REFLECTAREA LUMINII: ELEMENTE, LEGI ȘI APLICAȚII - FIZIC - 2025

Reflectarea luminii este fenomenul optic prin care o rază de lumină își schimbă direcția și se reflectă când lovește suprafața de separare a două medii, fără a putea să traverseze suprafața menționată.

Este un fenomen de bază care apare în natură și care a fost deja studiat în Grecia clasică. Cu toate acestea, legile care reglementează reflectarea luminii nu au fost enunțate decât până în secolul al XVII-lea. Omul de știință olandez W. Snell a definit legile atât de reflecție cât și de refracție. În acest fel, aceste legi au fost numite Legile lui Snell.

Reflectarea luminii în apă. Pixabay

Reflecția în sine este un fenomen general care afectează toate undele, deși cazul luminii este cel mai reprezentativ. De fiecare dată când lumina cade pe un corp, apare o reflecție. În funcție de ce culori ale spectrului se absoarbe corpul și care sunt cele pe care le reflectă, vedem corpul unei culori sau alteia.

Reflectarea este prezentă și în viața noastră de zi cu zi în chestiuni la fel de cotidiene precum formarea imaginilor în oglinzi. Aceste imagini pot fi explicate din legile reflecției. Poate fi observat și în imaginile reflectate pe suprafața apei, deși în acest caz apare și fenomenul de refracție.

element

Atunci când studiați reflectarea luminii, trebuie luate în considerare următoarele elemente: lumina, cele două medii, suprafața de separare a mediei, raza incidentă, raza reflectată și suprafața normală de separare. .

În fizică, termenul lumină include întregul câmp de radiații inclus în spectrul electromagnetic, termenul de lumină vizibilă fiind rezervat părții din spectrul pe care îl percepe ochiul uman.

În reflecție, trebuie să se distingă două mijloace. Primul este mediul prin care trece valul. A doua fie nu o traversează, fie dacă o face, se produce refracția valului. Între cele două media este ceea ce se numește separare media.

Normala este o linie perpendiculară pe planul de separare a suportului. Raza incidentă se numește fasciculul de lumină care ajunge pe suprafața de separare prin primul mediu. La rândul său, raza reflectată este cea care se reflectă după ce raza incidentă se ciocnește cu această suprafață.

Legile reflecției

Deși Euclid a fost primul care a publicat legi de reflecție în secolul al III-lea î.Hr., adevărul este că a fost în 1621, cu astronomul și matematicianul olandez Willebrord Snell van Royen, când au fost stabilite actele actuale de reflecție și refracție. .

Cele două legi ale reflecției sunt discutate mai jos.

Prima lege

Prima lege este rezumată în următoarea afirmație: raza incidentă, cea normală (sau perpendiculară pe plan) și raza reflectată sunt în același plan al spațiului.

Unghiuri de reflectare a luminii. Nu a fost furnizat niciun autor care poate fi citit de mașină. Arvelius și-a asumat (bazat pe revendicări de copyright)

A doua lege

A doua lege a reflecției afirmă că unghiul de reflecție este exact același cu unghiul de incidență.

Principiul lui Fermat

Atât cele două legi anterioare ale reflecției, cât și legile refracției pot fi deduse din principiul lui Fermat. Acest principiu afirmă că calea pe care o rază de lumină o parcurge între două locuri în spațiu este întotdeauna cea care necesită cel mai scurt timp posibil.

Reflecția internă totală a luminii

Reflectarea internă totală a luminii are loc atunci când lumina întâlnește un mediu cu un indice de refracție, n ₂ , mai mic decât cel al mediului în care se găsește, n ₁ . În acest caz, lumina nu poate trece prin suprafața de separare a ambelor medii și este reflectată complet.

Desigur, acest lucru se întâmplă doar pentru unghiurile de incidență mai mari decât cele numite unghiul critic.

Reflecția internă totală este cauza scânteilor care pot fi văzute într-un diamant tăiat.

Tipuri de reflecție

Reflexia poate fi de mai multe tipuri: speculară, difuză sau mixtă. Dacă un tip de reflecție sau altul are loc va depinde în principal de tipul de suprafață din calea sa.

