.
Величина пов'язана з натуральним показником поглинання який зазвичай визначається з традиц. фотометріч. вимірювань ( див. Бугера - Ламберта - Бера закон). Параметр характеризує загасання амплітуди світлової хвилі, яка при проходженні відстані, рівного послаблюється в еразів.
Ця відстань може бути мірою глибини проникнення світла в прикордонний шар поглинаючої речовини, де відбувається формування відбитої хвилі. У слабко поглинаючій речовині (< 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.
При падінні світлової хвилі по нормалі до ідеально плоскої поверхні амплітуди відбитої та заломленої світлових хвиль можуть бути отримані з ур-ня хвилі в припущенні безперервності тангенціальних складових електрич. вектора при переході з одного середовища до іншого. З урахуванням оптич. властивостей межі поділу середовищ безпосередньо отримують зв'язок між амплітудами хвиль падаючої, відбитої та минулої. При нормальному падінні світла амплітудний коеф. відображення

де n 1і - показники заломлення середовищ, що межують.

Енергетич. коеф. відображення, що характеризує потужність відбитої хвилі R =| r | 2 , а для кордону повітря - середовище

Мал. 3. Спектри коефіцієнтів відображення діелектрика (-кварц), металу (Аu) та монокристалічного графіту.

У поглинаючих середовищах (добре провідних металах) хвиля, що падає, поглинається практично повністю з тонким (~10 нм) шарі; енергія її перетворюється на енергію руху електронної плазми. Електрони, що рухаються, випромінюють, в результаті чого формується відбита хвиля, яка забирає до 99% енергії (докладніше див. Металооптика).
Спектри відображення в УФ-, видимій та ІЧ-областях типового представника металів (Аu) та діелектриків ("-кварц) представлені на рис. 3. Добре видно загальний резонансний характер О. с. як у ІЧ-області виявляються якості відмінності: у-кварцу no-прежпему яскраво виражена резонансна структура смуг у спектрі О. с. С. золота зі зростанням відбувається швидке наростання коефіцієнта відображення Спектр О. с. загальні риси, а в ІЧ-області має проміжний характер, наближаючись зі зростанням до спектру металів. Резонансні коливання кристаліч. грати графіту виражені у спектрі О. с. у вигляді слабких смуг на тлі інтенсивного неселективного відображення, обумовленого вільними носіями.
При розглянутому вище О. с. передбачалося наявність ідеально гладкої плоскої межі, що відбиває. Реальна поверхня має мікронерівність кінцевої висоти, тріщини, адсорбиров. воду і т. п. Для точного вимірювання параметрів відбитого світла, на які впливають найтонші поверхневі шари, необхідні виключно ретельна хім. очищення поверхні та усунення дефектів та порушень структури, викликаних обробкою. Наявність мікрорельєфу призводить до нерегулярного розсіювання світла в різних напрямках, причому високоякісних. полірування втрати на розсіювання можуть становити ~2х10 -5 від потужності падаючого світла. Якщо висота мікронерівностей hто відображення дифузне; при hдзеркальне відображення. Коеф. дзеркального О. с. від поверхні при нормальному падінні в хорошому наближенні описується ф-лой де R 0 – відображення ідеально гладкої поверхні. Металіч. дзеркало, у якого втрати на дифузне відображення становлять не більше 0,1%, повинно мати hу видимому діапазоні. При похилому падінні та при переході в ІЧ-область вимоги до якості полірування знижуються.
Дифузна О. с. являє собою розсіювання світла у різних напрямках тілом, яке має шорстку поверхню або має всередину. неоднорідною структурою, що веде до його обсягу. О. с. від шорсткої поверхні, що представляє собою сукупність по-різному орієнтованих майданчиків з розмірами зводиться до відображення світла цими майданчиками відповідно до ф-лами Френеля; кут. розподіл яскравості та поляризації дифузно відбитого світла цілком визначається характером стохастич. розподілу майданчиків за орієнтаціями
Якщо О. с. обумовлено розсіюванням на неоднорідності внутр. структури самого тіла (порошки, емульсії, хмари і т. п.), то явище носить об'ємний характер та його закономірності визначаються ефектами багаторазового розсіювання світла, що проникло в тіло. У цьому випадку навіть слабке поглинання всередині тіла призводить до різкого послаблення багаторазово розсіяного світла та зменшення відбивають. Можливості. Для дуже тонких або сильно поглинаючих середовищ істотно лише одноразове розсіювання, внаслідок чого відбивають. здатність пропор,. (і - об'ємні коеф. розсіювання та поглинання). Т. до. і залежать від ступеня дисперсності речовини, що розсіює, те і відображають. здатність залежить від дисперсності: збільшується в міру подрібнення частинок, що розсіюють. Поляризація відбитого світла також залежить від величини Кут. розподіл відбитого світла визначається видом матриці розсіювання і змінюється зі зміною та оптич. товщина шару.
Для поверхонь, що рівномірно розсіюють світло, часто користуються (напр., при світлотехн. розрахунках) Ламберта законом,Згідно до-рому яскравість дифузія відбиває тіла пропорц. його освітленості і не залежить від напрямку, в якому вона розглядається. Однак цей закон виконується дуже приблизно, лише для тіл з високою відображають. здатністю та під кутами спостереження< 60°.

О. с. від нелінійних середовищ. При великих потужностях світлових (лазерних) полів (10 8 - 10 10 Вт/см 2) виявляється нелінійність середовища, яка може позначитися на О. с. Так, напр.. при відображенні від нелінійного середовища (монокристал CaAs) може виникати 2-я гармоніка, якщо середовище прозоре для осн. частоти, але поглинає гармоніку. При падінні на нелінійне середовище двох хвиль з частотами виникає відбита хвиля на сумарній частоті (крім звичайних відбитих хвиль і). Інтенсивність гармоніки у відбитому світлі має помітну величину за дотримання фазового синхронізму. Необхідні умови синхронізму можуть здійснюватись різними способами. Напр., при відбитку від кристала підбирають умови (вибором орієнтації осей), коли осн. хвиля - звичайна, а 2-га гармоніка - незвичайна; тоді в деякому напрямку швидкість гармоніки незвичайної хвилі дорівнює швидкості основної звичайної. Сприятливі умови для синхронізму виходять за повного внутр. відображення, коли напрям узгодження фаз в кристалі лежить у площині, що відбиває, а кут падіння відповідає для 2-ї гармоніки. При відображенні потужної падаючої хвилі спостерігається ряд параметрич. ефектів, пов'язаних із оптич. Керра ефектом,с електрострикцією, з локальними нагріваннями і т. п. і призводять до відступу від ф-л Френеля (див. Нелінійна оптика).
Всі предмети, що не світяться, видно завдяки дифузному О. с. Якщо поверхня відбиває дзеркально, то видно не сама межа розділу, а зображення предметів, отримані при відображенні цієї поверхні. О. с. може надавати і шкідливий вплив, наводячи, напр., до появи "відблисків", зменшення яскравості та контрастності зображення. У цих випадках намагаються зменшити О. с., завдаючи на поверхню оптич. деталей спец. тонкі шари (див. Просвітлення оптики).
О. с. широко використовується визначення оптич. характеристик речовини, з'ясування її структури, властивостей, особливо у випадках, коли дослідження пропускання важкі чи неможливі; напр. у методі порушеного повного внутр. відображення, який дає інформацію про структуру поверхневих шарів, що важливо для теорії адсорбції, поверхневих і граничних явищ, каталізу і т. п.

Літ.:Соколов А. Ст, Оптичні властивості металів, М., 1961; Борн М., Вольф Е. . Основи оптики, пров. з англ., 2 видавництва, М., 1973; Кізель Ст А., Відображення світла, М., 1973; Золотарьов Ст М., Морозов Ст Н., Смирнова Є. Ст Оптичні постійні природних і технічних середовищ. Довідник, Л., 1984.

В. М. Золотарьов.

УРОК 19/ III-2 Віддзеркалення світла. Закони відбиття.

Відображення світла. Закони відбиття світла.

Пояснення нового матеріалу

Завдяки відображенню світла всі живі організми можуть бачити навколишні предмети. Чорні поверхні ми бачимо завдяки тому, що ці поверхні поглинають усі промені, що падають на цю поверхню, червоні – відбивають червоні промені, а інші – поглинають.

Вчених давно цікавило, як відбувається віддзеркалення світла та закони віддзеркалення були відкриті дуже давно.

