Οπτική: φυσική, τάξη 8. Νόμος της ανάκλασης: τύπος

2024 Συγγραφέας: Angel Austin | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-02 17:44

Σήμερα θα μιλήσουμε για το νόμο της ανάκλασης του φωτός. Θα επισημάνουμε επίσης το τμήμα της γραμμικής οπτικής στο οποίο ισχύει αυτό το φαινόμενο.

Σχολείο και φως

Τα παιδιά πηγαίνουν στην πρώτη τάξη ανυπόμονα. Τους ενδιαφέρει τι σημαίνει σπουδές, τους αιχμαλωτίζει η φασαρία με τα σχολικά βιβλία και τα τετράδια. Αλλά η πειθαρχία είναι αυστηρό πράγμα. Ναι, και οι ψυχολογικοί νόμοι μιας κλειστής ομάδας παιδιών είναι αρκετά σκληροί. Ως εκ τούτου, οι μεγαλύτεροι μαθητές συνδέουν με το σχολείο μόνο μια απροθυμία να πάνε εκεί. Ωστόσο, με μια δημιουργική προσέγγιση στην ίδια τη γνώση, μπορείτε να αλλάξετε τον τρόπο που βλέπετε τον κόσμο των μαθημάτων και των ημερολογίων. Σήμερα θα μιλήσουμε για μια σημαντική έννοια της οπτικής. Ο βαθμός φυσικής 8 δίνει αυτό το φαινόμενο ως νόμους της διάθλασης και της ανάκλασης του φωτός.

Κύμα και φως

Όσο παράξενο κι αν ακούγεται, το φως είναι ένα κύμα. «Τι θάλασσες;» θα ρωτήσουν οι μαθητές. Και θα απαντήσουμε: «Σε ηλεκτρομαγνητική». Αυτό το πολύπλοκο σύστημα ξεκινά με ένα κινούμενο φορτισμένο αντικείμενο. Με την κυριολεκτική έννοια της λέξης. Εάν ο πειραματιστής ηλεκτρίσει ένα κομμάτι κεχριμπαριού και τρέξει γρήγορα μαζί του, τότε κατά τη διαδικασία της κίνησης θα προκύψει ένα πολύ ασθενές και πολύ σύντομο ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Η πηγή των μεγάλων πεδίων που διαπερνούν ολόκληρο το σύμπαν είναι μέσακυρίως αστέρια. Ο Ήλιος είναι επίσης ένα αντικείμενο με μη μηδενικό φορτίο, επομένως η Γη κυριολεκτικά «λούζει» στα σωματίδια και τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία που δημιουργούνται από αυτόν. Και το φως είναι ένα κβάντο του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, που σημαίνει ότι ο νόμος της ανάκλασης μπορεί να εφαρμοστεί σε αυτό.

Ανάκλαση, διάθλαση, απορρόφηση

Λοιπόν, ποια είναι η ουσία του νόμου; Στα ακόλουθα:

1. Αν μια δέσμη φωτός πέσει σε μια λεία επιφάνεια, τότε αυτή, η κανονική προς την επιφάνεια στο σημείο πρόσπτωσης και το ανακλώμενο φως βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο.
2. Η γωνία κλίσης της προσπίπτουσας δέσμης προς την κανονική είναι ίση με τη γωνία κλίσης του ανακλώμενου φωτός.

Μερικές φορές οι μαθητές τρομάζουν από την ακατανόητη λέξη «φυσιολογικό». Αλλά δεν είναι καθόλου τρομερό. Είναι απλώς μια κάθετη σε ένα δεδομένο σημείο της επιφάνειας. Και το κανονικό είναι τις περισσότερες φορές μια φανταστική γραμμή, πρέπει να το σκεφτούμε για να λυθεί το πρόβλημα.

