Pantulan dalam cermin fizik. Hukum pantulan cahaya

Cermin moden yang terkenal, sebagai peraturan, tidak lebih daripada kepingan kaca dengan lapisan logam nipis yang digunakan pada bahagian dalam. Nampaknya cermin sentiasa ada, dalam satu bentuk atau yang lain, tetapi dalam bentuk semasa, ia muncul agak baru-baru ini. Seawal seribu tahun yang lalu, cermin telah digilap cakera tembaga atau gangsa yang berharga lebih daripada yang mampu dibeli oleh kebanyakan orang pada zaman itu. Petani itu, yang ingin melihat bayangannya sendiri, pergi melihat ke dalam kolam. Cermin panjang penuh ialah ciptaan yang lebih terkini. Mereka hanya berumur kira-kira 400 tahun.

Cermin memberikan kita kebenaran dan ilusi pada masa yang sama. Mungkin paradoks ini menjadikan cermin sebagai pusat tarikan untuk sihir dan sains.

Cermin dalam sejarah

Apabila orang mula membuat cermin ringkas sekitar 600 SM, mereka menggunakan obsidian yang digilap sebagai permukaan reflektif. Akhirnya, mereka mula menghasilkan cermin yang lebih rumit yang diperbuat daripada tembaga, gangsa, perak, emas, dan juga plumbum.

Walau bagaimanapun, memandangkan berat bahan, cermin ini adalah kecil mengikut piawaian kami. Mereka jarang mencapai diameter 20 cm dan digunakan terutamanya sebagai hiasan. Ia sangat bergaya untuk memakai cermin yang dipasang pada tali pinggang dengan rantai.

Salah satu pengecualian ialah rumah api Pharos, salah satu daripada tujuh keajaiban dunia, yang cermin gangsa besarnya memantulkan api api besar pada waktu malam.

Cermin moden hanya muncul pada akhir Zaman Pertengahan, tetapi pada masa itu pengeluarannya sukar dan mahal. Satu masalah ialah pasir kaca mengandungi terlalu banyak kekotoran untuk mencipta ketelusan sebenar. Di samping itu, kejutan haba yang disebabkan oleh penambahan logam cair untuk mencipta permukaan reflektif hampir selalu menghancurkan kaca.

Semasa zaman Renaissance, apabila orang Florentine mencipta cara untuk membuat pendahuluan suhu rendah, cermin moden membuat penampilan sulung mereka. Cermin ini akhirnya bersih, yang membolehkan mereka digunakan dalam seni. Sebagai contoh, arkitek Filippo Brunelleschi mencipta perspektif linear dengan cermin untuk memberikan ilusi kedalaman. Di samping itu, cermin mengasaskan bentuk seni baharu - potret diri. Pakar Venetian dalam perniagaan cermin telah mencapai tahap tertinggi dalam teknologi kaca. Rahsia mereka sangat berharga, dan perdagangan cermin sangat menguntungkan, sehingga tukang khianat yang cuba menjual pengetahuan mereka ke luar negara sering dibunuh.

Pada masa ini, cermin masih hanya tersedia untuk orang kaya, tetapi saintis mula mencari cara alternatif untuk menggunakannya. Pada awal 1660-an, ahli matematik menyatakan bahawa cermin berpotensi digunakan dalam teleskop dan bukannya kanta. James Bradley menggunakan pengetahuan ini untuk membina teleskop pemantul pertama pada tahun 1721.

Cermin moden dibuat dengan menggunakan perak - menyembur lapisan nipis perak atau aluminium ke sisi yang salah pada kepingan kaca. Justus von Leibig mencipta proses ini pada tahun 1835. Kebanyakan cermin yang dibuat hari ini dibuat melalui proses pemanasan aluminium yang lebih maju dalam vakum, yang kemudiannya melekat pada kaca yang lebih sejuk. Perak masih boleh digunakan untuk cermin rumah, tetapi perak mempunyai kelemahan yang ketara - ia cepat mengoksida dan menyerap sulfur atmosfera, mewujudkan kawasan gelap. Aluminium kurang terdedah kepada gelap kerana lapisan nipis aluminium oksida kekal telus. Cermin kini digunakan untuk segala-galanya daripada tayangan LCD kepada lampu depan kereta dan laser.

Fizik cermin

Untuk memahami fizik cermin, kita mesti terlebih dahulu memahami fizik cahaya. AT undang-undang refleksi dikatakan bahawa apabila pancaran cahaya mengenai permukaan, ia melantun dengan cara tertentu, seperti bola yang dibaling ke dinding. Sudut masuk, dipanggil sudut tuju, sentiasa sama dengan sudut di mana sinar meninggalkan permukaan, atau sudut pantulan.

Cahaya itu sendiri tidak kelihatan sehingga ia melantun dari sesuatu dan memasuki mata kita. Pancaran cahaya yang merambat melalui ruang tidak kelihatan dari luar sehingga ia memasuki medium yang menyerakkannya, seperti awan hidrogen. Penyebaran ini dikenali sebagai pantulan meresap dan adalah bagaimana mata kita mentafsir apa yang berlaku apabila cahaya mengenai permukaan yang tidak rata. Hukum pantulan masih terpakai, tetapi bukannya mengenai satu permukaan licin, cahaya melanda banyak permukaan mikroskopik.

