การสะท้อนในกระจกของฟิสิกส์ กฎของการสะท้อนแสง

ตามกฎแล้วกระจกสมัยใหม่ที่รู้จักกันดีนั้นไม่มีอะไรมากไปกว่าแผ่นกระจกที่มีชั้นโลหะบาง ๆ ติดอยู่ด้านใน ดูเหมือนว่ากระจกมีอยู่รอบตัวเสมอ ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่ง แต่ในรูปแบบปัจจุบัน พวกมันปรากฏขึ้นค่อนข้างเร็ว เมื่อต้นพันปีที่แล้ว กระจกเป็นแผ่นทองแดงหรือทองสัมฤทธิ์ขัดเงาซึ่งมีราคาสูงเกินกว่าที่คนส่วนใหญ่ในยุคนั้นจะสามารถซื้อได้ ชาวนาที่ต้องการเห็นภาพสะท้อนของตัวเองจึงไปดูในสระน้ำ กระจกเต็มตัวเป็นสิ่งประดิษฐ์ล่าสุด พวกเขามีอายุประมาณ 400 ปีเท่านั้น

กระจกสะท้อนความจริงและภาพลวงตาในเวลาเดียวกัน บางทีความขัดแย้งนี้อาจทำให้กระจกกลายเป็นจุดสนใจของเวทมนตร์และวิทยาศาสตร์

กระจกเงาในประวัติศาสตร์

เมื่อผู้คนเริ่มทำกระจกแบบธรรมดาประมาณ 600 ปีก่อนคริสตกาล พวกเขาใช้หินออบซิเดียนขัดเงาเป็นพื้นผิวสะท้อนแสง ในที่สุดพวกเขาก็เริ่มผลิตกระจกที่ละเอียดประณีตยิ่งขึ้นซึ่งทำจากทองแดง บรอนซ์ เงิน ทองคำ และแม้แต่ตะกั่ว

อย่างไรก็ตาม ด้วยน้ำหนักของวัสดุ กระจกเหล่านี้มีขนาดเล็กตามมาตรฐานของเรา มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่ถึง 20 ซม. และส่วนใหญ่ใช้เป็นของตกแต่ง มันเก๋ไก๋เป็นพิเศษที่จะสวมกระจกที่ติดอยู่กับเข็มขัดด้วยโซ่

หนึ่งในข้อยกเว้นคือประภาคารฟารอสซึ่งเป็นหนึ่งในเจ็ดสิ่งมหัศจรรย์ของโลก ซึ่งมีกระจกทองสัมฤทธิ์ขนาดใหญ่สะท้อนแสงไฟในตอนกลางคืน

กระจกสมัยใหม่ปรากฏขึ้นเมื่อสิ้นสุดยุคกลางเท่านั้น แต่ในสมัยนั้นการผลิตนั้นยากและมีราคาแพง ปัญหาหนึ่งคือทรายแก้วมีสิ่งเจือปนมากเกินไปที่จะสร้างความโปร่งใสอย่างแท้จริง นอกจากนี้ ความร้อนช็อกที่เกิดจากการเติมโลหะหลอมเหลวเพื่อสร้างพื้นผิวสะท้อนแสงมักจะทำให้กระจกแตก

ในช่วงยุคเรอเนซองส์ เมื่อชาวฟลอเรนซ์คิดค้นวิธีสร้างกระจกเงาที่มีอุณหภูมิต่ำ กระจกสมัยใหม่ก็เปิดตัวเป็นครั้งแรก ในที่สุดกระจกเหล่านี้ก็สะอาด ซึ่งทำให้สามารถใช้ในงานศิลปะได้ ตัวอย่างเช่น สถาปนิก Filippo Brunelleschi สร้างมุมมองเชิงเส้นด้วยกระจกเพื่อให้ภาพลวงตาของความลึก นอกจากนี้ กระจกยังสร้างรูปแบบศิลปะใหม่ นั่นคือภาพเหมือนตนเอง ผู้เชี่ยวชาญด้านกระจกของเวนิสได้มาถึงจุดสูงสุดในด้านเทคโนโลยีกระจกแล้ว ความลับของพวกเขามีค่ามาก และการค้ากระจกก็ร่ำรวยมาก ช่างฝีมือที่ทรยศซึ่งพยายามขายความรู้ในต่างประเทศมักจะถูกฆ่าตาย

ในเวลานี้ กระจกยังคงใช้ได้เฉพาะกับคนร่ำรวยเท่านั้น แต่นักวิทยาศาสตร์เริ่มมองหาวิธีอื่นในการใช้กระจกเหล่านั้น ในช่วงต้นทศวรรษ 1660 นักคณิตศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่ากระจกอาจถูกนำมาใช้ในกล้องโทรทรรศน์แทนเลนส์ James Bradley ใช้ความรู้นี้สร้างกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงตัวแรกในปี 1721

กระจกสมัยใหม่ทำด้วยเงิน - พ่นสีเงินหรืออลูมิเนียมบาง ๆ ลงบนแผ่นกระจกด้านผิด Justus von Leibig คิดค้นกระบวนการนี้ในปี 1835 กระจกส่วนใหญ่ที่ผลิตขึ้นในปัจจุบันทำจากกระบวนการขั้นสูงในการให้ความร้อนกับอลูมิเนียมในสุญญากาศ ซึ่งจะเกาะติดกับกระจกที่เย็นกว่า เงินยังคงสามารถนำมาใช้สำหรับกระจกในครัวเรือนได้ แต่เงินมีข้อเสียเปรียบที่สำคัญ - มันออกซิไดซ์และดูดซับกำมะถันในชั้นบรรยากาศอย่างรวดเร็วทำให้เกิดพื้นที่มืด อลูมิเนียมมีแนวโน้มที่จะมืดน้อยลงเนื่องจากชั้นอลูมิเนียมออกไซด์บาง ๆ ยังคงโปร่งใส ตอนนี้กระจกถูกนำมาใช้กับทุกสิ่งตั้งแต่การฉายภาพ LCD ไปจนถึงไฟหน้ารถและเลเซอร์

ฟิสิกส์ของกระจก

เพื่อให้เข้าใจฟิสิกส์ของกระจก เราต้องเข้าใจฟิสิกส์ของแสงก่อน ที่ กฎการสะท้อนว่ากันว่าเมื่อลำแสงตกกระทบพื้นผิว มันจะกระดอนออกไปในลักษณะใดลักษณะหนึ่งเหมือนลูกบอลที่ขว้างไปที่กำแพง มุมขาเข้าโทร มุมตกกระทบ, เท่ากับมุมที่รังสีออกจากพื้นผิวเสมอ หรือ มุมสะท้อน.

แสงนั้นมองไม่เห็นจนกระทั่งมันกระเด็นออกจากบางสิ่งและเข้าตาเรา ลำแสงที่ส่องผ่านอวกาศไม่สามารถมองเห็นได้จากภายนอกจนกว่าจะเข้าสู่ตัวกลางที่กระจายออกไป เช่น เมฆไฮโดรเจน การกระจายนี้เรียกว่า การสะท้อนกระจายและเป็นวิธีที่ดวงตาของเราตีความว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อแสงกระทบกับพื้นผิวที่ไม่เรียบ กฎการสะท้อนยังคงใช้อยู่ แต่แทนที่จะตกกระทบพื้นผิวเรียบเพียงจุดเดียว แสงจะตกกระทบพื้นผิวขนาดเล็กหลายพื้นผิว