Reflecție speculară

Când lumina cade pe o suprafață netedă, lustruită, are loc o reflecție speculară.

Reflecția difuză

În schimb, atunci când lumina cade pe o suprafață nepoluată, reflectarea are loc în toate direcțiile din spațiu. Se spune, atunci, că a avut loc o reflecție difuză.

Mariacasandra

Reflecție mixtă

După cum sugerează și numele său, reflecția mixtă are loc atunci când apare o combinație dintre cele două anterioare.

Aplicații

Reflectarea luminii are aplicații diferite. Astfel, de exemplu, fenomenul de reflectare totală este utilizat în ceea ce este cunoscut sub numele de prisma Porro, care este utilizat la fabricarea binoclului.

Reflexia totală este de asemenea folosită pentru propagarea luminii în cablurile cu fibră optică. Astfel, dacă aveți o conexiune la internet cu fibră optică în casa dvs., ar trebui să știți că o parte din responsabilitatea de a vă bucura se datorează reflectării totale a luminii.

reflexiei

Retroreflexia este o aplicație de reflectare a luminii, constând în reflectarea luminii înapoi spre origine sau sursă, indiferent de unghiul său de incidență. Pentru a realiza acest lucru, se utilizează suprafețe reflectorizante plate.

O aplicație specifică de retroreflexie este în semnele de circulație. Acest lucru permite ca lumina de la faruri să fie reflectată direct în direcția de origine. Astfel, semnalul apare îmbunătățit, astfel încât șoferul primește avertizarea pericolului.

Experiment

Fenomenul de reflectare a luminii poate fi verificat cu unele experimente simple acasă, precum cel pe care îl propunem mai jos. Puteți face acest lucru acasă, fără niciun risc și să vedeți cum este fizica la îndemână.

Reflecția internă totală a experimentului ușor

Pentru a realiza acest experiment aveți nevoie doar de un pahar, apă, lapte și un indicator laser.

Mai întâi, umpleți paharul cu apă, apoi adăugați câteva picături de lapte. Odată făcut acest lucru, indicatorul laser este îndreptat către geamul sub nivelul apei. În acest fel, fasciculul luminos de la indicatorul va trece prin apă și va fi reflectat pe suprafața apei cu aerul.

Mai mult, datorită picăturilor de lapte dizolvate în apă, este posibil să urmăriți calea completă a undei de lumină și să observați perfect atât raza incidentă cât și raza reflectată. În orice caz, idealul este să efectuați experimentul într-o cameră cu puțină lumină pentru a aprecia mai bine modelul undei reflectate.

cauze

După cum am explicat anterior, acest fenomen are loc numai atunci când lumina trece de la un mediu cu un indice de refracție mai mare la unul cu un indice mai mic. În același mod, pentru ca acest lucru să se întâmple, lumina trebuie să afecteze separarea mediilor cu un unghi mai mare decât așa-numitul unghi critic.

concluzie

Reflectarea luminii este un fenomen natural care ne însoțește zilnic în viața noastră. Aceasta este așa, într-o asemenea măsură, că percepem culorile datorită acesteia. Există dovezi ale studiului său în Grecia clasică, deși abia în secolul al XVII-lea cu Snell au început să fie definite regulile care o guvernează.

În prezent, aplicațiile sale sunt multe și variate. Unii, cu siguranță că nu le-ai fi imaginat și sunt implicați în procese atât de neașteptate precum transmiterea informațiilor prin cabluri cu fibră optică.

Nu numai fizica este în tot ceea ce ne înconjoară, lumina ne însoțește, de asemenea, inseparabil în descoperirea realității noastre. Nu în zadar, datorită ei percepem lumea din jurul nostru.

Referințe

1. Lumina (nd). În Wikipedia. Preluat pe 27 februarie 2019, de pe en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fizica: natura lucrurilor. Mexic DF: International Thomson Editores.
3. Reflecție internă totală (nd). Pe Wikipedia. Preluat pe 28 februarie 2019, de pe en.wikipedia.org.
4. Lumina (nd). Pe Wikipedia. Preluat la 1 martie 2019, de pe en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Teoria reflectării, a undelor electromagnetice și a particulelor. Springer.