Cermin, mempunyai permukaan licin, memantulkan cahaya tanpa mengganggu imej yang masuk. Ia dikenali sebagai imej cermin. Imej dalam cermin adalah khayalan, kerana ia terbentuk bukan oleh persilangan sinar cahaya yang dipantulkan itu sendiri, tetapi oleh "sambungan melalui cermin." Ramai orang mempunyai soalan yang ingin tahu - mengapa cermin sentiasa menunjukkan imej yang diputar "dari kiri ke kanan" dan bukan "betul"? Hakikatnya ialah imej cermin kelihatan seperti "cap cahaya", dan bukan pandangan objek dari sudut pandangan cermin. Pada masa yang sama, kedua-dua jarak ke objek dan saiz objek dalam cermin rata kekal sama seperti dalam asal.

Jenis cermin

Cara mudah untuk menukar cara cermin berfungsi ialah dengan meledingkannya. Cermin melengkung wujud dalam dua versi asas: cembung dan cekung.

Pantulan pancaran sinar selari daripada cermin cembung. F ialah fokus khayalan cermin, O ialah pusat optik; OP - paksi optik utama

cembung cermin di mana pusatnya melengkung ke luar mencerminkan sudut lebar berhampiran tepinya, menghasilkan imej yang sedikit herot yang lebih kecil daripada saiz sebenar. Cermin cembung mempunyai banyak kegunaan. Lebih kecil saiz imej, lebih banyak anda boleh melihat dalam cermin sedemikian. Cermin cembung digunakan dalam cermin pandang belakang automotif. Sesetengah kedai serbaneka memasang cermin bilik persalinan cembung menegak kerana ia membuatkan pelanggan kelihatan lebih tinggi dan kurus daripada sebenar.

Pantulan pancaran sinar selari daripada cermin sfera cekung. Titik O - pusat optik, P - tiang, F - fokus utama cermin; OP ialah paksi optik utama, R ialah jejari kelengkungan cermin

cekung atau berbentuk sfera cermin dengan kelengkungan ke dalam kelihatan seperti serpihan sfera. Dengan cermin ini, cahaya dipantulkan di kawasan tertentu di hadapannya. Kawasan ini dipanggil tumpuan. Dari jauh, objek dalam cermin seperti itu akan kelihatan terbalik, tetapi jika anda lebih dekat dengan cermin daripada titik fokus, imej menjadi terbalik. Cermin cekung digunakan di mana-mana, sebagai contoh, untuk menyalakan Api Olimpik.

Panjang fokus cermin sfera diberikan tanda tertentu:

untuk cermin cekung untuk cermin cembung di mana R ialah jejari kelengkungan cermin itu.

Sekarang setelah anda mengetahui jenis cermin utama, anda boleh memikirkan jenis lain yang lebih luar biasa. Berikut adalah senarai pendek:

1. Cermin tidak berundur: Cermin tidak berbalik telah dipatenkan pada tahun 1887 apabila John Derby menciptanya dengan meletakkan dua cermin berserenjang antara satu sama lain.

2. Cermin akustik: Cermin akustik dalam bentuk pinggan konkrit yang besar dibina untuk memantulkan dan menyebarkan bunyi, bukan cahaya. Tentera British menggunakannya sebelum ciptaan radar sebagai sistem amaran awal untuk serangan udara.

3. Cermin dua belah: Cermin ini dibuat dengan menyalut satu sisi kepingan kaca dengan lapisan bahan pemantul yang sangat nipis yang boleh dilalui cahaya terang. Cermin sedemikian dipasang di bilik soal siasat. Di satu sisi cermin sedemikian adalah bilik gelap untuk memerhati pegawai polis, di sisi lain, bilik soal siasat yang terang benderang. Pemerhati dari bilik gelap melihat orang yang disoal siasat di dalam bilik yang terang, dan dia hanya melihat imej cerminnya dalam cermin sedemikian. Kaca tingkap biasa juga merupakan bahan reflektif yang lemah. Atas sebab ini, sukar untuk melihat sesuatu di jalan pada waktu malam apabila lampu menyala di dalam bilik.

Cermin dalam sastera dan khurafat

Cermin ajaib banyak terdapat dalam kesusasteraan, dari kisah kuno Narcissus yang kacak, jatuh cinta dan rindu pada renungannya sendiri di kolam air, hingga perjalanan Alice melalui Looking Glass. Dalam mitologi Cina, ada cerita tentang Kerajaan Cermin, di mana makhluk terikat dengan keajaiban mimpi, tetapi suatu hari nanti mereka akan dibangkitkan untuk bertarung dengan dunia kita.

Cermin juga mempunyai kaitan rapat dengan konsep jiwa. Ini menimbulkan banyak kepercayaan karut liar. Sebagai contoh, jika anda memecahkan cermin, anda didakwa akan memperoleh tujuh tahun penuh nasib malang. Penjelasannya adalah bahawa jiwa anda, diperbaharui setiap tujuh tahun, dimusnahkan bersama dengan cermin yang pecah. Dari teori yang sama ia mengikuti bahawa pontianak yang tidak mempunyai jiwa menjadi tidak kelihatan dalam cermin. Melihat cermin juga berbahaya bagi bayi yang jiwanya tidak berkembang atau mereka mula gagap.

Minyak wangi sering dikaitkan dengan cermin. Cermin ditutup dengan kain kerana menghormati ingatan mereka yang mati semasa berkabung Yahudi, tetapi di banyak negara ini juga menjadi kebiasaan. Menurut kepercayaan karut, cermin boleh memerangkap jiwa orang yang hampir mati. Seorang wanita yang sedang bersalin dan melihat cermin tidak lama lagi akan melihat wajah-wajah hantu yang mengintai dari belakang pantulannya. Lebih-lebih lagi, jika anda melihat cermin pada Malam Krismas dengan lilin di tangan anda dan memanggil nama si mati dengan suara yang kuat, maka kuasa cermin akan menunjukkan kepada anda wajah orang itu. Juga biasa adalah nasib gadis yang menceritakan tentang "bertunangan", di mana, mengikut rancangan peramal, cermin harus menunjukkan wajah pengantin lelaki masa depan.