Η γωνία πρόσπτωσης είναι ίση με τη γωνία ανάκλασης

Πόσο επιβλαβής είναι αυτή η διατύπωση του νόμου της ανάκλασης του φωτός; Η 8η τάξη συχνά μειώνει τον αριθμό των λέξεων στους κανόνες του σχολείου για να τις θυμάται καλύτερα. Αλλά ακόμη και η γραμμική οπτική είναι ένα θέμα στο οποίο το διάνυσμα της δράσης και της διάδοσης έχει σημασία. Δηλαδή δεν είναι σημαντικές μόνο οι αμοιβαίες γωνίες των φωτεινών δεσμών, αλλά και η κατεύθυνση διάδοσής τους. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι σημαντικό να μην ξεχνάμε ότι για την προσπίπτουσα, ανακλώμενη εικόνα και την κανονική προς την επιφάνεια, υπάρχει μόνο ένα επίπεδο στο σημείο πρόσπτωσης.

Τύποι αντανάκλασης

Φαίνεται ότι αυτός ο κανόνας δεν μπορεί να είναι απλούστερος. Αλλά εδώ υπάρχουν μερικές ιδιαιτερότητες:

1. Σε συνάντηση με ένα διηλεκτρικό, το φως προκαλεί ταλαντώσεις στα άτομά τουδιηλεκτρική πόλωση. Αυτό οδηγεί στο γεγονός ότι κάθε σημείο του μέσου γίνεται δευτερεύουσα πηγή κυμάτων. Όταν συνδυάζονται, παράγουν ανακλώμενο, διαθλασμένο και διάχυτο φως.
2. Όταν η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία χτυπά ένα αγώγιμο υλικό, προκαλεί ταλάντωση ηλεκτρονίων. Το υλικό τείνει να αντισταθμίζει το ρεύμα που προκύπτει, το οποίο έχει ως αποτέλεσμα μια σχεδόν πλήρη ανάκλαση. Γι' αυτό το μέταλλο είναι τόσο γυαλιστερό.
3. Η διάχυτη ανάκλαση εμφανίζεται όταν μια επιφάνεια έχει τραχύτητα. Το μέγεθός τους πρέπει να υπερβαίνει το μήκος κύματος της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Ωστόσο, μπορεί να προκύψει μια κατάσταση κατά την οποία η ιώδης ακτινοβολία μικρού μήκους κύματος είναι διασκορπισμένη, ενώ η κόκκινη ακτινοβολία μεγάλου μήκους κύματος ανακλάται τέλεια.
4. Εσωτερικός προβληματισμός. Εάν το φως πέσει από ένα πυκνότερο μέσο σε ένα πιο σπάνιο (για παράδειγμα, από το νερό στον αέρα), τότε υπό μια ορισμένη γωνία ολόκληρη η δέσμη ανακλάται προς τα πίσω. Ο νόμος της ολικής ανάκλασης σχετίζεται με τη διαφορά στους δείκτες διάθλασης του φωτός σε ένα μέσο. Ο τύπος του εκφράζεται ως εξής:

• sin j=n₂ / n₁

όπου j είναι η γωνία στην οποία εμφανίζεται η συνολική εσωτερική ανάκλαση και n₂ και n_{1 είναι οι δείκτες διάθλασης των δύο μέσα.}

Τι και πότε αντικατοπτρίζεται;

Εκτός από τα σχολικά μαθήματα και τις βαρετές εργασίες, ο νόμος της αντανάκλασης, τον τύπο του οποίου έχουμε δώσει λίγο παραπάνω, μπορεί να παρατηρηθεί και σε άλλες περιπτώσεις:

1. Όταν τα ηχητικά κύματα αναπηδούν από στερεές επιφάνειες, αναπηδούν πίσω ως ηχώ. Εξαιτίας αυτού του φαινομένου, οι φωνές των παιδιών ακούγονται πιο δυνατά σε μια κλειστή αυλή παρά έξω.ακροποταμιά. Ένα άδειο δωμάτιο αμέσως μετά την ανακαίνιση αντηχεί επίσης και τα έπιπλα που τοποθετούνται εκεί μετά απορροφούν τους κραδασμούς του αέρα.
2. Πλοία αναγνώρισης εκτοξεύουν υπερηχητικά κύματα μπροστά τους, η ταχύτητα ανάκλασης των οποίων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να κριθεί η τοπογραφία του πυθμένα.
3. Τα ραδιοκύματα αντανακλώνται από τα αεροσκάφη, γεγονός που σας επιτρέπει να προσδιορίσετε τη θέση τους στον αέρα.
4. Σε μια ιατρική εξέταση, ο υπέρηχος αντανακλάται από τα όρια των οργάνων και δίνει στους ειδικούς την ευκαιρία να κρίνουν τις διεργασίες που συμβαίνουν μέσα σε ένα άτομο χωρίς να κόψουν ιστό.