กระจกที่มีพื้นผิวเรียบสะท้อนแสงโดยไม่รบกวนภาพที่เข้ามา มันถูกเรียกว่า การสะท้อนของกระจก. ภาพในกระจกเป็นภาพจินตนาการเนื่องจากไม่ได้เกิดจากการตัดกันของแสงสะท้อน แต่เกิดจาก "ความต่อเนื่องผ่านกระจก" หลายคนมีคำถามที่สงสัย - ทำไมกระจกจึงแสดงภาพที่หมุน "จากซ้าย" เสมอ ไปทางขวา” และไม่ “ถูกต้อง”? ความจริงก็คือภาพในกระจกดูเหมือน "แสงประทับ" ไม่ใช่มุมมองของวัตถุจากมุมมองของกระจก ในขณะเดียวกัน ทั้งระยะห่างจากวัตถุและขนาดของวัตถุในกระจกเงาราบยังคงเท่าเดิม

ประเภทกระจก

วิธีง่ายๆ ในการเปลี่ยนวิธีการทำงานของกระจกคือการบิดงอกระจก กระจกโค้งมีอยู่สองรุ่นพื้นฐาน: แบบนูนและแบบเว้า

การสะท้อนของลำแสงคู่ขนานจากกระจกนูน F คือจุดโฟกัสในจินตนาการของกระจก O คือจุดศูนย์กลางออปติก OP - แกนแสงหลัก

นูนกระจกที่ตรงกลางโค้งออกด้านนอกจะสะท้อนมุมกว้างใกล้กับขอบ ทำให้ได้ภาพที่บิดเบี้ยวเล็กน้อยซึ่งมีขนาดเล็กกว่าขนาดจริง กระจกนูนมีประโยชน์มากมาย ยิ่งขนาดภาพเล็กลงเท่าใด คุณก็จะยิ่งมองเห็นกระจกได้มากขึ้นเท่านั้น กระจกนูนใช้ในกระจกมองหลังรถยนต์ ห้างสรรพสินค้าบางแห่งติดตั้งกระจกห้องแต่งตัวแบบนูนในแนวตั้ง เพราะจะทำให้ลูกค้าดูสูงและผอมกว่าความเป็นจริง

การสะท้อนของลำแสงคู่ขนานจากกระจกทรงกลมเว้า จุด O - ศูนย์ออปติคัล, P - ขั้ว, F - จุดสนใจหลักของกระจก OP คือแกนลำแสงหลัก R คือรัศมีความโค้งของกระจก

เว้าหรือ ทรงกลมกระจกที่มีความโค้งเข้าด้านในดูเหมือนชิ้นส่วนของทรงกลม ด้วยกระจกเหล่านี้ แสงจะสะท้อนไปยังพื้นที่ด้านหน้า บริเวณนี้เรียกว่า จุดโฟกัส. จากระยะไกล วัตถุในกระจกดังกล่าวจะปรากฏกลับหัว แต่ถ้าคุณเข้าใกล้กระจกมากกว่าจุดโฟกัส ภาพจะกลับหัว กระจกเว้าถูกนำมาใช้ทุกที่ เช่น เพื่อจุดไฟโอลิมปิก

ทางยาวโฟกัสของกระจกทรงกลมกำหนดเครื่องหมายบางอย่าง:

สำหรับกระจกเว้าสำหรับกระจกนูน โดยที่ R คือรัศมีความโค้งของกระจก

เมื่อคุณทราบประเภทหลักของกระจกแล้ว คุณก็สามารถนึกถึงประเภทอื่นๆ ที่ไม่ธรรมดาได้ นี่คือรายการสั้น ๆ :

1. กระจกมองหลังแบบไม่มีกระจก:กระจกไม่กลับด้านได้รับการจดสิทธิบัตรในปี พ.ศ. 2430 เมื่อจอห์น ดาร์บี้สร้างกระจกโดยวางกระจกสองบานตั้งฉากกัน

2. กระจกกันเสียง:กระจกอะคูสติกในรูปแบบของจานคอนกรีตขนาดใหญ่ถูกสร้างขึ้นเพื่อสะท้อนและเผยแพร่เสียง ไม่ใช่แสง ทหารอังกฤษใช้มันก่อนการประดิษฐ์ เรดาร์เป็นระบบเตือนภัยล่วงหน้าสำหรับการโจมตีทางอากาศ

3. กระจกสองด้าน:กระจกเหล่านี้ทำขึ้นโดยการเคลือบด้านหนึ่งของแผ่นกระจกด้วยชั้นวัสดุสะท้อนแสงที่บางมาก ซึ่งแสงจ้าสามารถส่องผ่านได้ กระจกดังกล่าวติดตั้งในห้องสอบสวน ด้านหนึ่งของกระจกดังกล่าวเป็นห้องมืดสำหรับเฝ้าดูเจ้าหน้าที่ตำรวจ อีกด้านเป็นห้องสอบสวนที่มีแสงสว่างจ้า ผู้สังเกตการณ์จากห้องมืดมองเห็นผู้ถูกสอบสวนในห้องสว่าง และเขาเห็นเพียงภาพสะท้อนของเขาในกระจกดังกล่าว กระจกหน้าต่างธรรมดายังเป็นวัสดุสะท้อนแสงที่อ่อนแอ ด้วยเหตุนี้ จึงเป็นเรื่องยากที่จะมองเห็นบางสิ่งบนถนนในเวลากลางคืนเมื่อเปิดไฟในห้อง

กระจกในวรรณคดีและไสยศาสตร์

กระจกวิเศษมีอยู่มากมายในวรรณกรรม ตั้งแต่เรื่องราวโบราณของนาร์ซิสซัสผู้หล่อเหลา ผู้หลงรักและโหยหาภาพสะท้อนของตัวเองในแอ่งน้ำ ไปจนถึงการเดินทางของอลิซผ่านกระจกมอง ในตำนานจีนมีเรื่องเล่าเกี่ยวกับอาณาจักรแห่งกระจกเงาที่สิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ถูกผูกมัดด้วยเวทมนตร์แห่งความฝัน แต่วันหนึ่งพวกมันจะฟื้นคืนชีพขึ้นมาเพื่อต่อสู้กับโลกของเรา

กระจกยังมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับแนวคิดของจิตวิญญาณ สิ่งนี้ก่อให้เกิดความเชื่อโชคลางมากมาย ตัวอย่างเช่น หากคุณทำกระจกแตก คุณจะได้รับเคราะห์ร้ายเจ็ดปีเต็ม คำอธิบายก็คือวิญญาณของคุณซึ่งได้รับการต่ออายุทุกๆ เจ็ดปี จะถูกทำลายไปพร้อมกับกระจกที่แตก จากทฤษฎีเดียวกันพบว่าแวมไพร์ที่ไม่มีวิญญาณจะมองไม่เห็นในกระจก การส่องกระจกยังเป็นอันตรายต่อทารกที่จิตวิญญาณยังไม่พัฒนาหรือเริ่มพูดติดอ่าง

น้ำหอมมักเกี่ยวข้องกับกระจก กระจกถูกคลุมด้วยผ้าเพื่อแสดงความเคารพต่อผู้ที่เสียชีวิตระหว่างการไว้ทุกข์ของชาวยิว แต่ในหลายประเทศก็ถือเป็นธรรมเนียมเช่นกัน ตามความเชื่อทางไสยศาสตร์ กระจกสามารถดักวิญญาณของคนที่กำลังจะตายได้ ผู้หญิงที่กำลังคลอดบุตรและส่องกระจกจะเห็นใบหน้าที่น่ากลัวโผล่ออกมาจากด้านหลังเงาสะท้อนของเธอในไม่ช้า ยิ่งกว่านั้น หากคุณส่องกระจกในวันคริสต์มาสอีฟพร้อมกับถือเทียนในมือและเรียกชื่อผู้เสียชีวิตด้วยเสียงอันดัง พลังของกระจกจะแสดงใบหน้าของบุคคลนั้นให้คุณเห็น สิ่งที่พบได้ทั่วไปคือการทำนายโชคชะตาของเด็กผู้หญิงเกี่ยวกับ "คู่หมั้น" ซึ่งตามแผนของหมอดูกระจกควรแสดงใบหน้าของเจ้าบ่าวในอนาคต