Проведемо наступний досвід. (Демонструється відображення від плоского дзеркала за допомогою оптичного диска). У результаті учні повинні дійти висновків, що падаючий промінь, відбиваючись від дзеркала, повертається в тугіше середовище. Це і називається відбитком світла.

Досвідченим шляхом встановлюються закони відбиття світла.

Перший закон відбиття світла

Промінь світла направляють на поверхню дзеркала так, щоб промінь лежав у площині дзеркала. Закриваючи чверть диска, де проходить світловий промінь, листом щільного паперу встановлюють, що відбитий промінь є видимим лише тоді, коли папір щільно притиснутий до диска і площину паперу збігається з площиною диска. В результаті спостереження учні повинні переконатися, що падаючий і відбитий промені лежать в одній площині з перпендикуляром поверхні відображення, проведеним з точки падіння променя.

Другий закон відображення світла

Пересуваючи джерело світла по краю диска, змінюють напрямок падаючого променя. При цьому щоразу змінюється напрямок відбитого променя. Необхідно звернути увагу, що кути падіння та відображення при цьому завжди залишаються рівними. Для встановлення зв'язку між падаючим і відбитим променями, учні креслять у зошиті схему досвіду та записують визначення падаючого променя, відбитого та їх рівність між собою.

Оборотність світлових променів

Із законів відбиття світла випливає, що падаючий і відбиті промені оборотні. Якщо в результаті з дослідів з оптичним диском світловий промінь падатиме вздовж прямої, по якій поширювався промінь, що падає, то після відображення він буде поширюватися вздовж прямої по якій проходив падаючий промінь.

Ця властивість називається оборотністю світлових променів.

Побудова зображення у плоскому дзеркалі

Дзеркало – дуже звична річ у житті кожної людини. Найчастіше використовується у житті людини плоске дзеркало.

Дзеркало, поверхня якого є плоскою, називають плоским дзеркалом.

Якщо перед плоским дзеркалом розмістити предмет, наприклад свічку, то здається, що за дзеркалом розміщений такий самий предмет, який ми називаємо зображенням в плоскому дзеркалі.

Відомо, що людина бачить точку, що світиться, якщо промені, що виходять з неї, безпосередньо потрапляю в око. Промені світла (при відображенні від дзеркала, див. мал.) не потрапляють безпосередньо в око людини. Разом з тим,

12-Д. Відображення світла

Зробимо досвід. На дзеркало, що лежить на столі, поставимо напіввідкриту книгу. Зверху направимо пучок світла так, щоб він відбивався від дзеркала, але на книгу не потрапляв. У темряві ми побачимо падаючий і відбитий пучки світла. Накриємо тепер дзеркало папером. В цьому випадку ми будемо бачити пучок, що падає, а відбитого пучка не буде. Виходить, що світло від паперу не відбивається?

Придивимося до малюнків уважніше. Зауважте, коли світло падає на дзеркало, текст книги практично не можна прочитати через слабке освітлення. Але коли світло падає на аркуш паперу, текст книги стає видимим набагато виразніше, особливо у нижній своїй частині. Отже, книга висвітлюється сильніше. Але що її висвітлює?

При падінні світла різні поверхні можливі два варіанта. Перший. Пучок світла, що падає на поверхню, відбивається нею також у вигляді пучка. Таке віддзеркалення світла називається дзеркальним відбитком. Другий. Пучок світла, що падає на поверхню, відбивається нею у всіх напрямках. Таке віддзеркалення світла називають розсіяним відбитком чи просто розсіянням світла.

Дзеркальне відображення виникає на дуже гладких (полірованих) поверхнях. Якщо ж поверхня шорстка, то вона обов'язково буде розсіяти світло. Саме це ми й спостерігали, коли накривали дзеркало аркушем паперу. Вона відбивала світло, розсіюючи його за всілякими напрямами, в тому числі і на книгу, висвітлюючи її.

поверхні в точці зламу променя (кут b).

При відображенні світла виконуються дві закономірності: Перша. Промінь падаючий, промінь відбитий і перпендикуляр до поверхні, що відбиває в точці зламу променя завжди лежать в одній площині. Друга. Кут падіння дорівнює куту відбиття. Ці два твердження виражають суть закону відображення світла.