Ia memainkan peranan penting dalam kajian gelombang seismik. Pantulan diperhatikan pada gelombang permukaan dalam badan air. Pantulan diperhatikan dengan pelbagai jenis gelombang elektromagnet, bukan sahaja untuk cahaya yang boleh dilihat. Pantulan VHF dan gelombang radio frekuensi lebih tinggi adalah penting untuk penghantaran radio dan radar. Malah sinar-x keras dan sinar gamma boleh dipantulkan pada sudut kecil ke permukaan oleh cermin yang dibuat khas. Dalam bidang perubatan, pantulan ultrasound pada antara muka antara tisu dan organ digunakan dalam diagnostik ultrasound.

cerita

Buat pertama kalinya hukum pantulan disebut dalam Catoptrika karya Euclid, bertarikh kira-kira 200 SM. e.

Hukum refleksi. Formula Fresnel

Undang-undang pantulan cahaya - menetapkan perubahan arah pancaran cahaya akibat pertemuan dengan permukaan pantulan (cermin): kejadian dan sinar pantulan terletak pada satah yang sama dengan permukaan pantulan normal pada titik itu. kejadian, dan normal ini membahagikan sudut antara sinar kepada dua bahagian yang sama. Formulasi yang digunakan secara meluas tetapi kurang tepat "sudut tuju sama dengan sudut pantulan" tidak menunjukkan arah pantulan rasuk yang tepat. Walau bagaimanapun, ia kelihatan seperti ini:

Undang-undang ini adalah akibat daripada penggunaan prinsip Fermat pada permukaan pemantulan dan, seperti semua undang-undang optik geometri, diperoleh daripada optik gelombang. Undang-undang ini sah bukan sahaja untuk permukaan pemantulan sempurna, tetapi juga untuk sempadan dua media, sebahagiannya memantulkan cahaya. Dalam kes ini, serta undang-undang pembiasan cahaya, ia tidak menyatakan apa-apa tentang keamatan cahaya yang dipantulkan.

pergeseran Fedorov

Jenis refleksi

Pantulan cahaya boleh cermin(iaitu, seperti yang diperhatikan apabila menggunakan cermin) atau meresap(dalam kes ini, semasa pantulan, laluan sinar dari objek tidak dipelihara, tetapi hanya komponen tenaga fluks cahaya) bergantung pada sifat permukaan.

Pantulan cermin

Pantulan spekular cahaya dibezakan oleh hubungan tertentu antara kedudukan kejadian dan sinar pantulan: 1) sinar pantulan terletak pada satah yang melalui sinar tuju dan normal ke permukaan pemantul, dipulihkan pada titik kejadian; 2) sudut pantulan adalah sama dengan sudut tuju. Keamatan cahaya yang dipantulkan (dicirikan oleh pekali pantulan) bergantung pada sudut tuju dan polarisasi pancaran sinar kejadian (lihat Polarisasi cahaya), serta pada nisbah indeks biasan n 2 dan n 1 daripada media ke-2 dan ke-1. Secara kuantitatif, pergantungan ini (untuk medium reflektif - dielektrik) dinyatakan oleh formula Fresnel. Daripada mereka, khususnya, ia berikutan bahawa apabila cahaya datang di sepanjang normal ke permukaan, pekali pantulan tidak bergantung pada polarisasi rasuk tuju dan sama dengan

Dalam kes khas penting kejadian biasa dari udara atau kaca ke antara muka mereka (indeks biasan udara = 1.0; kaca = 1.5), ia adalah 4%.

Jumlah refleksi dalaman

Dengan peningkatan dalam sudut tuju, sudut biasan juga meningkat, manakala keamatan rasuk pantulan meningkat, dan rasuk terbias berkurangan (jumlahnya adalah sama dengan keamatan rasuk tuju). Pada nilai kritikal tertentu, keamatan pancaran terbias menjadi sifar dan jumlah pantulan cahaya berlaku. Nilai sudut genting tuju boleh didapati dengan menetapkan sudut biasan sama dengan 90° dalam hukum biasan:

Pantulan cahaya meresap

Apabila cahaya dipantulkan dari permukaan yang tidak rata, sinar yang dipantulkan menyimpang ke arah yang berbeza (lihat Hukum Lambert). Atas sebab ini, anda tidak dapat melihat pantulan anda apabila melihat permukaan yang kasar (matte). Pantulan meresap menjadi apabila permukaan tidak sekata pada susunan panjang gelombang atau lebih. Oleh itu, permukaan yang sama boleh menjadi matte, reflektif meresap untuk sinaran kelihatan atau ultraviolet, tetapi licin dan reflektif spekular untuk sinaran inframerah.

Yayasan Wikimedia. 2010 .

Lihat apa "Refleksi (fizik)" dalam kamus lain:

Pantulan: Pantulan (fizik) ialah proses fizikal interaksi gelombang atau zarah dengan permukaan. Pantulan (geometri) ialah pergerakan ruang Euclidean, set titik tetap yang merupakan satah hiper. Refleksi ... ... Wikipedia

FIZIK- FIZIK, sains yang mengkaji, bersama-sama dengan kimia, undang-undang am perubahan tenaga dan jirim. Kedua-dua sains adalah berdasarkan dua undang-undang asas sains semula jadi - undang-undang pemuliharaan jisim (undang-undang Lomonosov, Lavoisier) dan undang-undang pemuliharaan tenaga (R. Mayer, Jaul ... ... Ensiklopedia Perubatan Besar