มีบทบาทสำคัญในการศึกษาคลื่นไหวสะเทือน สังเกตการสะท้อนบนคลื่นผิวน้ำในแหล่งน้ำ สังเกตการสะท้อนด้วยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหลายประเภท ไม่เพียงแต่แสงที่ตามองเห็นเท่านั้น การสะท้อนของ VHF และคลื่นวิทยุความถี่สูงเป็นสิ่งจำเป็นต่อการส่งสัญญาณวิทยุและเรดาร์ แม้แต่รังสีเอ็กซ์แข็งและรังสีแกมมาก็สามารถสะท้อนในมุมเล็กๆ กับพื้นผิวได้ด้วยกระจกที่ทำขึ้นเป็นพิเศษ ในทางการแพทย์ การสะท้อนของอัลตราซาวนด์ที่ส่วนต่อประสานระหว่างเนื้อเยื่อและอวัยวะใช้ในการวินิจฉัยอัลตราซาวนด์

เรื่องราว

เป็นครั้งแรกที่มีการกล่าวถึงกฎของการสะท้อนใน Catoptrika ของ Euclid ซึ่งมีอายุประมาณ 200 ปีก่อนคริสตกาล อี

กฎของการสะท้อน สูตรเฟรส

กฎของการสะท้อนแสง - กำหนดการเปลี่ยนแปลงในทิศทางของลำแสงอันเป็นผลมาจากการพบกับพื้นผิวสะท้อนแสง (กระจก): เหตุการณ์และรังสีสะท้อนอยู่ในระนาบเดียวกันกับพื้นผิวสะท้อนที่จุดปกติ ของการตกกระทบ และเส้นปกตินี้จะแบ่งมุมระหว่างรังสีออกเป็นสองส่วนเท่าๆ กัน สูตรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายแต่มีความแม่นยำน้อยกว่า "มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน" ไม่ได้ระบุทิศทางการสะท้อนของลำแสงที่แน่นอน อย่างไรก็ตาม ดูเหมือนว่า:

กฎนี้เป็นผลสืบเนื่องมาจากการใช้หลักการของแฟร์มาต์กับพื้นผิวที่สะท้อนแสง และเช่นเดียวกับกฎทั้งหมดของทัศนศาสตร์ทางเรขาคณิต ที่ได้มาจากทัศนศาสตร์ของคลื่น กฎหมายนี้ใช้ได้ไม่เฉพาะกับพื้นผิวที่สะท้อนแสงได้อย่างสมบูรณ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงขอบเขตของสื่อสองชิ้นที่สะท้อนแสงบางส่วนด้วย ในกรณีนี้ เช่นเดียวกับกฎการหักเหของแสง มันไม่ได้ระบุอะไรเกี่ยวกับความเข้มของแสงที่สะท้อน

การเปลี่ยนแปลงของ Fedorov

ประเภทของการสะท้อน

สามารถสะท้อนแสงได้ กระจกเงา(นั่นคือเท่าที่สังเกตเมื่อใช้กระจก) หรือ กระจาย(ในกรณีนี้ระหว่างการสะท้อน เส้นทางของรังสีจากวัตถุจะไม่ถูกรักษาไว้ แต่เป็นเพียงองค์ประกอบพลังงานของฟลักซ์แสง) ขึ้นอยู่กับลักษณะของพื้นผิว

การสะท้อนของกระจก

การสะท้อนแบบสเปกตรัมของแสงมีความแตกต่างกันโดยความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างตำแหน่งของตกกระทบและรังสีสะท้อน: 1) รังสีสะท้อนอยู่ในระนาบที่ผ่านรังสีตกกระทบและเส้นปกติไปยังพื้นผิวสะท้อน ซึ่งคืนสภาพที่จุดตกกระทบ 2) มุมสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบ ความเข้มของแสงสะท้อน (แสดงโดยค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อน) ขึ้นอยู่กับมุมตกกระทบและโพลาไรเซชันของลำแสงตกกระทบ (ดูโพลาไรเซชันของแสง) รวมถึงอัตราส่วนของดัชนีการหักเหของแสง n 2 และ n 1 ของ สื่อที่ 2 และ 1 ในเชิงปริมาณ การพึ่งพานี้ (สำหรับตัวกลางสะท้อนแสง - อิเล็กทริก) แสดงโดยสูตร Fresnel โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากสิ่งเหล่านี้ เมื่อแสงตกกระทบตามปกติกับพื้นผิว ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนจะไม่ขึ้นอยู่กับโพลาไรเซชันของลำแสงที่ตกกระทบและเท่ากับ

ในกรณีพิเศษที่สำคัญของอุบัติการณ์ปกติจากอากาศหรือแก้วไปยังส่วนต่อประสาน (ดัชนีหักเหของอากาศ = 1.0; แก้ว = 1.5) จะอยู่ที่ 4%

การสะท้อนภายในทั้งหมด

เมื่อมุมตกกระทบเพิ่มขึ้น มุมหักเหก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ในขณะที่ความเข้มของลำแสงสะท้อนเพิ่มขึ้น และลำแสงหักเหจะลดลง (ผลรวมเท่ากับความเข้มของลำแสงตกกระทบ) ที่ค่าวิกฤติค่าหนึ่ง ความเข้มของลำแสงที่หักเหกลายเป็นศูนย์และเกิดการสะท้อนของแสงทั้งหมด ค่าของมุมตกกระทบที่สำคัญสามารถหาได้โดยการตั้งค่ามุมหักเหเท่ากับ 90° ในกฎการหักเหของแสง:

กระจายแสงสะท้อน

เมื่อแสงสะท้อนจากพื้นผิวที่ไม่เรียบ รังสีที่สะท้อนกลับจะแยกออกไปคนละทิศละทาง (ดูกฎของแลมเบิร์ต) ด้วยเหตุนี้ คุณจึงมองไม่เห็นเงาสะท้อนเมื่อมองดูพื้นผิวที่หยาบ (ด้าน) การสะท้อนแบบกระจายเกิดขึ้นเมื่อพื้นผิวไม่สม่ำเสมอตามลำดับความยาวคลื่นหรือมากกว่านั้น ดังนั้น พื้นผิวเดียวกันสามารถเป็นผิวด้าน สะท้อนแสงแบบกระจายสำหรับรังสีที่มองเห็นได้หรือรังสีอัลตราไวโอเลต แต่เรียบและสะท้อนแสงแบบพิเศษสำหรับรังสีอินฟราเรด

มูลนิธิวิกิมีเดีย 2553 .

ดูว่า "การสะท้อน (ฟิสิกส์)" คืออะไรในพจนานุกรมอื่น ๆ :

การสะท้อน: การสะท้อน (ฟิสิกส์) เป็นกระบวนการทางกายภาพของปฏิสัมพันธ์ของคลื่นหรืออนุภาคกับพื้นผิว การสะท้อน (เรขาคณิต) คือการเคลื่อนที่ของปริภูมิแบบยุคลิด ชุดของจุดคงที่ซึ่งเป็นไฮเปอร์เพลน ภาพสะท้อน ... ... วิกิพีเดีย

ฟิสิกส์- ฟิสิกส์ วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาร่วมกับเคมี กฎทั่วไปของการเปลี่ยนแปลงของพลังงานและสสาร วิทยาศาสตร์ทั้งสองนั้นขึ้นอยู่กับกฎพื้นฐานสองข้อของวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ - กฎการอนุรักษ์มวล (กฎของ Lomonosov, Lavoisier) และกฎการอนุรักษ์พลังงาน (R. Mayer, Jaul ...... สารานุกรมการแพทย์ขนาดใหญ่

