Heute sprechen wir über das Gesetz der Lichtreflexion. Wir werden auch den Teil der linearen Optik hervorheben, auf den dieses Phänomen zutrifft.
Schule und Licht
Kinder gehen ungeduldig in die erste Klasse. Sie interessieren sich dafür, was es bedeutet, zu lernen, sie sind gefesselt von der Aufregung mit Lehrbüchern und Heften. Aber Disziplin ist eine strenge Sache. Ja, und die psychologischen Gesetze einer geschlossenen Gruppe von Kindern sind ziemlich grausam. Daher verbinden ältere Schüler mit der Schule nur eine Zurückh altung. Mit einer kreativen Herangehensweise an das Wissen selbst können Sie jedoch Ihre Sicht auf die Welt der Lektionen und Tagebücher ändern. Heute werden wir über ein wichtiges Konzept der Optik sprechen. Physik Klasse 8 gibt dieses Phänomen als die Gesetze der Lichtbrechung und -reflexion an.
Welle und Licht
So seltsam es auch klingen mag, Licht ist eine Welle. "Welche Meere?" werden die Schüler fragen. Und wir werden antworten: „Im Elektromagnetismus“. Dieses komplexe System beginnt mit einem sich bewegenden geladenen Objekt. Im wahrsten Sinne des Wortes. Wenn der Experimentator ein Stück Bernstein elektrisiert und schnell damit läuft, entsteht während des Bewegungsvorgangs ein sehr schwaches und sehr kurzes elektromagnetisches Feld. Die Quelle großer Felder, die das gesamte Universum durchdringen, ist inmeistens Sterne. Die Sonne ist auch ein Objekt mit einer Ladung ungleich Null, sodass die Erde buchstäblich in den von ihr erzeugten Partikeln und elektromagnetischen Feldern „badet“. Und Licht ist ein Quant des elektromagnetischen Feldes, was bedeutet, dass das Reflexionsgesetz darauf angewendet werden kann.
Reflexion, Brechung, Absorption
Also, was ist die Essenz des Gesetzes? Im Folgenden:
- Fällt ein Lichtstrahl auf eine glatte Fläche, so liegen er, die Flächennormale am Auftreffpunkt und das reflektierte Licht in einer Ebene.
- Der Neigungswinkel des einfallenden Strahls zur Normalen ist gleich dem Neigungswinkel des reflektierten Lichts.
Manchmal haben Schulkinder Angst vor dem unverständlichen Wort "normal". Aber es ist überhaupt nicht schlimm. Es ist nur eine Senkrechte zu einem bestimmten Punkt auf der Oberfläche. Und das Normale ist meistens eine imaginäre Linie, es muss durchdacht werden, um das Problem zu lösen.
Der Einfallswinkel ist gleich dem Ausfallswinkel
Wie schädlich ist diese Formulierung des Lichtreflexionsgesetzes? Die 8. Klasse reduziert oft die Anzahl der Wörter in den Schulregeln, um sie sich besser zu merken. Aber auch die lineare Optik ist ein Thema, bei dem es auf den Wirkungs- und Ausbreitungsvektor ankommt. Das heißt, nicht nur die gegenseitigen Winkel der Lichtstrahlen sind wichtig, sondern auch die Richtung ihrer Ausbreitung. Dabei darf nicht vergessen werden, dass es für das einfallende, reflektierte Bild und die Flächennormale nur eine Ebene im Auftreffpunkt gibt.
Reflexionsarten
Es scheint, dass diese Regel nicht einfacher sein kann. Aber hier gibt es einige Besonderheiten:
- Beim Auftreffen auf ein Dielektrikum verursacht Licht Schwingungen in seinen Atomendielektrische Polarisation. Dies führt dazu, dass jeder Punkt des Mediums zu einer sekundären Wellenquelle wird. Wenn sie kombiniert werden, erzeugen sie reflektiertes, gebrochenes und diffuses Licht.
- Wenn elektromagnetische Strahlung auf ein leitfähiges Material trifft, versetzt sie Elektronen in Schwingung. Das Material neigt dazu, den resultierenden Strom zu kompensieren, was zu einer nahezu totalen Reflexion führt. Deshalb glänzt das Metall so.