Fizik dan realiti- "FIZIK DAN REALITI" koleksi artikel oleh A. Einstein, yang ditulis dalam tempoh berbeza dalam kehidupan kreatifnya. Rus. edisi M., 1965. Buku ini mencerminkan pandangan epistemologi dan metodologi utama ahli fizik yang hebat. Antaranya…… Ensiklopedia Epistemologi dan Falsafah Sains

I. Subjek dan struktur fizik Fizik ialah sains yang mengkaji yang paling mudah dan, pada masa yang sama, corak paling umum fenomena semula jadi, sifat dan struktur jirim, dan undang-undang pergerakannya. Oleh itu, konsep F. dan undang-undangnya mendasari segala-galanya ... ... Ensiklopedia Soviet yang Hebat

Istilah ini mempunyai makna lain, lihat Refleksi. Pantulan optik di sungai pokok pantai ... Wikipedia

Satu set kajian struktur dalam VA dengan bantuan neutron, serta kajian St. dalam dan struktur neutron itu sendiri (seumur hidup, momen magnet, dll.). Ketiadaan neutron elektrik. caj membawa kepada fakta bahawa mereka berada di utama. berinteraksi... ... Ensiklopedia Fizikal

Kemungkinan besar, hari ini tidak ada satu rumah pun yang tidak akan ada cermin. Ia telah menjadi sebahagian daripada kehidupan kita yang sukar bagi seseorang untuk melakukannya tanpanya. Apakah objek ini, bagaimana ia mencerminkan imej? Dan jika anda meletakkan dua cermin bertentangan antara satu sama lain? Perkara yang menakjubkan ini telah menjadi pusat kepada banyak cerita dongeng. Sudah cukup tanda-tanda tentang dia. Dan apa yang dikatakan sains tentang cermin?

Sedikit sejarah

Cermin moden kebanyakannya bersalut kaca. Sebagai salutan, lapisan logam nipis digunakan pada bahagian belakang kaca. Secara harfiah seribu tahun yang lalu, cermin telah digilap dengan teliti cakera tembaga atau gangsa. Tetapi tidak semua orang mampu membeli cermin. Ia menelan belanja yang banyak. Oleh itu, orang miskin terpaksa mempertimbangkan cermin A mereka, yang menunjukkan seseorang dalam pertumbuhan penuh - ini biasanya ciptaan yang agak muda. Dia berumur lebih kurang 400 tahun.

Cermin orang ramai semakin terkejut apabila mereka dapat melihat pantulan cermin di cermin - pada umumnya mereka kelihatan sesuatu yang ajaib. Lagipun, imej itu bukanlah kebenaran, tetapi cerminan tertentu, sejenis ilusi. Ternyata kita dapat melihat kebenaran dan ilusi secara serentak. Tidak menghairankan bahawa orang mengaitkan banyak sifat ajaib dengan barang ini dan bahkan takut akannya.

Cermin pertama diperbuat daripada platinum (menghairankan, logam ini pernah tidak dihargai sama sekali), emas atau timah. Para saintis telah menemui cermin yang dibuat pada Zaman Gangsa. Tetapi cermin yang boleh kita lihat hari ini memulakan sejarahnya selepas mereka dapat menguasai teknologi tiupan kaca di Eropah.

pandangan saintifik

Dari sudut pandangan sains fizik, pantulan cermin dalam cermin adalah kesan berganda daripada pantulan yang sama. Lebih banyak cermin sedemikian dipasang bertentangan antara satu sama lain, lebih besar ilusi kepenuhan dengan imej yang sama timbul. Kesan ini sering digunakan dalam tunggangan hiburan. Sebagai contoh, di taman Disney terdapat dewan yang tidak berkesudahan. Di sana, dua cermin dipasang bertentangan antara satu sama lain, dan kesan ini diulang lebih banyak kali.

Pantulan cermin dalam cermin yang terhasil, didarabkan bilangan kali yang agak tidak terhingga, telah menjadi salah satu tunggangan yang paling popular. Tarikan sebegini telah lama memasuki industri hiburan. Pada awal abad ke-20, tarikan yang dipanggil Istana Ilusi muncul di pameran antarabangsa di Paris. Dia menikmati populariti yang hebat. Prinsip penciptaannya adalah pantulan cermin dalam cermin yang dipasang dalam satu baris, saiz ketinggian manusia penuh, di dalam pavilion yang besar. Orang ramai mempunyai tanggapan bahawa mereka berada dalam kumpulan besar.

Hukum pantulan

Prinsip operasi mana-mana cermin adalah berdasarkan undang-undang penyebaran dan pantulan dalam ruang. Undang-undang ini adalah yang utama dalam optik: ia akan sama (sama) dengan sudut pantulan. Ia seperti bola yang jatuh. Jika ia dilemparkan secara menegak ke bawah ke arah lantai, ia juga akan melantun menegak ke atas. Jika dibaling pada sudut, ia akan melantun pada sudut yang sama dengan sudut tuju. Sinaran cahaya dari permukaan dipantulkan dengan cara yang sama. Lebih-lebih lagi, semakin licin dan licin permukaan ini, semakin ideal undang-undang ini berfungsi. Menurut undang-undang ini, pantulan dalam cermin rata berfungsi, dan lebih ideal permukaannya, lebih baik pantulan.

Tetapi jika kita berurusan dengan permukaan matte atau kasar, maka sinaran bertaburan secara rawak.

Cermin boleh memantulkan cahaya. Apa yang kita lihat, semua objek yang dipantulkan, adalah disebabkan oleh sinaran yang serupa dengan matahari. Jika tiada cahaya, maka tiada apa yang boleh dilihat di cermin. Apabila sinaran cahaya jatuh pada objek atau pada mana-mana makhluk hidup, ia dipantulkan dan membawa maklumat tentang objek bersamanya. Oleh itu, pantulan seseorang dalam cermin adalah idea tentang objek yang terbentuk pada retina matanya dan dihantar ke otak dengan semua cirinya (warna, saiz, jarak, dll.).