ฟิสิกส์และความเป็นจริง- "ฟิสิกส์และความเป็นจริง" รวมบทความของ อ. ไอน์สไตน์ ซึ่งเขียนขึ้นในช่วงต่างๆ ของชีวิตสร้างสรรค์ของเขา มาตุภูมิ ฉบับ M. , 1965 หนังสือเล่มนี้สะท้อนถึงมุมมองหลักทางญาณวิทยาและระเบียบวิธีวิทยาของนักฟิสิกส์ผู้ยิ่งใหญ่ ในหมู่พวกเขา… … สารานุกรมญาณวิทยาและปรัชญาวิทยาศาสตร์

I. วิชาและโครงสร้างของฟิสิกส์ ฟิสิกส์เป็นวิทยาศาสตร์ที่ศึกษารูปแบบทั่วไปของปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ คุณสมบัติและโครงสร้างของสสาร และกฎการเคลื่อนที่ของสสารอย่างง่ายที่สุด ในขณะเดียวกัน ดังนั้นแนวคิดของ F. และกฎหมายจึงรองรับทุกอย่าง ... ... สารานุกรมแห่งสหภาพโซเวียตผู้ยิ่งใหญ่

คำนี้มีความหมายอื่น ดูที่ การสะท้อน การสะท้อนของแสงในแม่น้ำของต้นไม้ชายฝั่ง ... Wikipedia

ชุดของการศึกษาโครงสร้างใน VA ด้วยความช่วยเหลือของนิวตรอน เช่นเดียวกับการศึกษาของ St. in และโครงสร้างของนิวตรอนเอง (อายุการใช้งาน โมเมนต์แม่เหล็ก ฯลฯ) การไม่มีนิวตรอนไฟฟ้า ค่าใช้จ่ายนำไปสู่ความจริงที่ว่าพวกเขาอยู่ในหลัก มีปฏิสัมพันธ์... ... สารานุกรมกายภาพ

เป็นไปได้มากว่าวันนี้ไม่มีบ้านเดี่ยวที่ไม่มีกระจก มันได้กลายเป็นส่วนสำคัญของชีวิตของเราซึ่งเป็นเรื่องยากสำหรับคนที่จะทำโดยปราศจากมัน วัตถุนี้คืออะไร สะท้อนภาพอย่างไร และถ้าคุณใส่กระจกสองบานตรงข้ามกันล่ะ? สิ่งของที่น่าทึ่งนี้ได้กลายเป็นศูนย์กลางของเทพนิยายมากมาย มีสัญญาณเพียงพอเกี่ยวกับเขา และวิทยาศาสตร์ว่าอย่างไรเกี่ยวกับกระจก?

ประวัติเล็กน้อย

กระจกสมัยใหม่ส่วนใหญ่เป็นกระจกเคลือบ ในการเคลือบผิว จะใช้ชั้นโลหะบาง ๆ ที่ด้านหลังของกระจก แท้จริงแล้วเมื่อหนึ่งพันปีที่แล้ว กระจกถูกขัดเงาด้วยแผ่นทองแดงหรือทองสัมฤทธิ์ แต่ทุกคนไม่สามารถซื้อกระจกได้ มันใช้เงินเป็นจำนวนมาก ดังนั้นคนจนจึงถูกบังคับให้พิจารณากระจก A ของพวกเขา ซึ่งแสดงให้เห็นว่าคนๆ หนึ่งเติบโตเต็มที่แล้ว โดยทั่วไปแล้วนี่เป็นสิ่งประดิษฐ์ที่ค่อนข้างใหม่ เขามีอายุประมาณ 400 ปี

กระจกของผู้คนประหลาดใจมากขึ้นเมื่อพวกเขาเห็นเงาสะท้อนในกระจก - โดยทั่วไปแล้วพวกเขาดูเหมือนมีมนต์ขลัง ท้ายที่สุดภาพนั้นไม่ใช่ความจริง แต่เป็นภาพสะท้อนบางอย่างซึ่งเป็นภาพลวงตา ปรากฎว่าเราสามารถมองเห็นความจริงและภาพลวงตาได้พร้อมกัน ไม่น่าแปลกใจที่ผู้คนกล่าวถึงคุณสมบัติทางเวทมนตร์มากมายของไอเท็มนี้และกลัวมันด้วยซ้ำ

กระจกบานแรกทำจากทองคำขาว (น่าแปลกที่ครั้งหนึ่งโลหะนี้ไม่มีมูลค่าเลย) ทองหรือดีบุก นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบกระจกที่สร้างขึ้นในยุคสำริด แต่กระจกที่เราเห็นในปัจจุบันเริ่มประวัติศาสตร์หลังจากที่พวกเขาสามารถควบคุมเทคโนโลยีการเป่าแก้วในยุโรป

มุมมองทางวิทยาศาสตร์

จากมุมมองของวิทยาศาสตร์ฟิสิกส์ การสะท้อนของกระจกในกระจกเป็นผลคูณของการสะท้อนเดียวกัน ยิ่งติดตั้งกระจกเหล่านี้ไว้ตรงข้ามกันมากเท่าไหร่ ภาพลวงตาของความอิ่มเอิบที่มีภาพเดียวกันก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น เอฟเฟกต์นี้มักใช้ในเครื่องเล่นเพื่อความบันเทิง ตัวอย่างเช่นในสวนสนุกดิสนีย์มีห้องโถงที่ไม่มีที่สิ้นสุด ที่นั่นมีการติดตั้งกระจกสองบานตรงข้ามกัน และเอฟเฟกต์นี้เกิดขึ้นซ้ำอีกหลายครั้ง

การสะท้อนแบบกระจกในกระจกซึ่งทวีคูณจำนวนครั้งค่อนข้างไม่มีที่สิ้นสุด กลายเป็นหนึ่งในเครื่องเล่นที่ได้รับความนิยมมากที่สุด สถานที่ท่องเที่ยวดังกล่าวเข้าสู่วงการบันเทิงมานานแล้ว ในตอนต้นของศตวรรษที่ 20 สถานที่น่าสนใจที่เรียกว่า Palace of Illusions ปรากฏในนิทรรศการระดับนานาชาติในกรุงปารีส เขาได้รับความนิยมอย่างมาก หลักการของการสร้างคือการสะท้อนของกระจกในกระจกที่ติดตั้งเป็นแถวซึ่งมีขนาดเท่ากับความสูงของมนุษย์ในศาลาขนาดใหญ่ ผู้คนมีความรู้สึกว่าพวกเขาอยู่ในฝูงชนจำนวนมาก

กฎของการสะท้อน

หลักการทำงานของกระจกใด ๆ นั้นขึ้นอยู่กับกฎการแพร่กระจายและการสะท้อนในอวกาศ กฎนี้เป็นหลักในทัศนศาสตร์: มันจะเท่ากัน (เท่ากัน) กับมุมสะท้อน มันเหมือนลูกบอลที่ตกลงมา หากโยนในแนวดิ่งลงไปที่พื้น มันก็จะเด้งขึ้นในแนวตั้งด้วย ถ้าขว้างเป็นมุมก็จะดีดกลับเป็นมุมเท่ากับมุมตกกระทบ รังสีของแสงจากพื้นผิวจะสะท้อนในลักษณะเดียวกัน ยิ่งไปกว่านั้นยิ่งพื้นผิวนี้เรียบและเรียบเนียนมากเท่าไหร่ กฎนี้ยิ่งทำงานได้ดีเท่านั้น ตามกฎข้อนี้ การสะท้อนในกระจกเงาจะได้ผล และยิ่งพื้นผิวมีอุดมคติมากเท่าใด การสะท้อนก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น