На лівому малюнку промені та перпендикуляр до дзеркала не лежать в одній площині. На правому малюнку кут відбиття не дорівнює куту падіння. Тому таке відображення променів не можна отримати з досвіду.

Закон відображення є справедливим як для дзеркального випадку, так і для випадку розсіяного відображення світла. Звернемося ще раз до креслень на попередній сторінці. Незважаючи на уявну безладність у відображенні променів на правому кресленні, всі вони розташовані так, що кути відбиття дорівнюють кутам падіння. Погляньте, шорстку поверхню правого креслення ми "розрізали" на окремі елементи і провели перпендикуляри в точках зламу променів:

Вирішення якісних завдань

Кут між падаючим променем та дзеркальною поверхнею становить 50 0 . Чому дорівнює кут падіння, кут відображення, кут між падаючим і відбитими променями. У скільки разів кут між падаючим і відбитими променями більший, ніж кут падіння? (Відповідь: 40 0, 40 0, 80 0, вдвічі).

Чому дорівнює кут падіння, якщо світловий промінь падає перпендикулярно до дзеркальної поверхні? (Відповідь: 0 0).

Кут падіння збільшився на 20°. На скільки збільшиться кут між падаючими та відбитими променями? (Відповідь: 40 0).

Кут падіння вдвічі більше, ніж кут між відбитим променем та дзеркальною поверхнею. Чому дорівнює кут падіння? (Відповідь: 30 0).

ПЕРЕВІР СЕБЕ - Закріплення нового матеріалу

Сформулюйте закон відбиття світла.

У чому полягає закон явища відображення світла?

Який кут називається кутом падіння; відображення?

Яку властивість падаючого та відбитого променя називають оборотним?

Чому іноді вдень вікна будинків нам здаються темними, а іноді світлими?

Якими темними чи світлими ми бачимо дорогу та калюжі на ній, якщо вночі за відсутності зовнішнього освітлення увімкнути фари автомобіля?

Відображення СВІТУ. ( записати до зошита)

1.Що відбувається при падінні світлових променів при попаданні на межу поділу двох середовищ?
Потрапляючи на межу розділу двох середовищ світло частково повертається в першу середу (тобто відбивається) і частково проникає в друге середовище, змінюючи при цьому напрям свого поширення (тобто заломлюється).
2.Що називають віддзеркаленням?
Явище, у якому світло, потрапляючи на межу розділу двох середовищ, повертається у перше середовище, називається відбитком.  -це кут падіння, тобто. кут між падаючим променем і перпендикуляром, відновленим у точці падіння променя.  -це кут відбиття, тобто. кут між перпендикуляром, відновленим у точці падіння променя та відбитим променем.		Графічне зображення явища відображення: перпендикуляр падаючий відбитий промінь   промінь межа поділу двох середовищ
3. Закони відображення.
1.Падаючий і відбитий промені лежать у однієї площини з перпендикуляром, проведеним у крапку падіння променя. Цей закон дозволяє будувати зображення за допомогою світлових променів у площині листа. 2.Кут падіння променя дорівнює куту відображення. Цей закон свідчить про те, що світлові промені оборотні.
4. Види відображення.
1.з еркальне- тобто. відображення від поверхні, розміри шорсткостей якої менше довжинисвітлової хвилі. Якщо світло відбивається від дзеркальної поверхні, то промені, що падають паралельно, залишаються паралельними і при відображенні. Дзеркальних поверхонь дуже багато - тиха водна гладь озера, скло, поліровані меблі і т. п. Найвідоміші дзеркальні поверхні, що широко застосовуються, - це дзеркала.
2. дифузне (розсіяне) відбиток, тобто. відображення від поверхні, розміри шорсткості у якої можна порівняти з довжиною хвилі джерела світла. Якщо світло відбивається від шорсткої поверхні, то промені, що падають паралельно, при відображенні вже не будуть паралельними. Дифузне відображення змушує кожну ділянку поверхні діяти подібно до точкового випромінювача, ми можемо бачити освітлювані тіла під будь-якими кутами. Крім цього, відбите світло дає нам інформацію про поверхню тіла. нам інформацію про поверхню тіла.
5.Побудова зображення крапки, що світиться, в плоскому дзеркалі..
Плоске дзеркало – це плоска поверхня, що відбиває.. Для побудови зображення крапки, що світиться, в плоскому дзеркалі з безлічі променів, що виходять від неї, зазвичай виділяють тільки два. 1) Це промінь, перпендикулярний дзеркалу (він відобразиться у зворотному напрямку), і 2) промінь, що падає під кутом (він відобразиться під таким же кутом). Продовження відбитих променів (зображених пунктиром) перетинаються у точці S | , яка є зображенням точки S, що світиться. Тому для знаходження зображення джерела світлаSдостатньо опустити на дзеркало або на його продовження з точки, де знаходиться джерело світла, перпендикуляр і продовжити його на відстаньOS= OS 1 за дзеркало.
6.Побудова зображення предмета у плоскому дзеркалі
Для побудови зображення предмети в плоскому дзеркалі застосовують самі прийоми, тільки будують зображення крайніх точок предмета(см рис). Потрібно пам'ятати, що плоске дзеркало дає уявне, пряме і рівне за розміром зображення, яке розташоване на такій відстані від дзеркала, що і предмет, тобто. зображення симетричне самому предмету.
Якщо два плоских дзеркала розташовані під кутом один до одного, то кількість зображень предметів (позначимо їх N) залежить від кута між ними. Кількість зображень знаходять за формулою: N = , де - кут між дзеркалами.
7. Типове завдання на побудову та аналіз зображення предмета в плоскому дзеркалі.
Перекреслити малюнок та відповісти на такі питання: 1. На якій відстані розташований око? Масштаб: у 1 клітинці – 10 см. 2.Побудуй зображення предмета (стрілки) в плоских дзеркало. 3.Покажи зону бачення у цьому дзеркалі. 4.Яка видима частина зображення? Для цього проведи промінь через око спостерігача та край дзеркала. Замалюй червоним кольором видиму частину. 5. Де потрібно розташувати око спостерігача, щоб зображення стрілки було видно повністю?