Jenis permukaan cermin

Cermin adalah rata dan sfera, yang seterusnya, boleh menjadi cekung dan cembung. Hari ini sudah ada cermin pintar: sejenis pembawa media yang direka untuk menunjukkan khalayak sasaran. Prinsip operasinya adalah seperti berikut: apabila seseorang mendekati, cermin seolah-olah hidup dan mula menunjukkan video. Dan video ini tidak dipilih secara kebetulan. Satu sistem dibina ke dalam cermin yang mengecam dan memproses imej yang terhasil bagi seseorang. Dia cepat menentukan jantina, umur, mood emosinya. Oleh itu, sistem dalam cermin memilih demo yang berpotensi menarik minat seseorang. Ia berfungsi 85 kali daripada 100! Tetapi saintis tidak berhenti di situ dan ingin mencapai ketepatan 98%.

Permukaan cermin sfera

Apakah asas kerja cermin sfera, atau, seperti yang mereka panggil, cermin melengkung - cermin dengan permukaan cembung dan cekung? Cermin sedemikian berbeza daripada cermin biasa kerana ia memesongkan imej. Permukaan cermin cembung memungkinkan untuk melihat lebih banyak objek daripada yang rata. Tetapi pada masa yang sama, semua objek ini kelihatan lebih kecil saiznya. Cermin sedemikian dipasang di dalam kereta. Kemudian pemandu berpeluang melihat imej di sebelah kiri dan di sebelah kanan.

Cermin melengkung cekung memfokuskan imej yang terhasil. Dalam kes ini, anda boleh melihat objek yang dicerminkan sedetail mungkin. Contoh mudah: cermin ini sering digunakan dalam bercukur dan dalam perubatan. Imej objek dalam cermin sedemikian dipasang daripada imej banyak titik yang berbeza dan berasingan bagi objek ini. Untuk membina imej mana-mana objek dalam cermin cekung, ia akan mencukupi untuk membina imej dua titik ekstremnya. Imej titik lain akan terletak di antara mereka.

Translucency

Terdapat satu lagi jenis cermin yang mempunyai permukaan lut sinar. Mereka disusun sedemikian rupa sehingga satu sisi seperti cermin biasa, dan satu lagi separuh telus. Dari sisi telus ini, anda boleh memerhatikan pandangan di belakang cermin, dan dari sisi biasa, tiada apa yang kelihatan kecuali pantulan. Cermin sebegini selalunya boleh dilihat dalam filem jenayah, apabila polis menyiasat dan menyoal siasat suspek, dan sebaliknya, mereka memerhatinya atau membawa saksi untuk pengenalan, tetapi dengan cara yang tidak kelihatan.

Mitos infiniti

Terdapat kepercayaan bahawa dengan mencipta koridor cermin, anda boleh mencapai infiniti pancaran cahaya dalam cermin. Orang yang percaya karut yang percaya kepada ramalan sering menggunakan ritual ini. Tetapi sains telah lama membuktikan bahawa ini adalah mustahil. Menariknya, cermin tidak pernah 100% siap. Ini memerlukan permukaan licin yang sempurna dan 100%. Dan boleh jadi kira-kira 98-99% begitu. Selalu ada beberapa kesilapan. Oleh itu, kanak-kanak perempuan yang meneka di koridor cermin sedemikian dengan cahaya lilin berisiko, paling banyak, hanya memasuki keadaan psikologi tertentu yang boleh menjejaskan mereka secara negatif.

Jika anda meletakkan dua cermin bertentangan antara satu sama lain, dan menyalakan lilin di antara mereka, anda akan melihat banyak lampu berbaris dalam satu baris. S: Berapa banyak lampu yang boleh anda kira? Pada pandangan pertama, ini adalah nombor yang tidak terhingga. Lagipun, siri ini nampaknya tiada penghujungnya. Tetapi jika kita menjalankan pengiraan matematik tertentu, kita akan melihat bahawa walaupun dengan cermin yang mempunyai pantulan 99%, selepas kira-kira 70 kitaran, cahaya akan menjadi separuh lemah. Selepas 140 refleksi, ia akan melemah dengan faktor dua. Setiap kali, sinaran cahaya malap dan bertukar warna. Oleh itu, masa akan tiba apabila cahaya akan padam sama sekali.

Jadi adakah infiniti mungkin?

Pantulan tak terhingga rasuk dari cermin hanya boleh dilakukan dengan cermin yang sangat ideal diletakkan selari. Tetapi adakah mungkin untuk mencapai kemutlakan seperti itu apabila tiada dalam dunia material yang mutlak dan ideal? Jika ini mungkin, maka hanya dari sudut pandangan kesedaran agama, di mana kesempurnaan mutlak adalah Tuhan, Pencipta segala-galanya di mana-mana.

Oleh kerana kekurangan permukaan cermin yang ideal dan keselarian sempurna antara satu sama lain, satu siri pantulan akan mengalami lenturan, dan imej akan hilang, seolah-olah di sekitar sudut. Jika kita juga mengambil kira hakikat bahawa seseorang yang melihat apabila terdapat dua cermin, dan dia juga merupakan lilin di antara mereka, juga tidak akan berdiri selari, maka barisan lilin yang kelihatan akan hilang di belakang bingkai cermin itu. cepat.