แต่ถ้าเราจัดการกับพื้นผิวด้านหรือหยาบ รังสีจะกระจายแบบสุ่ม

กระจกสามารถสะท้อนแสงได้ สิ่งที่เราเห็น วัตถุที่สะท้อนแสงทั้งหมด เกิดจากรังสีที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ หากไม่มีแสงก็จะไม่เห็นอะไรในกระจก เมื่อลำแสงตกกระทบวัตถุหรือสิ่งมีชีวิตใด ๆ แสงเหล่านั้นจะสะท้อนกลับและนำข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุนั้นไปด้วย ดังนั้นการสะท้อนของบุคคลในกระจกจึงเป็นความคิดเกี่ยวกับวัตถุที่เกิดขึ้นบนเรตินาของตาและส่งไปยังสมองด้วยลักษณะเฉพาะทั้งหมด (สี ขนาด ระยะทาง ฯลฯ)

ประเภทของพื้นผิวกระจก

กระจกมีลักษณะแบนและเป็นทรงกลม ซึ่งสามารถเว้าและนูนได้ วันนี้มีกระจกอัจฉริยะอยู่แล้ว: ผู้ให้บริการสื่อประเภทหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อแสดงให้กลุ่มเป้าหมายเห็น หลักการของการทำงานมีดังนี้: เมื่อมีคนเข้าใกล้กระจกดูเหมือนจะมีชีวิตขึ้นมาและเริ่มแสดงวิดีโอ และวิดีโอนี้ไม่ได้ถูกเลือกโดยบังเอิญ ระบบถูกสร้างขึ้นในกระจกที่จดจำและประมวลผลภาพผลลัพธ์ของบุคคล เธอกำหนดเพศอายุอารมณ์ทางอารมณ์ได้อย่างรวดเร็ว ดังนั้น ระบบในมิเรอร์จะเลือกการสาธิตที่อาจทำให้บุคคลสนใจได้ ได้ผล 85 ครั้งจาก 100 ครั้ง! แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่ได้หยุดเพียงแค่นั้นและต้องการความแม่นยำถึง 98%

พื้นผิวกระจกทรงกลม

อะไรคือพื้นฐานของการทำงานของกระจกทรงกลมหรือที่เรียกว่ากระจกโค้ง - กระจกที่มีพื้นผิวนูนและเว้า? กระจกดังกล่าวแตกต่างจากกระจกธรรมดาตรงที่มันบิดเบือนภาพ พื้นผิวกระจกนูนทำให้มองเห็นวัตถุได้มากกว่าวัตถุแบน แต่ในขณะเดียวกัน วัตถุทั้งหมดเหล่านี้ก็ดูมีขนาดเล็กลง กระจกดังกล่าวติดตั้งในรถยนต์ จากนั้นผู้ขับมีโอกาสเห็นภาพทั้งด้านซ้ายและด้านขวา

กระจกโค้งเว้าจะโฟกัสภาพที่ได้ ในกรณีนี้ คุณสามารถดูวัตถุที่สะท้อนได้อย่างละเอียดที่สุด ตัวอย่างง่ายๆ: กระจกเหล่านี้มักใช้ในการโกนหนวดและการแพทย์ ภาพของวัตถุในกระจกดังกล่าวประกอบขึ้นจากภาพของจุดที่แตกต่างกันและแยกออกจากกันของวัตถุนี้ ในการสร้างภาพของวัตถุใด ๆ ในกระจกเว้า การสร้างภาพที่มีจุดสองจุดมากก็เพียงพอแล้ว รูปภาพของจุดอื่นๆ จะอยู่ระหว่างจุดเหล่านั้น

ความโปร่งแสง

มีกระจกอีกประเภทหนึ่งที่มีพื้นผิวโปร่งแสง จัดวางในลักษณะที่ด้านหนึ่งเหมือนกระจกธรรมดาและอีกด้านโปร่งใสครึ่งหนึ่ง จากนี้ ด้านโปร่งใส คุณสามารถสังเกตวิวด้านหลังกระจกได้ และจากด้านปกติ จะมองไม่เห็นอะไรเลยนอกจากเงาสะท้อน กระจกดังกล่าวมักจะเห็นได้ในภาพยนตร์อาชญากรรม เมื่อตำรวจกำลังสอบสวนและสอบปากคำผู้ต้องสงสัย และในทางกลับกัน พวกเขากำลังเฝ้าดูเขาหรือนำพยานมาแสดงตัว แต่ในลักษณะที่มองไม่เห็น

ตำนานแห่งอินฟินิตี้

มีความเชื่อว่าด้วยการสร้างทางเดินกระจก คุณสามารถบรรลุขอบเขตของลำแสงในกระจกได้ ผู้ที่เชื่อโชคลางที่เชื่อในการทำนายมักจะใช้พิธีกรรมนี้ แต่วิทยาศาสตร์ได้พิสูจน์มานานแล้วว่าเป็นไปไม่ได้ น่าสนใจ กระจกไม่เคยสมบูรณ์ 100% สิ่งนี้ต้องการพื้นผิวที่เรียบสมบูรณ์แบบ 100% และทำได้ประมาณ 98-99% ดังนั้น มีข้อผิดพลาดอยู่เสมอ ดังนั้นเด็กผู้หญิงที่คาดเดาในทางเดินที่เป็นกระจกโดยเสี่ยงแสงเทียนอย่างมากที่สุดเพียงแค่เข้าสู่สภาวะทางจิตใจที่อาจส่งผลเสียต่อพวกเขา

หากคุณวางกระจกสองบานไว้ตรงข้ามกัน และจุดเทียนระหว่างกระจกทั้งสองบาน คุณจะเห็นแสงไฟหลายดวงเรียงกันเป็นแถว ถาม: คุณสามารถนับไฟได้กี่ดวง? เมื่อมองแวบแรก นี่คือจำนวนอนันต์ ท้ายที่สุดแล้วซีรีส์นี้ดูเหมือนจะไม่มีที่สิ้นสุด แต่ถ้าเราทำการคำนวณทางคณิตศาสตร์ เราจะเห็นว่าแม้กระจกที่มีการสะท้อน 99% หลังจากผ่านไปประมาณ 70 รอบ แสงก็จะอ่อนลงครึ่งหนึ่ง หลังจากการสะท้อนแสง 140 ครั้ง มันจะอ่อนค่าลงสองเท่า แต่ละครั้งแสงจะสลัวและเปลี่ยนสี ดังนั้นเวลาจะมาถึงเมื่อแสงจะดับลงโดยสิ้นเชิง

อินฟินิตี้เป็นไปได้ไหม?

การสะท้อนของลำแสงจากกระจกอย่างไม่สิ้นสุดเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อกระจกในอุดมคติที่วางขนานกันอย่างเคร่งครัดเท่านั้น แต่เป็นไปได้ไหมที่จะบรรลุความสัมบูรณ์เช่นนั้นในเมื่อไม่มีอะไรในโลกวัตถุที่สมบูรณ์และสมบูรณ์แบบเลย? ถ้าสิ่งนี้เป็นไปได้ จากมุมมองของจิตสำนึกทางศาสนาเท่านั้น ที่ซึ่งความสมบูรณ์แบบอย่างแท้จริงคือพระเจ้า ผู้สร้างทุกสิ่งที่มีอยู่ทั่วไปทุกหนทุกแห่ง

เนื่องจากไม่มีพื้นผิวในอุดมคติของกระจกและความขนานที่สมบูรณ์แบบของกระจกแต่ละอัน การสะท้อนชุดหนึ่งจะเกิดการโค้งงอ และภาพจะหายไปราวกับอยู่รอบมุม หากเราคำนึงถึงความจริงที่ว่าคน ๆ หนึ่งมองเมื่อมีกระจกสองบานและเขาเป็นเทียนที่อยู่ระหว่างพวกเขาด้วยจะไม่ยืนขนานกันอย่างเคร่งครัดจากนั้นแถวของเทียนที่มองเห็นจะหายไปหลังกรอบกระจกแทน อย่างรวดเร็ว.