ДОМАШНЄ ЗАВДАННЯ

Відображення СВІТУ

(виконати завдання:

з 1 по 16 записати тільки відповідь,

МОУ «ЗОШ № 87»

Відображення світла

Виконала:

Зізіко Юля

Учениця 9Б класу

Керівник:

Вчитель фізики

Єрьоміна С.М.

Натомість Сіверськ

1. Введення

2. Відображення світла.

3. Відображення світла за будь-яких дзеркал.

4. Періскоп.

5. Висновок.

6. Список літератури.

Вступ.

Моя робота називається ”Явлення відображення світла. Періскоп”.

Я взяла цю тему, тому що вона цікава тим, що пояснює багато фактів відображення світла з наукового погляду. Коли я беру дзеркало і дивлюся прямо в нього, то бачу своє відображення, а коли дивлюся збоку в нього, то відображення свого я не спостерігаю. З цього можна зробити висновок, що дзеркальна поверхня має багато цікавих властивостей і мені хотілося б дізнатися про них детальніше. Наприклад, чому за зміни положення дзеркала предмети у ньому відбиваються по-різному і чому плоскі поверхні відбивають краще, ніж шорсткі.

Крім того, мене цікавило, яким чином предмет відображається у двох дзеркалах спрямованих поверхнями, що відбивають один до одного або під невеликим кутом. Ця властивість дзеркал використовується у перископі. Мені захотілося створити свій власний перископ і подивитися підтвердяться

чи на практиці мої припущення.

Відображення світла.

Закон відображення світла – це фізичне явище, у якому світло, що падає з одного середовища на межу поділу з іншим середовищем, повертається назад у першу середу.

Людина бачить джерело світла, коли промінь, що виходить із цього джерела, потрапляє в око. Якщо тіло не є джерелом, то око може сприймати промені від будь-якого джерела, відбиті цим тілом, тобто, що впали на поверхню цього тіла і змінили при цьому напрям подальшого поширення. Тіло, що відбиває промені, стає джерелом відбитого світла. Промені, що впали на поверхню тіла, змінюють напрямок подальшого поширення. При відображенні світло повертається в те ж середовище, з якого воно впало на поверхню тіла. Тіло, що відбиває промені, стає джерелом відбитого світла.