Refleksi Pelbagai

Di sekolah, pelajar belajar membina imej objek menggunakan hukum pantulan cahaya dalam cermin, objek dan imej cerminnya adalah simetri. Mempelajari pembinaan imej menggunakan sistem dua atau lebih cermin, pelajar mendapat kesan pantulan berganda sebagai hasilnya.

Jika kita menambah yang kedua terletak pada sudut tepat kepada yang pertama kepada cermin rata tunggal, maka bukan dua pantulan dalam cermin akan muncul, tetapi tiga (ia biasanya dilambangkan S1, S2 dan S3). Peraturan ini berfungsi: imej yang muncul dalam satu cermin dipantulkan pada yang kedua, kemudian yang pertama dipantulkan dalam yang lain, dan sekali lagi. Yang baharu, S2, akan dicerminkan dalam yang pertama, mencipta imej ketiga. Semua pantulan akan sepadan.

simetri

Persoalannya timbul: mengapa pantulan dalam cermin simetri? Jawapannya diberikan oleh sains geometri, dan berhubung rapat dengan psikologi. Apa yang naik dan turun untuk kita diterbalikkan untuk cermin. Cermin itu, seolah-olah, memusingkan ke dalam apa yang ada di hadapannya. Tetapi yang mengejutkan, pada akhirnya, lantai, dinding, siling dan segala-galanya dalam pantulan kelihatan sama seperti dalam realiti.

Bagaimanakah seseorang melihat pantulan dalam cermin?

Manusia melihat melalui cahaya. Kuantanya (foton) mempunyai sifat gelombang dan zarah. Berdasarkan teori sumber cahaya primer dan sekunder, foton sinar cahaya, jatuh pada objek legap, diserap oleh atom pada permukaannya. Atom yang teruja segera mengembalikan tenaga yang telah diserapnya. Foton sekunder dipancarkan secara seragam ke semua arah. Permukaan kasar dan matte memberikan pantulan meresap.

Jika ini adalah permukaan cermin (atau serupa), maka zarah pemancar cahaya dipesan, cahaya mempamerkan ciri gelombang. Gelombang sekunder membatalkan ke semua arah, selain tertakluk kepada undang-undang bahawa sudut tuju adalah sama dengan sudut pantulan.

Foton, seolah-olah, melantun secara elastik dari cermin. Lintasan mereka bermula dari objek, seolah-olah terletak di belakangnya. Merekalah yang dilihat oleh mata manusia apabila melihat cermin. Dunia di sebalik cermin berbeza dengan dunia sebenar. Untuk membaca teks di sana, anda perlu bermula dari kanan ke kiri, dan jarum jam pergi ke arah yang bertentangan. Ganda dalam cermin mengangkat tangan kirinya, manakala orang yang berdiri di hadapan cermin mengangkat tangan kanannya.

Pantulan dalam cermin akan berbeza untuk orang yang melihatnya pada masa yang sama, tetapi pada jarak yang berbeza dan dalam kedudukan yang berbeza.

Cermin terbaik pada zaman dahulu adalah cermin yang diperbuat daripada perak yang digilap dengan teliti. Hari ini, lapisan logam digunakan pada bahagian belakang kaca. Ia dilindungi daripada kerosakan oleh beberapa lapisan cat. Daripada perak, untuk menjimatkan wang, lapisan aluminium sering digunakan (pekali pantulan adalah kira-kira 90%). Mata manusia boleh dikatakan tidak melihat perbezaan antara salutan perak dan aluminium.

Dalam pelajaran ini, anda akan belajar tentang pantulan cahaya dan kami akan merumuskan undang-undang asas pantulan cahaya. Mari kita berkenalan dengan konsep ini bukan sahaja dari sudut optik geometri, tetapi juga dari sudut pandangan sifat gelombang cahaya.

Bagaimanakah kita melihat sebahagian besar objek di sekeliling kita, kerana ia bukan sumber cahaya? Jawapannya biasa kepada anda, anda menerimanya dalam kursus fizik gred 8. Kita melihat dunia di sekeliling kita dengan memantulkan cahaya.

Pertama, mari kita ingat definisi.

Apabila pancaran cahaya jatuh pada antara muka antara dua media, ia mengalami pantulan, iaitu, ia kembali ke medium asal.

Beri perhatian kepada perkara berikut: pantulan cahaya adalah jauh dari satu-satunya hasil yang mungkin dari kelakuan selanjutnya pancaran kejadian, ia sebahagiannya menembusi medium lain, iaitu, ia diserap.

Penyerapan cahaya (absorption) ialah fenomena kehilangan tenaga oleh gelombang cahaya yang melalui bahan.

Mari kita bina rasuk tuju, rasuk pantulan dan serenjang dengan titik tuju (Rajah 1.).

nasi. 1. Rasuk kejadian

Sudut tuju ialah sudut antara sinar tuju dan serenjang (),

Sudut gelincir.

Undang-undang ini pertama kali dirumuskan oleh Euclid dalam karyanya "Katoptrik". Dan kami telah berkenalan dengan mereka dalam rangka program fizik gred ke-8.

Hukum pantulan cahaya

1. Sinar tuju, sinar pantulan dan serenjang dengan titik tuju terletak pada satah yang sama.

2. Sudut tuju adalah sama dengan sudut pantulan.

Dari hukum pantulan cahaya mengikuti keterbalikan sinar cahaya. Iaitu, jika kita menukar pancaran kejadian dan yang dipantulkan, maka tiada apa yang akan berubah dari segi trajektori perambatan fluks cahaya.

Spektrum penggunaan hukum pantulan cahaya adalah sangat luas. Inilah fakta di mana kita memulakan pelajaran bahawa kita melihat kebanyakan objek di sekeliling kita dalam cahaya yang dipantulkan (bulan, pokok, meja). Satu lagi contoh baik penggunaan pantulan cahaya ialah cermin dan pemantul (reflektor).