การสะท้อนหลายครั้ง

ที่โรงเรียน นักเรียนจะได้เรียนรู้การสร้างภาพของวัตถุโดยใช้กฎการสะท้อนของแสงในกระจก วัตถุและภาพสะท้อนในกระจกนั้นมีความสมมาตรกัน การศึกษาการสร้างภาพโดยใช้ระบบกระจกสองบานหรือมากกว่านั้น นักเรียนจะได้รับผลกระทบจากการสะท้อนหลายภาพ

หากเราเพิ่มอันที่สองซึ่งตั้งเป็นมุมฉากกับกระจกบานแรกไปยังกระจกแบนเดียว จะไม่มีภาพสะท้อนสองภาพในกระจกปรากฏขึ้น แต่จะมีสามภาพ (โดยปกติจะเรียกว่า S1, S2 และ S3) กฎนี้ใช้ได้ผล: ภาพที่ปรากฏในกระจกบานหนึ่งจะสะท้อนในบานที่สอง จากนั้นกระจกบานแรกจะสะท้อนในอีกบานหนึ่ง ซ้ำแล้วซ้ำอีก อันใหม่ S2 จะสะท้อนให้เห็นในภาพแรก สร้างภาพที่สาม การสะท้อนทั้งหมดจะตรงกัน

สมมาตร

คำถามเกิดขึ้น: ทำไมภาพสะท้อนในกระจกถึงมีความสมมาตร คำตอบนั้นมาจากวิทยาศาสตร์ทางเรขาคณิตและเชื่อมโยงกับจิตวิทยาอย่างใกล้ชิด สิ่งที่ขึ้นและลงสำหรับเรากลับเป็นกระจก กระจกเหมือนเดิม หันสิ่งที่อยู่ข้างหน้าเข้าไปข้างใน แต่ที่น่าประหลาดใจคือ ในท้ายที่สุด พื้น ผนัง เพดาน และทุกสิ่งทุกอย่างในภาพสะท้อนกลับดูไม่เหมือนกับความเป็นจริง

บุคคลรับรู้ภาพสะท้อนในกระจกได้อย่างไร?

มนุษย์มองเห็นผ่านแสง ควอนตั้ม (โฟตอน) มีคุณสมบัติเป็นคลื่นและอนุภาค ตามทฤษฎีแหล่งกำเนิดแสงปฐมภูมิและทุติยภูมิ โฟตอนของลำแสงที่ตกลงบนวัตถุทึบแสงจะถูกดูดซับโดยอะตอมบนพื้นผิว อะตอมที่ตื่นเต้นจะคืนพลังงานที่ดูดซับไว้ทันที โฟตอนทุติยภูมิจะถูกปล่อยออกมาอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง พื้นผิวที่หยาบและด้านให้แสงสะท้อนกระจาย

หากนี่คือพื้นผิวของกระจก (หรือที่คล้ายกัน) อนุภาคที่เปล่งแสงจะถูกจัดลำดับ แสงจะแสดงลักษณะของคลื่น คลื่นทุติยภูมิหักล้างกันทุกทิศทุกทาง นอกจากจะอยู่ภายใต้กฎที่ว่ามุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อนแล้ว

โฟตอนสะท้อนกลับอย่างยืดหยุ่นจากกระจก เส้นทางของพวกเขาเริ่มต้นจากวัตถุราวกับว่าอยู่ข้างหลังเขา เป็นสิ่งที่ดวงตามนุษย์มองเห็นเมื่อมองเข้าไปในกระจก โลกหลังกระจกแตกต่างจากโลกจริง หากต้องการอ่านข้อความที่นั่น คุณต้องเริ่มจากขวาไปซ้าย และเข็มนาฬิกาจะเดินไปในทิศทางตรงกันข้าม คนสองคนในกระจกยกมือซ้ายขึ้น ในขณะที่คนที่ยืนอยู่หน้ากระจกยกมือขวาขึ้น

การสะท้อนในกระจกจะแตกต่างกันสำหรับผู้ที่มองในเวลาเดียวกัน แต่อยู่ในระยะทางและตำแหน่งต่างกัน

กระจกที่ดีที่สุดในสมัยโบราณคือกระจกที่ทำจากเงินขัดเงาอย่างระมัดระวัง วันนี้มีการใช้ชั้นโลหะที่ด้านหลังของกระจก ได้รับการปกป้องจากความเสียหายด้วยสีหลายชั้น แทนที่จะใช้สีเงิน เพื่อประหยัดเงิน มักใช้ชั้นของอะลูมิเนียม (ค่าสัมประสิทธิ์การสะท้อนแสงประมาณ 90%) ดวงตาของมนุษย์แทบจะไม่สังเกตเห็นความแตกต่างระหว่างการเคลือบสีเงินและอลูมิเนียม

ในบทเรียนนี้ คุณจะได้เรียนรู้เกี่ยวกับการสะท้อนของแสงและเราจะกำหนดกฎพื้นฐานของการสะท้อนแสง มาทำความคุ้นเคยกับแนวคิดเหล่านี้ไม่เพียง แต่จากมุมมองของเลนส์เรขาคณิตเท่านั้น แต่ยังมาจากมุมมองของธรรมชาติคลื่นของแสงด้วย

เรามองเห็นวัตถุส่วนใหญ่รอบตัวเราได้อย่างไร เพราะวัตถุเหล่านั้นไม่ใช่แหล่งกำเนิดแสง คำตอบนั้นคุ้นเคยกับคุณ คุณได้รับในหลักสูตรฟิสิกส์ชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 เรามองเห็นโลกรอบตัวเราด้วยการสะท้อนแสง

ขั้นแรกให้นึกถึงคำจำกัดความ

เมื่อลำแสงตกลงบนส่วนต่อประสานระหว่างตัวกลางสองตัว แสงจะสะท้อนกลับ นั่นคือ มันจะกลับไปที่ตัวกลางดั้งเดิม

ให้ความสนใจกับสิ่งต่อไปนี้: การสะท้อนแสงอยู่ไกลจากผลลัพธ์เดียวที่เป็นไปได้ของพฤติกรรมต่อไปของลำแสงที่ตกกระทบ แสงบางส่วนจะทะลุผ่านไปยังตัวกลางอื่น นั่นคือ มันถูกดูดซับ

การดูดกลืนแสง (absorption) เป็นปรากฏการณ์ของการสูญเสียพลังงานโดยคลื่นแสงที่ผ่านสาร

มาสร้างลำแสงตกกระทบ ลำแสงสะท้อน และตั้งฉากกับจุดตกกระทบ (รูปที่ 1.)

ข้าว. 1. ลำแสงตกกระทบ

มุมตกกระทบคือมุมระหว่างรังสีตกกระทบกับเส้นตั้งฉาก ()

มุมสลิป

กฎเหล่านี้ถูกกำหนดขึ้นครั้งแรกโดย Euclid ในผลงานของเขาเรื่อง "Katoptrik" และเราได้ทำความคุ้นเคยกับพวกเขาแล้วในกรอบของโปรแกรมฟิสิกส์ชั้นประถมศึกษาปีที่ 8

กฎของการสะท้อนแสง

1. รังสีตกกระทบ รังสีสะท้อน และเส้นตั้งฉากกับจุดตกกระทบอยู่ในระนาบเดียวกัน

2.มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน

จากกฎการสะท้อนของแสงเป็นไปตามการย้อนกลับของรังสีแสง นั่นคือถ้าเราสลับลำแสงที่ตกกระทบกับลำแสงที่สะท้อนกลับ ก็จะไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงในแง่ของเส้นทางการเคลื่อนที่ของการแพร่กระจายของฟลักซ์แสง

สเปกตรัมของการใช้กฎการสะท้อนแสงนั้นกว้างมาก นี่คือข้อเท็จจริงที่เราเริ่มบทเรียนว่าเราเห็นวัตถุส่วนใหญ่รอบตัวเราเป็นแสงสะท้อน (ดวงจันทร์ ต้นไม้ โต๊ะ) อีกตัวอย่างที่ดีของการใช้การสะท้อนแสงคือกระจกเงาและตัวสะท้อนแสง (ตัวสะท้อนแสง)