- Diffuse Reflexion tritt auf, wenn eine Oberfläche rau ist. Ihre Größe muss die Wellenlänge der einfallenden Strahlung überschreiten. Es kann jedoch vorkommen, dass kurzwellige violette Strahlung gestreut wird, während langwellige rote Strahlung perfekt reflektiert wird.
- Interne Reflexion. Fällt Licht von einem dichteren Medium in ein dünneres (z. B. von Wasser in Luft), dann wird bei einem bestimmten Winkel der gesamte Strahl zurückreflektiert. Das Gesetz der Totalreflexion bezieht sich auf den Unterschied der Brechungsindizes von Licht in einem Medium. Seine Formel wird wie folgt ausgedrückt:
- sin j=n2 / n1
wobei j der Winkel ist, bei dem Totalreflexion auftritt, und n2 und n1 die Brechungsindizes der beiden sind media.
Was und wann wird reflektiert?
Neben Schulunterricht und langweiligen Aufgaben lässt sich auch in anderen Fällen das Reflexionsgesetz beobachten, dessen Formel wir etwas höher angegeben haben:
- Wenn Schallwellen von festen Oberflächen abprallen, prallen sie als Echo zurück. Aufgrund dieses Effekts klingen Kinderstimmen in einem geschlossenen Hof lauter als draußen. Flussufer. Auch ein leerer Raum unmittelbar nach der Renovierung hallt nach, und die danach aufgestellten Möbel absorbieren Luftschwingungen.
- Aufklärungsschiffe senden Ultraschallwellen vor sich aus, deren Reflexionsgeschwindigkeit zur Beurteilung der Bodentopographie verwendet werden kann.
- Funkwellen werden von Flugzeugen reflektiert, wodurch Sie ihren Standort in der Luft bestimmen können.
- Bei einer medizinischen Untersuchung wird Ultraschall von den Organgrenzen reflektiert und gibt Spezialisten die Möglichkeit, die Vorgänge im Inneren einer Person zu beurteilen, ohne Gewebe zu schneiden.
Spiegel und China
Denke aber nicht, dass Reflexion die neuste Erfindung ist. Als die Leute erfuhren, wie man reines Metall (Bronze) bekommt, wollten Frauen sofort wissen, wie sie aussehen.
Damit das Material besser reflektiert, wurde seine Oberfläche lange von Hand poliert. Und da man nur in eine Richtung der Bronzescheibe schauen konnte, war die andere mit einer Art Muster verziert.
Im alten China waren einige Meister in der Lage, Spiegel herzustellen, deren Geheimnis bis heute nicht gelöst wurde. Wenn ein Sonnenstrahl von der glatten Seite eines solchen Objekts auf eine weiße Wand oder ein Blatt Papier gerichtet wird, erscheint im Lichtkreis … das auf der Rückseite eingravierte Bild. Das Wesen dieses Phänomens konnte nicht einmal durch moderne Forschungsmethoden erklärt werden. Zu erraten, wie das passiert, ist:
- Das Muster wird durchgedrückt, dann wird eine Seite geschliffen und der Unterschied in der Struktur des Metalls bleibt.
- Kupferschmelze wird in eine vorbereitete Schablone gegossen undEine dickere Metallschicht (bei der das Muster eine Wölbung aufweist) verfestigt sich in einer etwas anderen Form als ein dünnes Element. Dieser Unterschied bleibt auch nach dem Polieren bestehen.
- Die glatte Seite des Spiegels ist mit Säure geätzt. Nach der Verarbeitung ist der Farbunterschied nicht wahrnehmbar, aber die Intensität des reflektierten Bildes ist bei hellem Sonnenlicht unterschiedlich.
- Das Muster wird mit einer anderen Kupferqualität auf den Spiegelteil des Objekts aufgetragen.
- Das Bild wird auf der Rückseite des Spiegels ausgeschnitten, wenn die Vorderseite bereits etwas abgeschliffen ist. Druck wirkt auf beide Teile des Objekts. Die Spiegelseite ist gleichsam mit einer Reihe von Mikrowölbungen bedeckt, die dem Muster entsprechen. Ein weiteres Schleifen beendet die Arbeit und verleiht den entstandenen Unebenheiten und Tälern ein glatteres Aussehen.
Es ist schwer zu glauben, dass es im Zeit alter der Atomspektroskopie und der Röntgenforschung der Materie noch Rätsel gibt, die mit der Reflexion zusammenhängen, aber Fakten sind hartnäckige Dinge.