Pemantul

Kami akan memahami prinsip pengendalian retroreflector mudah.

Reflector (dari kata Yunani kuno - awalan dengan maksud usaha, fos - "cahaya"), retroreflector, flicker (daripada flick Inggeris - "blink") - peranti yang direka untuk memantulkan pancaran cahaya ke arah sumber dengan penyebaran minimum.

Setiap penunggang basikal tahu bahawa menunggang pada waktu malam tanpa pemantul boleh berbahaya.

Kelipan juga digunakan dalam pakaian seragam pekerja jalan raya, pegawai polis trafik.

Yang menghairankan, sifat reflektor adalah berdasarkan fakta geometri yang paling mudah, khususnya, pada hukum pantulan.

Pantulan rasuk dari permukaan cermin berlaku mengikut undang-undang: sudut tuju adalah sama dengan sudut pantulan. Pertimbangkan kes satah: dua cermin membentuk sudut 90 darjah. Rasuk bergerak dalam satah dan mengenai salah satu cermin, selepas pantulan dari cermin kedua, akan pergi betul-betul ke arah di mana ia datang (lihat Rajah 2).

nasi. 2. Prinsip operasi pemantul sudut

Untuk mendapatkan kesan sedemikian dalam ruang tiga dimensi biasa, adalah perlu untuk meletakkan tiga cermin dalam satah saling berserenjang. Ambil sudut kubus dengan tepi dalam bentuk segi tiga sekata. Rasuk yang mengenai sistem cermin sedemikian, selepas pantulan dari tiga satah, akan selari dengan rasuk masuk dalam arah yang bertentangan (lihat Rajah 3.).

nasi. 3. Reflektor sudut

Akan ada flashback. Peranti ringkas ini dengan sifatnya yang dipanggil pemantul sudut.

Pertimbangkan pantulan gelombang satah (gelombang dipanggil satah jika permukaan fasa yang sama ialah satah) (Rajah 1.)

nasi. 4. Pantulan gelombang satah

Dalam rajah - permukaan, dan - dua rasuk gelombang satah kejadian, ia adalah selari antara satu sama lain, dan satah adalah permukaan gelombang. Permukaan gelombang gelombang pantulan boleh diperolehi dengan melukis sampul gelombang sekunder yang pusatnya terletak pada antara muka antara media.

Bahagian permukaan gelombang yang berbeza tidak mencapai sempadan pemantulan pada masa yang sama. Pengujaan ayunan pada titik akan bermula lebih awal daripada pada titik untuk selang masa. Pada masa apabila gelombang mencapai titik dan pada ketika ini pengujaan ayunan bermula, gelombang sekunder yang berpusat pada titik (rasuk pantulan) akan sudah menjadi hemisfera dengan jejari. . Berdasarkan apa yang baru kami tulis, jejari ini juga akan sama dengan segmen.

Sekarang kita lihat: , segi tiga dan - segi empat tepat, yang bermaksud . Dan seterusnya, terdapat sudut kejadian. A ialah sudut pantulan. Oleh itu, kita mendapat bahawa sudut tuju adalah sama dengan sudut pantulan.

Jadi, dengan bantuan prinsip Huygens, kami membuktikan hukum pantulan cahaya. Bukti yang sama boleh didapati menggunakan prinsip Fermat.

Sebagai contoh (Rajah 5.), pantulan dari permukaan bergelombang dan kasar ditunjukkan.

nasi. 5. Pantulan dari permukaan yang kasar dan beralun

Rajah menunjukkan bahawa sinar pantulan pergi dalam pelbagai arah, kerana arah serenjang dengan titik tuju untuk rasuk yang berbeza akan berbeza, masing-masing, dan sudut tuju dan sudut pantulan juga akan berbeza.

Permukaan dianggap tidak sekata jika dimensi ketidakteraturannya tidak kurang daripada panjang gelombang gelombang cahaya.

Permukaan yang akan memantulkan sinar ke semua arah secara sama rata dipanggil matte. Oleh itu, permukaan matte menjamin kita pantulan meresap atau meresap, yang berlaku disebabkan oleh penyelewengan, kekasaran, calar.

Permukaan yang menyebarkan cahaya secara merata ke semua arah dipanggil matte mutlak. Secara semula jadi, anda tidak akan menemui permukaan yang benar-benar matte, bagaimanapun, permukaan salji, kertas dan porselin sangat dekat dengan mereka.

Jika saiz ketidakteraturan permukaan kurang daripada panjang gelombang cahaya, maka permukaan sedemikian akan dipanggil cermin.

Apabila dipantulkan dari permukaan cermin, keselarian rasuk dikekalkan (Rajah 6.).

nasi. 6. Pantulan dari permukaan cermin

Kira-kira cermin adalah permukaan licin air, kaca dan logam yang digilap. Malah permukaan matte boleh berubah menjadi cermin jika anda menukar sudut kejadian sinar.

Pada permulaan pelajaran, kami bercakap tentang fakta bahawa sebahagian daripada pancaran kejadian dipantulkan, dan sebahagiannya diserap. Dalam fizik, terdapat kuantiti yang mencirikan berapa banyak tenaga pancaran kejadian dipantulkan dan berapa banyak yang diserap.

Albedo

Albedo - pekali yang menunjukkan perkadaran tenaga pancaran kejadian yang dipantulkan dari permukaan, (dari bahasa Latin albedo - "keputihan") - ciri pemantulan meresap permukaan.

Atau sebaliknya, ini ialah perkadaran, dinyatakan sebagai peratusan sinaran pantulan tenaga daripada tenaga yang memasuki permukaan.