ตัวสะท้อนแสง

เราจะเข้าใจหลักการทำงานของรีโทรรีเฟลกเตอร์อย่างง่าย

ตัวสะท้อนแสง (จากภาษากรีกโบราณ kata - คำนำหน้าด้วยความหมายของความพยายาม, fos - "แสง"), ตัวสะท้อนแสงย้อนกลับ, การสั่นไหว (จากการสะบัดภาษาอังกฤษ - "กะพริบ") - อุปกรณ์ที่ออกแบบมาเพื่อสะท้อนลำแสงไปยังแหล่งกำเนิดด้วย การกระจายตัวน้อยที่สุด

นักปั่นจักรยานทุกคนรู้ดีว่าการขี่ในเวลากลางคืนโดยไม่มีแผ่นสะท้อนแสงอาจเป็นอันตรายได้

ไฟกะพริบยังใช้ในเครื่องแบบของพนักงานถนน เจ้าหน้าที่ตำรวจจราจร

น่าแปลกที่คุณสมบัติของตัวสะท้อนแสงขึ้นอยู่กับข้อเท็จจริงทางเรขาคณิตที่ง่ายที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กฎการสะท้อน

การสะท้อนของลำแสงจากพื้นผิวกระจกเกิดขึ้นตามกฎ: มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน พิจารณากรณีเครื่องบิน: กระจกสองบานทำมุม 90 องศา ลำแสงที่เดินทางในระนาบและกระทบกระจกบานหนึ่ง หลังจากการสะท้อนจากกระจกบานที่สอง จะไปในทิศทางเดียวกับที่มันมา (ดูรูปที่ 2)

ข้าว. 2. หลักการทำงานของตัวสะท้อนแสงเชิงมุม

เพื่อให้ได้ผลดังกล่าวในพื้นที่สามมิติทั่วไป จำเป็นต้องวางกระจกสามบานในระนาบตั้งฉากกัน ใช้มุมของลูกบาศก์ที่มีขอบเป็นรูปสามเหลี่ยมปกติ ลำแสงที่กระทบระบบกระจกดังกล่าว หลังจากการสะท้อนจากระนาบสามระนาบ จะขนานกับลำแสงที่เข้ามาในทิศทางตรงกันข้าม (ดูรูปที่ 3)

ข้าว. 3. ตัวสะท้อนแสงมุม

จะมีการย้อนความ เป็นอุปกรณ์ธรรมดาที่มีคุณสมบัติที่เรียกว่าตัวสะท้อนแสงมุม

พิจารณาการสะท้อนของระนาบคลื่น (คลื่นเรียกว่าระนาบถ้าพื้นผิวของเฟสเท่ากันเป็นระนาบ) (รูปที่ 1)

ข้าว. 4. การสะท้อนของระนาบคลื่น

ในรูป - พื้นผิวและ - ลำแสงสองลำของคลื่นระนาบที่ตกกระทบ พวกมันขนานกันและระนาบนั้นเป็นพื้นผิวคลื่น สามารถรับพื้นผิวคลื่นของคลื่นสะท้อนได้โดยการวาดซองของคลื่นทุติยภูมิซึ่งมีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ส่วนต่อประสานระหว่างสื่อ

ส่วนต่าง ๆ ของผิวคลื่นไปไม่ถึงขอบเขตการสะท้อนในเวลาเดียวกัน การกระตุ้นของการสั่นที่จุดนั้นจะเริ่มเร็วกว่าที่จุดสำหรับช่วงเวลา ในขณะที่คลื่นมาถึงจุดและ ณ จุดนี้การกระตุ้นของการสั่นเริ่มต้นขึ้น คลื่นทุติยภูมิที่มีศูนย์กลางอยู่ที่จุด (ลำแสงสะท้อน) จะเป็นซีกโลกที่มีรัศมี . จากสิ่งที่เราเพิ่งเขียนลงไป รัศมีนี้จะเท่ากับส่วนด้วย

ตอนนี้เราเห็น: , สามเหลี่ยมและ - สี่เหลี่ยมซึ่งหมายถึง . และในทางกลับกัน มีมุมตกกระทบ A คือมุมสะท้อน ดังนั้นเราจึงได้มุมตกกระทบเท่ากับมุมสะท้อน

ด้วยความช่วยเหลือจากหลักการของ Huygens เราจึงพิสูจน์กฎการสะท้อนของแสงได้ สามารถหาหลักฐานเดียวกันได้โดยใช้หลักการของแฟร์มาต์

ดังตัวอย่าง (รูปที่ 5) ภาพสะท้อนจากพื้นผิวขรุขระเป็นคลื่นจะปรากฏขึ้น

ข้าว. 5. แสงสะท้อนจากพื้นผิวขรุขระเป็นลูกคลื่น

รูปนี้แสดงให้เห็นว่ารังสีที่สะท้อนกลับไปในทิศทางต่างๆ เนื่องจากทิศทางของเส้นตั้งฉากกับจุดตกกระทบของลำแสงต่างๆ จะแตกต่างกันตามลำดับ และมุมตกกระทบและมุมสะท้อนก็จะแตกต่างกันด้วย

พื้นผิวถือว่าไม่สม่ำเสมอหากขนาดของความไม่สม่ำเสมอไม่น้อยกว่าความยาวคลื่นของคลื่นแสง

พื้นผิวที่จะสะท้อนแสงในทุกทิศทางเท่า ๆ กันเรียกว่าผิวด้าน ดังนั้น พื้นผิวด้านจึงรับประกันได้ว่าจะเกิดแสงสะท้อนกระจายหรือกระจาย ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากความไม่สม่ำเสมอ ความขรุขระ รอยขีดข่วน

พื้นผิวที่กระจายแสงอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทางเรียกว่าผิวด้าน ในธรรมชาติ คุณจะไม่พบพื้นผิวด้านอย่างแน่นอน อย่างไรก็ตาม พื้นผิวของหิมะ กระดาษ และเครื่องลายครามนั้นอยู่ใกล้กันมาก

หากขนาดของพื้นผิวผิดปกติน้อยกว่าความยาวคลื่นของแสง พื้นผิวดังกล่าวจะเรียกว่ากระจกเงา

เมื่อสะท้อนจากพื้นผิวกระจก ความขนานของลำแสงจะยังคงอยู่ (รูปที่ 6)

ข้าว. 6. แสงสะท้อนจากพื้นผิวกระจก

ประมาณกระจกเงา คือ ผิวน้ำ กระจก และโลหะขัดเงา แม้แต่พื้นผิวด้านก็สามารถกลายเป็นกระจกได้หากคุณเปลี่ยนมุมตกกระทบของรังสี

ในตอนต้นของบทเรียน เราได้พูดถึงข้อเท็จจริงที่ว่าลำแสงตกกระทบส่วนหนึ่งถูกสะท้อนและบางส่วนถูกดูดซับ ในทางฟิสิกส์ มีปริมาณที่ระบุลักษณะพลังงานของลำแสงที่ตกกระทบและถูกดูดซับไว้มากน้อยเพียงใด

อัลเบโด้

Albedo - ค่าสัมประสิทธิ์ที่แสดงสัดส่วนของพลังงานของลำแสงที่ตกกระทบที่สะท้อนจากพื้นผิว (จากภาษาละติน albedo - "ความขาว") - ลักษณะของการสะท้อนแสงแบบกระจายของพื้นผิว

หรือมิฉะนั้น นี่คือสัดส่วนที่แสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของพลังงานรังสีที่สะท้อนกลับจากพลังงานที่เข้าสู่พื้นผิว

ยิ่งอัลเบโดเข้าใกล้ 100 มากเท่าไหร่ พลังงานก็จะยิ่งสะท้อนจากพื้นผิวมากขึ้นเท่านั้น มันง่ายที่จะคาดเดาว่าค่าสัมประสิทธิ์อัลเบโดนั้นขึ้นอยู่กับสีของพื้นผิว โดยเฉพาะอย่างยิ่งพลังงานจะสะท้อนจากพื้นผิวสีขาวได้ดีกว่าจากสีดำ

หิมะมีอัลเบโดสูงสุดสำหรับสาร อยู่ที่ประมาณ 70-90% ขึ้นอยู่กับความแปลกใหม่และหลากหลาย นั่นคือเหตุผลที่หิมะค่อยๆ ละลายในขณะที่ยังสดหรือค่อนข้างขาว ค่า Albedo สำหรับสารอื่น ๆ พื้นผิวแสดงในรูปที่ 7

ข้าว. 7. ค่า Albedo สำหรับพื้นผิวบางส่วน

ตัวอย่างที่สำคัญมากของการใช้กฎการสะท้อนของแสงคือกระจกเงาเรียบ - พื้นผิวเรียบที่สะท้อนแสงเป็นพิเศษ คุณมีกระจกเหล่านี้ในบ้านของคุณหรือไม่?