Коли ми чуємо це слово "віддзеркалення", перш за все, нам згадується дзеркало. У побуті найчастіше використовуються плоскі дзеркала. За допомогою плоского дзеркала можна провести простий досвід, щоб встановити закон, яким відбувається відображення світла. При падінні світла на дзеркальну поверхню світло відбивається, причому промінь падаючий, промінь відбитий і нормаль до поверхні, що відбиває, лежать в одній площині. Кут падіння дорівнює куту відображення: q 1 = q" 1. Закон відображення справедливий як для плоских, так і для викривлених поверхонь. Закон відбиття (q 1 = q" 1) визначає також напрямок відбитого променя при перетині світлом межі розділу прозорих середовищ. Інтенсивність та стан поляризації відбитого світла в цьому випадку визначається формулами Френеля

Рис.1. Принцип Ферма та закон відображення

Справді, на рис. 1 DADC=DFDC, тоді згідно з постулатом Герона:

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

Тут враховано, що найкоротший шлях між двома точками (F та B) буде по прямій FB через точку О.

Зауважимо, що аналогічно з принципу Ферма можна вивести закон заломлення світла.

Закон відображення світла.

Промінь падаючий, нормаль до поверхні, що відбиває, і промінь відбитий лежать в одній площині (рис. 2), причому кути між променями і нормаллю рівні між собою: кут падіння i дорівнює куту відображення i". Цей закон також згадується в творах Евкліда. Встановлення його пов'язане з вживанням полірованихметалевих поверхонь (дзеркал), відомих вже у дуже віддалену епоху.
Мал. 2 Закон відбиття. Мал. 3 Закон заломлення.

Закон заломлення світла.

Заломлення світла - зміна напряму поширення оптичного випромінювання (світла) при його проходженні через межу поділу однорідних ізотропних прозорих (не поглинаючих) середовищ з показником заломлення n1 і n2. Заломлення світла визначається наступними двома закономірностями: заломлений промінь лежить у площині, що проходить через падаючий промінь і нормаль (перпендикуляр) до поверхні розділу; кути падіння φ і заломлення χ (рис.3) пов'язані законом заломлення Снелля: n 1 sinφ = n 2 sinχ або = n, де n - постійна, яка не залежить від кутів φ і χ. Величина n - показник заломлення, визначається властивостями обох середовищ, через межу розділу яких проходить світло, і залежить також від кольору променів. Переломлення світла супроводжується також відображенням світла. На рис. 3 хід променів світла при заломленні на плоскій поверхні, що розділяє два прозорі середовища. Пунктиром позначений відбитий промінь. Кут заломлення більше кута падіння φ; це показує, що в даному випадку відбувається заломлення з оптично більш щільного першого середовища в оптичне менш щільну другу (n 1 > n 2), n - нормаль до поверхні розділу. Явище заломлення світла було відомо вже Аристотелю. Спроба встановити кількісний закон належить знаменитому астроному Птолемею (120 р. н.е.), який зробив вимірювання кутів падіння та заломлення. Закон відображення і закон заломлення також справедливі лише за дотримання певних умов. У тому випадку, коли розмір дзеркала, що відбиває, або поверхні, що розділяє два середовища, малий, ми спостерігаємо помітні відступи від зазначених вище законів. Однак для великої області явищ, які спостерігаються у звичайних оптичних приладах, всі перелічені закони дотримуються досить строго.

Відображення світла за будь-яких дзеркал.

СФЕРИЧНІ ДЗЕРКАЛА

Виходячи, із закону відображення можна також вирішувати завдання про криві дзеркала, не тільки ті, що вішають у кімнаті сміху, але про сферичні дзеркала, що використовуються на транспорті, у ліхтариках і прожекторах, дзеркало гіперболоїда інженера Гаріна.

На рис. 3, 4 показані приклади побудови зображення предмета у вигляді стрілки у увігнутому та опуклому сферичних дзеркалах. Методи побудови зображень аналогічні до тонких лінз. Так, наприклад, паралельний пучок променів, що падають, на увігнуте дзеркало, збирається в одній точці - фокусі, який знаходиться на фокусній відстані f від лінзи, що дорівнює половині радіусу кривизни R дзеркала.

Мал. 3. Побудова зображення у увігнутому сферичному дзеркалі

У увігнутому дзеркалі дійсне зображення - перевернуте, воно може бути збільшеним або зменшеним залежно від відстані між предметом і дзеркалом, а уявне - пряме і збільшене, як у лінзі, що збирає. У опуклому дзеркалі зображення завжди уявне, пряме і зменшене, як у лінзі, що розсіює.

