Відображення (фізика), virtual laboratory wiki, fandom powered by wikia

Відображення - фізичний процес взаємодії хвиль або частинок з поверхнею, зміна напрямку хвильового фронту на кордоні двох середовищ з різними оптичними властивостями в якому хвильовий фронт повертається в середу, з якої він прийшов.

Історія Правити

Вперше закон відображення згадується в «Катоптриці» Евкліда. датується приблизно 300 до н. е.

Закони відбивання. Формули Френеля Правити

Закон відбиття світла - встановлює зміна напрямку ходу світлового променя в результаті зустрічі з відображає (дзеркальної) поверхнею: падаючий і відбитий промені лежать в одній площині з нормаллю до поверхні, що відбиває в точці падіння, і ця нормаль ділить кут між променями на дві рівні частини. Широко поширена, але менш точне формулювання «кут падіння дорівнює куту відбиття» не вказує точний напрям відображення променя. Проте, виглядає це наступним чином:

Цей закон є наслідком застосування принципу Ферма до поверхні, що відбиває і, як і всі закони геометричній оптики, виводиться з хвильової оптики. Закон справедливий не тільки для ідеально відбивають, а й для кордону двох середовищ, частково відбиває світло. В цьому випадку, так само як і закон заломлення світла. він нічого не стверджує про інтенсивність відбитого світла.

Механізм відображення Правити

При попаданні електромагнітної хвилі на провідну поверхню виникають коливання електронів з частотою падаючого випромінювання, що створює на поверхні струм, електромагнітне поле якого прагне компенсувати цей вплив, що призводить до практично повного відбиття світла.

Хвилі, які падають на діелектрик викликають малі коливання діелектричної поляризації в окремих атомах, в результаті чого кожна частинка випромінює вторинні хвилі (як антена-диполь).

Види відображення Правити

Віддзеркалення світла може бути дзеркальним (тобто таким, як спостерігається при використанні дзеркал) або дифузним (в цьому випадку при відображенні не зберігається шлях променів від об'єкта, а тільки енергетична складова світлового потоку) в залежності від природи поверхні.

Дзеркальне О. с. відрізняє певний зв'язок положень падаючого і відбитого променів: 1) відбитий промінь лежить в площині, що проходить через падаючий промінь і нормаль до поверхні, що відбиває; 2) кут відбиття дорівнює куту падіння j. Інтенсивність відбитого світла (що характеризується відображення коефіцієнтом) залежить від j і поляризації падаючого пучка променів (див. Поляризація світла), а також від співвідношення заломлення показників n2 і n1 2-й і 1-го середовищ. Кількісно цю залежність (для середовища, що відображає - діелектрика) виражають формули Френеля. З них, зокрема, випливає, що при падінні світла по нормалі до поверхні коефіцієнт відображення не залежить від поляризації падаючого пучка і дорівнює

У дуже важливому окремому випадку нормального падіння з повітря або скла на кордон їх розділу (nвозд "1,0; Nст = 1,5) він становить" 4%.

Характер поляризації відбитого світла змінюється зі зміною j і різний для компонент падаючого світла, поляризованих паралельно (р-компонента) і перпендикулярно (s-компонента) площині падіння. Під площиною поляризації при цьому розуміється, як зазвичай, площина коливань електричного вектора світлової хвилі. При кутах j, рівних так званому кутку Брюстера (див. Брюстера закон), відбите світло стає повністю поляризованим перпендикулярно площині падіння (р-складова падаючого світла повністю заломлюється в відображатиме середовище; якщо це середовище сильно поглинає світло, то заломлена р-складова проходить в середовищі дуже малий шлях). Цю особливість дзеркального О. с. використовують в ряді поляризаційних приладів. При j, великих кута Брюстера, коефіцієнт відображення від діелектриків зростає зі збільшенням j, прагнучи в межі до 1, незалежно від поляризації падаючого світла. При дзеркальному О. с. як випливає з формул Френеля, фаза відбитого світла в загальному випадку стрибкоподібно змінюється. Якщо j = 0 (світло падає нормально до кордону розділу), то при n2> n1 фаза відбитої хвилі зсувається на p, при n2

Поглинання в відбиває середовищі призводить до відсутності кута Брюстера і більш високим (в порівнянні з діелектриками) значень коефіцієнта відбиття - навіть при нормальному падінні він може перевищувати 90% (саме цим пояснюється широке застосування гладких металевих і металізованих поверхонь в дзеркалах) .Отлічаются і поляризаційні характеристики відбитих від поглинаючого середовища світлових хвиль (внаслідок інших зрушень фаз р- і s-складових падаючих хвиль). Характер поляризації відбитого світла настільки чутливий до параметрів середовища, що відображає, що на цьому явищі засновані численні оптичні методи дослідження металів (див. Магнітооптика, металооптика).

Дифузне О. с. - його розсіювання нерівною поверхнею 2-й середовища по всіх можливих напрямах. Просторовий розподіл відбитого потоку випромінювання і його інтенсивність різні в різних конкретних випадках і визначаються співвідношенням між l і розмірами нерівностей, розподілом нерівностей по поверхні, умовами освітлення, властивостями середовища, що відображає. Граничний, строго не виконується в природі випадок просторового розподілу дифузно відбитого світла описується Ламберта законом. Дифузне О. с. спостерігається також від середовищ, внутрішня структура яких неоднорідна, що призводить до розсіювання світла в обсязі середовища і повернення частини його в 1-ю середу. Закономірності дифузного О. с. від таких середовищ визначаються характером процесів однократного і багаторазового розсіювання світла в них. І поглинання, і розсіяння світла можуть виявляти сильну залежність від l. Результатом цього є зміна спектрального складу дифузно відбитого світла, що (при освітленні білим світлом) візуально сприймається як забарвлення тіл.

Повне внутрішнє віддзеркалення Правити

При збільшенні кута падіння, кут заломлення теж збільшується, при цьому інтенсивність відбитого променя зростає, а переломленого - падає (їх сума дорівнює інтенсивності падаючого променя). При якомусь значенні кут, інтенсивність переломленого променя стане рівною нулю, весь світ відіб'ється. При подальшому збільшенні кута переломленого променя не буде, відбувається повне відображення світла.

Значення критичного кута падіння, при якому починається повне відображення знайдемо, покладемо в законі заломлення, тоді, значить: