віддзеркалення світла

Коли світловий промінь падає на межу поділу двох середовищ, відбувається віддзеркалення світла: промінь змінює напрямок свого ходу і повертається в вихідне середовище.

На рис. 4.2 зображені падаючий промінь AO, відбитий промінь OB, а також перпендикуляр OC, проведений до поверхні, що відбиває KL в точці падіння O.

Мал. 4.2. закон відображення

Кут AOC називається кутом падіння. Зверніть увагу і запам'ятайте: кут падіння відраховується від перпендикуляра до поверхні, що відбиває, а не від самої поверхні! Точно так же кут відображення це кут BOC, утворений відбитим променем і перпендикуляром до поверхні.

4.2.1 Закону відображення

Зараз ми сформулюємо один з найдавніших законів фізики. Він був відомий грекам ще в античності!

1) Падаючий промінь, відбитий промінь і перпендикуляр до поверхні, що відбиває, проведений в точці падіння, лежать в одній площині.

2) Кут відбиття дорівнює куту падіння.

Таким чином, \ AOC = \ BOC, що і показано на рис. 4.2.

Закон відображення має одне просте, але дуже важливе геометричне слідство. Давайте подивимося на рис. 4.3. Нехай з точки A виходить світловий промінь. Побудуємо точку A 0. симетричну точці A відносно поверхні, що відбиває KL.

Мал. 4.3. Відбитий промінь виходить з точки A 0

З симетрії точок A і A 0 ясно, що \ AOK = \ A 0 OK. Крім того, \ AOK + \ AOC = 90. Тому \ A 0 OB = 2 (\ AOK + \ AOC) = 180. і, отже, точки A 0. O і B лежать на одній прямій! Відбитий промінь OB як би виходить з точки A 0. симетричною точці A

щодо відбиває. Даний факт нам надзвичайно знадобиться в найближчий час.

Закон відображення описує хід окремих світлових променів вузьких пучків світла. Але в багатьох випадках пучок є досить широким, тобто складається з безлічі паралельних променів. Картина відображення широкого пучка світла буде залежати від властивостей поверхні, що відбиває.

Якщо поверхня є нерівною, то після відображення паралельність променів порушиться. Як приклад на рис. 4.4 показано відображення від хвилеподібною поверхні. Відбиті промені, як бачимо, йдуть в самих різних напрямках.

Мал. 4.4. Відображення від хвилеподібною поверхні

Але що значить ¾неровная¿ поверхню? Які поверхні є ¾ровнимі¿? Відповідь така: поверхня вважається нерівній, якщо розміри її нерівностей не менше довжини світлових хвиль. Так, на рис. 4.4 характерний розмір нерівностей на кілька порядків перевищує величину довжин хвиль видимого світла.

Поверхня з мікроскопічними нерівностями, порівнянними з довжинами хвиль видимого світла, називається матовою. В результаті відображення паралельного пучка від матової поверхні виходить розсіяне світло промені такого світла йдуть куди було можливо 3. Само відображення від матової поверхні називається тому розсіяним або дифузним 4.

Якщо ж розмір нерівностей поверхні менше довжини світлової хвилі, то така поверхня називається дзеркальною. При відображенні від дзеркальної поверхні паралельність пучка зберігається: відбиті промені також йдуть паралельно (рис. 4.5).

Мал. 4.5. Відображення від дзеркальної поверхні

Приблизно дзеркальної є гладка поверхня води, скла або відполірованого металу. Відображення від дзеркальної поверхні називається відповідно дзеркальним. Нас буде цікавити простий, але важливий окремий випадок дзеркального відображення відображення в плоскому дзеркалі.

4.2.2 Плоске дзеркало

Плоске дзеркало це частина площини, дзеркально відбиває світло. Плоске дзеркало звична річ; таких дзеркал кілька в вашому домі. Але тепер ми зможемо розібратися, чому, дивлячись у дзеркало, ви бачите в ньому відображення себе і знаходяться поруч з вами предметів.

Точкове джерело світла S на рис. 4.6 випускає промені в різних напрямках; давайте візьмемо два близьких променя, що падають на плоске дзеркало. Ми вже знаємо, що відбиті промені

3 Саме тому ми бачимо навколишні предмети: вони відображають розсіяне світло, який ми і спостерігаємо з будь-якого ракурсу.

4 Латинське слово di usio якраз і означає поширення, розтікання, розсіювання.

підуть так, ніби вони виходять з точки S 0. сіммметрічной точці S відносно площини дзеркала.

Мал. 4.6. Зображення джерела світла у плоскому дзеркалі

Найцікавіше починається, коли розходяться відбиті промені потрапляють до нас в око. Особливість нашої свідомості полягає в тому, що мозок добудовує розходиться пучок, продовжуючи його за дзеркало до перетину в точці S 0. Нам здається, що відбиті промені виходять з точки S 0 ми бачимо там світилася!

Ця точка служить зображенням джерела світла S. Звичайно, в реальності нічого за дзеркалом не світиться, ніяка енергія Там не зосереджена це ілюзія, обман зору, породження нашої свідомості. Тому точка S 0 називається уявним зображенням джерела S. У точці S 0 перетинаються не власними світлові промені, а їх уявні продовження ¾в зазеркалье¿.

Ясно, що зображення S 0 існуватиме незалежно від розмірів дзеркала і від того, чи знаходиться джерело безпосередньо над дзеркалом чи ні (рис. 4.7). Важливо тільки, щоб відбиті від дзеркала промені потрапляли в око а вже очей сам сформує зображення джерела.

Мал. 4.7. Співрозмовник не над дзеркалом: зображення є однаково

Від розташування джерела і розмірів дзеркала залежить область бачення просторова область, з якої видно зображення джерела. Область бачення задається краями K і L дзеркала KL. Побудова області бачення зображення S 0 ясно з рис. 4.8; шукана область бачення виділена сірим фоном.

Мал. 4.8. Область бачення зображення джерела S

Як побудувати зображення довільного предмета в плоскому дзеркалі? Для цього достатньо знайти зображення кожної точки цього предмета. Але ми знаємо, що зображення точки симетрично самій точці щодо дзеркала. Отже, зображення предмета в плоскому дзеркалі симетрично предмету відносно площини дзеркала (рис. 4.9).

Мал. 4.9. Зображення предмета AB в плоскому дзеркалі

Розташування предмета щодо дзеркала і розміри самого дзеркала не впливають на зображення (рис. 4.10).