Мал. 4. Побудова зображення у випуклому сферичному дзеркалі

До сферичних дзеркал застосовна формула, аналогічна формулі тонкої лінзи:

1/a+1/b=1/f=2/R,

1/a-1/b=-1/f=-2/R,

де a і b - відстані від предмета та зображення до лінзи. Перша з цих формул правильна для увігнутого дзеркала, друга - для опуклого.

ЕЛЛІПТИЧНЕ ДЗЕРКАЛО

Параболічне дзеркало – основний елемент телескопів-рефлекторів

За допомогою таких телескопів вдається вивчати найвіддаленіші куточки Всесвіту.

Спіральні галактики у сузір'ї Андромеди.

Для локації планет сонячної системивикористовують радіолокатори, в основі яких лежить параболічне дзеркало.

Радіолокація дає можливість "промацати" рельєф поверхні планет, навіть оповитих густими хмарами, крізь які у звичайний телескоп поверхню не видно.

Радіолокаційна карта Венери.

ПЛОСЬКЕ ДЗЕРКАЛО

Плоскі дзеркала використовують у такому приладі, як перископ.

Перископ

(від грец. periskopéo - дивлюся навколо, оглядаю), оптичний прилад для спостереження з укриттів (окопів, бліндажів та ін) підводних човнів. Багато П. дозволяють вимірювати горизонтальні і вертикальні кути на місцевості і визначати відстань до об'єктів, що спостерігаються. Пристрій та оптичні характеристики П. обумовлені його призначенням, місцем встановлення та глибиною укриття, з якого ведеться спостереження. Найпростішим є вертикальний перископ, що складається з вертикальної зорової труби і 2 дзеркал, встановлених під кутом 45° до осі труби і утворюють оптичну систему, яка заломлює світлові промені, що йдуть від предмета, що спостерігається, і направляє їх в око спостерігача. Поширені призменные перископи, у трубі яких замість дзеркал встановлені прямокутні призми, і навіть телескопічна лінзова система і обертальна система, з допомогою яких можна отримувати збільшене пряме зображення. Поле зору перископ при малому збільшенні (до 15 рази) становить близько 40 °; воно зазвичай зменшується зі зростанням збільшення. Деякі типи перископа дозволяють вести круговий огляд.

Оптична схема перископа

Вперше прототип перископа використав Лівчак Йосип Миколайович. Лівчак Йосип Миколайович, російський винахідник у галузі поліграфії, військової справи та транспорту. З 1863 жив у Відні, де видавав сатиричний журнал "Страхопуд" (1863-68), а також брав участь у виданні журналів "Золота грамота" (1864-1868) та "Слов'янська зоря" (1867-68). Л. закликав до звільнення слов'янських земель з-під влади Австро-Угорщини та об'єднання їх навколо Росії. На початку 70-х років. переїхав до Росії, де зайнявся винахідницькою діяльністю. Створив матрицевибивальну набірну машину, яка в 1875 р. використовувалася при наборі газети "Віленський вісник". Винайшов прицільний верстат (1886), оптичний пристрій діаскоп (прототип перископа), відзначений великою золотою медаллю Паризької академії. Сконструював покажчик шляху та швидкості руху локомотива; за цю роботу Російським технічним товариством нагороджено золотою медаллю ім. А. П. Бородіна (1903).

Висновок.

Вивчивши наукову літературуі створивши власну модель перископа, я вважаю, мені вдалося досягти поставлених мною завдань.

Також я вважаю, що знати та застосовувати в побуті знання про відображення у плоскому дзеркалі дуже важливо. Тепер я набагато краще розуміюся на відображенні світла. Тепер мені набагато простіше вивчатиме тему ”Оптика” в 11 класі.

Список літератури.

1. Мякішев Г.Я. Фізика: Підручник для 11 кл. ОУ - М.: Просвітництво, 2004.

2. Пінський А.А. фізика. Поглиблено вивчення фізики: навч. допомога. - М.: Просвітництво, 1994.

3. Хількевич С.С. Фізика довкола нас. - М.: Наука, 1985

4. Сівухін Д.В. Загальний курс фізики Оптика. - М.: Наука, 1980

5. Навчальний довідник школяра. - Москва, Дрофа, 2005

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