Mirror and China

Ωστόσο, μην νομίζετε ότι η αντανάκλαση είναι η τελευταία εφεύρεση. Μόλις οι άνθρωποι έμαθαν πώς να αποκτούν καθαρό μέταλλο (χάλκινο), οι γυναίκες ήθελαν αμέσως να μάθουν πώς έμοιαζαν.

Για να αντανακλάται καλύτερα το υλικό, η επιφάνειά του γυαλίστηκε με το χέρι για μεγάλο χρονικό διάστημα. Και επειδή ήταν δυνατό να κοιτάξουμε μόνο προς τη μία κατεύθυνση του χάλκινου δίσκου, η άλλη ήταν διακοσμημένη με κάποιο είδος σχεδίου.

Στην αρχαία Κίνα, μερικοί δάσκαλοι μπορούσαν να κατασκευάζουν καθρέφτες, το μυστήριο των οποίων δεν έχει λυθεί μέχρι τώρα. Εάν μια ηλιαχτίδα από την ομαλή πλευρά ενός τέτοιου αντικειμένου κατευθύνεται σε έναν λευκό τοίχο ή ένα φύλλο χαρτιού, τότε στον κύκλο του φωτός … θα εμφανιστεί η εικόνα που είναι χαραγμένη στην πίσω πλευρά. Η ουσία αυτού του φαινομένου δεν μπορούσε να εξηγηθεί ούτε με σύγχρονες μεθόδους έρευνας. Μαντεύοντας πώς συμβαίνει αυτό είναι:

1. Το σχέδιο πιέζεται, στη συνέχεια αλέθεται η μία πλευρά και η διαφορά στη δομή του μετάλλου παραμένει.
2. Το τήγμα χαλκού χύνεται σε ένα πρότυπο προετοιμασμένο εκ των προτέρων καιένα παχύτερο στρώμα μετάλλου (όπου το σχέδιο έχει εξόγκωμα) στερεοποιείται σε ελαφρώς διαφορετικό σχήμα από ένα λεπτό στοιχείο. Αυτή η διαφορά παραμένει ακόμα και μετά το γυάλισμα.
3. Η λεία πλευρά του καθρέφτη είναι χαραγμένη με οξύ. Μετά την επεξεργασία, η διαφορά στο χρώμα δεν είναι αισθητή, αλλά η ένταση της ανακλώμενης εικόνας είναι διαφορετική στο έντονο ηλιακό φως.
4. Το σχέδιο εφαρμόζεται στο τμήμα καθρέφτη του αντικειμένου με διαφορετική ποιότητα χαλκού.
5. Η εικόνα κόβεται στο πίσω μέρος του καθρέφτη όταν το μπροστινό μέρος έχει ήδη τριφτεί σε κάποιο βαθμό. Η πίεση δρα και στα δύο μέρη του αντικειμένου. Η πλευρά του καθρέφτη καλύπτεται, όπως ήταν, με μια σειρά μικροδιογκωμάτων που αντιστοιχούν στο σχέδιο. Ένα άλλο τρίψιμο ολοκληρώνει την εργασία, δίνοντας στα δημιουργημένα χτυπήματα και κοιλάδες μια πιο ομαλή εμφάνιση.

Είναι δύσκολο να πιστέψει κανείς ότι στην εποχή της ατομικής φασματοσκοπίας και της έρευνας ακτίνων Χ της ύλης, εξακολουθούν να υπάρχουν μυστήρια που σχετίζονται με την αντανάκλαση, αλλά τα γεγονότα είναι πεισματικά πράγματα.