ลองหาวิธีสร้างภาพวัตถุในกระจกเงาเรียบ (รูปที่ 8.)

ข้าว. 8. สร้างภาพวัตถุในกระจกเงาเรียบ

แหล่งกำเนิดแสงที่ฉายรังสีในทิศทางต่างๆ กัน ลองนำรังสีสองจุดที่ใกล้เคียงมาตกกระทบบนกระจกเงา รังสีที่สะท้อนกลับจะไปราวกับว่ามาจากจุดหนึ่ง ซึ่งสมมาตรกับจุดที่สัมพันธ์กับระนาบของกระจก สิ่งที่น่าสนใจที่สุดจะเริ่มขึ้นเมื่อแสงที่สะท้อนมากระทบตาของเรา นั่นคือ สมองของเราสร้างลำแสงที่แยกออกจากกันจนเสร็จสมบูรณ์ ต่อเนื่องจากกระจกไปยังจุดนั้น

สำหรับเราแล้วดูเหมือนว่ารังสีที่สะท้อนมาจากจุดหนึ่ง

จุดนี้ทำหน้าที่เป็นภาพของแหล่งกำเนิดแสง แน่นอน ในความเป็นจริง ไม่มีอะไรเรืองแสงหลังกระจก มันเป็นเพียงภาพลวงตา ดังนั้นจุดนี้เรียกว่าภาพในจินตนาการ

พื้นที่การมองเห็นขึ้นอยู่กับตำแหน่งของแหล่งที่มาและขนาดของกระจก - พื้นที่ของพื้นที่ที่มองเห็นภาพของแหล่งที่มา พื้นที่การมองเห็นถูกกำหนดโดยขอบกระจกและ

ตัวอย่างเช่น คุณสามารถมองกระจกในห้องน้ำในมุมที่กำหนด หากคุณถอยห่างจากกระจกไปด้านข้าง คุณจะไม่เห็นตัวเองหรือวัตถุที่คุณต้องการตรวจสอบ

ในการสร้างภาพของวัตถุตามอำเภอใจในกระจกเงาเรียบ จำเป็นต้องสร้างภาพของแต่ละจุด แต่ถ้าเรารู้ว่าภาพของจุดหนึ่งมีความสมมาตรเมื่อเทียบกับระนาบของกระจก ภาพของวัตถุก็จะสมมาตรเมื่อเทียบกับระนาบของกระจก (รูปที่ 9)

ปล่อย 2

ในชุดที่สองของโปรแกรม "Academy of Entertainment Sciences ฟิสิกส์” ศาสตราจารย์ควาร์กจะบอกเด็ก ๆ เกี่ยวกับฟิสิกส์ของกระจก ปรากฎว่ากระจกมีคุณสมบัติที่น่าสนใจมากมาย และด้วยความช่วยเหลือของฟิสิกส์ คุณสามารถคลี่คลายว่าทำไมสิ่งนี้ถึงเกิดขึ้น ทำไมกระจกจึงสะท้อนทุกสิ่งกลับด้าน? ทำไมวัตถุในกระจกจึงดูไกลกว่าที่เป็นอยู่ ทำอย่างไรให้กระจกสะท้อนวัตถุได้อย่างถูกต้อง? คุณจะได้เรียนรู้คำตอบของคำถามเหล่านี้และคำถามอื่นๆ อีกมากมายโดยดูวิดีโอสอนเกี่ยวกับฟิสิกส์ของกระจก

ฟิสิกส์ของกระจก

กระจกเป็นพื้นผิวเรียบที่ออกแบบมาเพื่อสะท้อนแสง การประดิษฐ์กระจกกระจกของจริงนั้นสามารถย้อนไปถึงปี 1279 เมื่อฟรานซิสกัน จอห์น พีคามัม อธิบายวิธีหุ้มกระจกด้วยชั้นตะกั่วบาง ๆ ฟิสิกส์ของกระจกนั้นไม่ซับซ้อน เส้นทางของรังสีที่สะท้อนจากกระจกนั้นง่ายมากหากใช้กฎของทัศนศาสตร์ทางเรขาคณิต ลำแสงตกกระทบพื้นผิวกระจกในมุมอัลฟากับมุมปกติ (ตั้งฉาก) ลากไปยังจุดที่ลำแสงตกกระทบกระจก มุมของลำแสงที่สะท้อนออกมาจะเท่ากับค่าอัลฟ่าที่เท่ากัน ลำแสงที่ตกกระทบบนกระจกซึ่งทำมุมฉากกับระนาบของกระจกจะสะท้อนกลับเข้าหาตัวมันเอง สำหรับกระจกแบนที่ง่ายที่สุด ภาพจะอยู่ด้านหลังกระจกโดยสมมาตรกับวัตถุที่สัมพันธ์กับระนาบของกระจก มันจะเป็นจินตภาพ โดยตรง และมีขนาดเท่ากับวัตถุ สิ่งนี้สร้างได้ง่ายโดยใช้กฎการสะท้อนของแสง การสะท้อนเป็นกระบวนการทางกายภาพของอันตรกิริยาของคลื่นหรืออนุภาคกับพื้นผิว การเปลี่ยนแปลงทิศทางของหน้าคลื่นที่ขอบเขตของตัวกลางสองตัวที่มีคุณสมบัติต่างกัน ซึ่งหน้าคลื่นจะย้อนกลับเข้าหาตัวกลางที่สะท้อนมา ตามกฎแล้วการหักเหของคลื่นเกิดขึ้นพร้อมกับการสะท้อนของคลื่นที่ส่วนต่อประสานระหว่างสื่อ (ยกเว้นกรณีของการสะท้อนภายในทั้งหมด) กฎของการสะท้อนแสง - กำหนดการเปลี่ยนแปลงในทิศทางของลำแสงอันเป็นผลมาจากการพบกับพื้นผิวสะท้อนแสง (สเปกตรัม): ตกกระทบและรังสีสะท้อนอยู่ในระนาบเดียวกันกับพื้นผิวสะท้อนที่จุดปกติ ของการตกกระทบ และเส้นปกตินี้จะแบ่งมุมระหว่างรังสีออกเป็นสองส่วนเท่าๆ กัน สูตรที่ใช้กันอย่างแพร่หลายแต่มีความแม่นยำน้อยกว่า "มุมสะท้อนเท่ากับมุมตกกระทบ" ไม่ได้ระบุทิศทางการสะท้อนของลำแสงที่แน่นอน ฟิสิกส์ของกระจกช่วยให้คุณทำกลอุบายที่น่าสนใจต่างๆ ตามภาพลวงตา Daniil Edisonovich Quark จะสาธิตกลเม็ดเหล่านี้ให้ผู้ชมดูในห้องทดลองของเขา