Semakin dekat albedo kepada 100, semakin banyak tenaga dipantulkan dari permukaan. Adalah mudah untuk meneka bahawa pekali albedo bergantung pada warna permukaan, khususnya, tenaga akan lebih baik dipantulkan dari permukaan putih daripada dari yang hitam.

Salji mempunyai albedo tertinggi untuk bahan. Ia adalah kira-kira 70-90%, bergantung pada kebaharuan dan kepelbagaiannya. Itulah sebabnya salji perlahan-lahan mencair semasa ia segar, atau lebih tepatnya putih. Nilai Albedo untuk bahan lain, permukaan ditunjukkan dalam Rajah 7.

nasi. 7. Nilai Albedo untuk sesetengah permukaan

Contoh yang sangat penting bagi penerapan hukum pantulan cahaya ialah cermin rata - permukaan rata yang memantulkan cahaya secara spekular. Adakah anda mempunyai cermin ini di rumah anda?

Mari kita fikirkan cara membina imej objek dalam cermin rata (Gamb. 8.).

nasi. 8. Membina imej objek dalam cermin rata

Sumber titik cahaya yang memancarkan sinar dalam arah yang berbeza, mari kita ambil dua sinar yang berdekatan pada cermin rata. Sinar yang dipantulkan akan pergi seolah-olah ia datang dari satu titik, yang simetri kepada titik berkenaan dengan satah cermin. Perkara yang paling menarik akan bermula apabila sinar yang dipantulkan mengenai mata kita: otak kita sendiri melengkapkan rasuk yang menyimpang, meneruskannya di luar cermin ke titik

Nampaknya kepada kita bahawa sinar yang dipantulkan datang dari satu titik.

Titik ini berfungsi sebagai imej sumber cahaya. Sudah tentu, pada hakikatnya, tiada apa yang bersinar di sebalik cermin, ia hanya ilusi, jadi titik ini dipanggil imej khayalan.

Kawasan penglihatan bergantung pada lokasi sumber dan saiz cermin - kawasan ruang dari mana imej sumber kelihatan. Kawasan penglihatan ditetapkan oleh tepi cermin dan .

Sebagai contoh, anda boleh melihat cermin di bilik mandi pada sudut tertentu, jika anda menjauhinya ke sisi, maka anda tidak akan melihat diri anda atau objek yang anda ingin periksa.

Untuk membina imej objek arbitrari dalam cermin rata, adalah perlu untuk membina imej bagi setiap titiknya. Tetapi jika kita tahu bahawa imej sesuatu titik adalah simetri berkenaan dengan satah cermin, maka imej objek itu akan simetri berkenaan dengan satah cermin (Rajah 9.)

Keluaran 2

Dalam siri kedua program "Akademi Sains Hiburan. Fizik ”Profesor Quark akan memberitahu kanak-kanak tentang fizik cermin. Ternyata cermin mempunyai banyak ciri menarik, dan dengan bantuan fizik, anda boleh membongkar mengapa ini berlaku. Mengapa cermin memantulkan segala-galanya secara terbalik? Mengapa objek dalam cermin kelihatan lebih jauh daripada mereka? Bagaimana untuk membuat cermin memantulkan objek dengan betul? Anda akan mempelajari jawapan kepada ini dan banyak soalan lain dengan menonton tutorial video tentang fizik cermin.

Fizik cermin

Cermin ialah permukaan licin yang direka untuk memantulkan cahaya. Penciptaan cermin kaca sebenar boleh dikesan kembali ke 1279, apabila Franciscan John Pecamum menerangkan cara untuk menutup kaca dengan lapisan nipis plumbum. Fizik cermin tidaklah begitu rumit. Perjalanan sinar yang dipantulkan dari cermin adalah mudah jika undang-undang optik geometri digunakan. Satu sinar cahaya jatuh pada permukaan cermin pada sudut alfa kepada normal (serenjang) yang dilukis ke titik di mana sinar itu mengenai cermin. Sudut pancaran pantulan akan sama dengan nilai alfa yang sama. Satu kejadian sinar pada cermin pada sudut tegak dengan satah cermin akan dipantulkan semula kepada dirinya sendiri. Untuk cermin yang paling mudah - rata, imej akan terletak di belakang cermin secara simetri kepada objek berbanding dengan satah cermin, ia akan menjadi khayalan, langsung dan saiz yang sama dengan objek itu sendiri. Ini mudah untuk ditubuhkan menggunakan undang-undang pantulan cahaya. Pantulan adalah proses fizikal interaksi gelombang atau zarah dengan permukaan, perubahan arah hadapan gelombang di sempadan dua media dengan sifat yang berbeza, di mana hadapan gelombang kembali ke medium dari mana ia datang. Pada masa yang sama dengan pantulan gelombang pada antara muka antara media, sebagai peraturan, pembiasan gelombang berlaku (dengan pengecualian kes pantulan dalaman total). Hukum pantulan cahaya - menetapkan perubahan arah pancaran cahaya akibat pertemuan dengan permukaan pantulan (spekular): kejadian dan sinar pantulan terletak pada satah yang sama dengan permukaan normal ke permukaan pemantulan pada titik itu. kejadian, dan normal ini membahagikan sudut antara sinar kepada dua bahagian yang sama. Formulasi yang digunakan secara meluas tetapi kurang tepat "sudut pantulan sama dengan sudut tuju" tidak menunjukkan arah pantulan rasuk yang tepat. Fizik cermin membolehkan anda melakukan pelbagai helah menarik berdasarkan ilusi optik. Daniil Edisonovich Quark akan menunjukkan beberapa helah ini kepada penonton di makmalnya.