Optiikka: fysiikka, luokka 8. Heijastuksen laki: kaava

2024 Kirjoittaja: Angel Austin | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-02 17:46

Tänään puhumme valon heijastuksen laista. Korostamme myös lineaarioptiikan osaa, jota tämä ilmiö koskee.

Koulu ja valo

Lapset menevät ensimmäiselle luokalle kärsimättömänä. He ovat kiinnostuneita siitä, mitä opiskelu tarkoittaa, he ovat vangittuina oppikirjojen ja muistikirjojen kanssa. Mutta kuri on tiukka asia. Kyllä, ja suljetun lapsiryhmän psykologiset lait ovat melko julmia. Siksi vanhemmat opiskelijat yhdistävät kouluun vain haluttomuuden mennä sinne. Luova lähestymistapa itse tietoon voi kuitenkin muuttaa tapaa, jolla katsot oppituntien ja päiväkirjojen maailmaa. Tänään puhumme yhdestä tärkeästä optiikkakonseptista. Fysiikan arvosana 8 antaa tämän ilmiön valon taittumisen ja heijastuksen laeiksi.

A alto ja valo

Niin oudolta kuin se kuulostaakin, valo on a alto. "Mitä meriä?" opiskelijat kysyvät. Ja me vastaamme: "Sähkömagneettisesti". Tämä monimutkainen järjestelmä alkaa liikkuvasta varautuneesta esineestä. Sanan kirjaimellisessa merkityksessä. Jos kokeilija sähköistää palan meripihkaa ja juoksee nopeasti sen mukana, liikkeen aikana syntyy erittäin heikko ja hyvin lyhyt sähkömagneettinen kenttä. Suurten kenttien lähde, jotka läpäisevät koko maailmankaikkeuden, ovat sisälläenimmäkseen tähtiä. Aurinko on myös esine, jolla on nollasta poikkeava varaus, joten maa kirjaimellisesti "kylpyy" sen luomissa hiukkasissa ja sähkömagneettisissa kentissä. Ja valo on sähkömagneettisen kentän kvantti, mikä tarkoittaa, että siihen voidaan soveltaa heijastuslakia.

Heijastus, taittuminen, absorptio

Joten, mikä on lain ydin? Seuraavassa:

1. Jos valonsäde putoaa tasaiselle pinnalle, niin se, pinnan normaali tulokohdassa ja heijastuva valo ovat samassa tasossa.
2. Tulevan säteen k altevuuskulma normaaliin nähden on yhtä suuri kuin heijastuneen valon k altevuuskulma.

Joskus koululaisia pelottaa käsittämätön sana "normaali". Mutta se ei ole ollenkaan kauheaa. Se on vain kohtisuora tiettyyn pinnan pisteeseen nähden. Ja normaali on useimmiten kuvitteellinen viiva, se on mietittävä ongelman ratkaisemiseksi.

Tulemiskulma on yhtä suuri kuin heijastuskulma

Kuinka haitallista tämä valon heijastuslain muotoilu on? 8. luokka vähentää usein sanojen määrää koulun säännöissä muistaakseen ne paremmin. Mutta jopa lineaarinen optiikka on aihe, jossa toiminta- ja etenemisvektorilla on merkitystä. Eli ei vain valonsäteiden keskinäiset kulmat ole tärkeitä, vaan myös niiden etenemissuunta. Tässä tapauksessa on tärkeää muistaa, että tapahtuman, heijastuneen kuvan ja pinnan normaalin kohdalla on vain yksi taso tulopisteessä.

Heijastustyypit

Näyttää siltä, että tämä sääntö ei voi olla yksinkertaisempi. Mutta tässä on joitain erikoisuuksia:

1. Tapaaminen eristeen kanssa aiheuttaa värähtelyjä sen atomeissadielektrinen polarisaatio. Tämä johtaa siihen, että jokaisesta väliaineen pisteestä tulee toissijainen a altojen lähde. Yhdistettynä ne tuottavat heijastuneen, taittuneen ja hajaantunutta valoa.
2. Kun sähkömagneettinen säteily osuu johtavaan materiaaliin, se saa elektronit värähtelemään. Materiaali pyrkii kompensoimaan syntyvää virtaa, mikä johtaa lähes täydelliseen heijastukseen. Siksi metalli on niin kiiltävää.
3. Hajaheijastusta tapahtuu, kun pinnalla on karheutta. Niiden koon tulee ylittää tulevan säteilyn aallonpituus. Voi kuitenkin syntyä tilanne, jossa lyhyta altoinen violetti säteily siroaa, kun taas pitkäa altoinen punainen säteily heijastuu täydellisesti.
4. Sisäinen heijastus. Jos valo putoaa tiheämmästä väliaineesta harvinaisempaan (esimerkiksi vedestä ilmaan), niin tietyssä kulmassa koko säde heijastuu takaisin. Kokonaisheijastuksen laki liittyy valon taitekertoimien eroon väliaineessa. Sen kaava ilmaistaan seuraavasti:

• sin j=n₂ / n₁

jossa j on kulma, jossa sisäinen kokonaisheijastus tapahtuu, ja n₂ ja n_{1 ovat näiden kahden taitekertoimet media.}

Mitä ja milloin näkyy?

Koulutuntien ja tylsien tehtävien lisäksi heijastuksen lakia, jonka kaavan olemme antaneet hieman korkeammalle, voidaan noudattaa muissakin tapauksissa:

1. Kun ääniaallot pomppaavat kiinteiltä pinnoilta, ne pomppaavat takaisin kaikuna. Tämän vaikutuksen ansiosta lasten äänet kuuluvat kovemmin suljetulla pihalla kuin ulkona.joen penkka. Myös heti remontin jälkeen tyhjä huone kaikuu, ja sinne jälkeenpäin laitetut huonekalut vaimentavat ilmavärähtelyä.
2. Tietustelualukset laukaisevat edellään ultraäänia altoja, joiden heijastusnopeuden perusteella voidaan arvioida pohjan topografia.
3. Radioaallot heijastuvat lentokoneista, minkä ansiosta voit määrittää niiden sijainnin ilmassa.
4. Lääkärintarkastuksessa ultraääni heijastuu elinten raj alta ja antaa asiantuntijoille mahdollisuuden arvioida ihmisen sisällä tapahtuvia prosesseja leikkaamatta kudosta.

Peili ja Kiina

Älä kuitenkaan usko, että heijastus on uusin keksintö. Heti kun ihmiset oppivat saamaan puhdasta metallia (pronssia), naiset halusivat heti tietää, miltä he näyttävät.

Materiaalin heijastamiseksi paremmin sen pintaa kiillotettiin käsin pitkään. Ja koska pronssikiekkoa oli mahdollista katsoa vain yhteen suuntaan, toinen oli koristeltu jollain kuviolla.

Muinaisessa Kiinassa jotkut mestarit pystyivät valmistamaan peilejä, joiden mysteeriä ei ole vielä ratkaistu. Jos auringonsäde tällaisen esineen sileältä puolelta suunnataan valkoiselle seinälle tai paperiarkille, niin valon ympyrässä … kääntöpuolelle kaiverrettu kuva tulee näkyviin. Tämän ilmiön olemusta ei voitu selittää edes nykyaikaisilla tutkimusmenetelmillä. Arvaamalla kuinka tämä tapahtuu:

1. Kuvio puristetaan läpi, sitten toinen puoli hiotaan ja metallin rakenteen ero säilyy.
2. Kuparisulat kaadetaan etukäteen valmistettuun malliin japaksumpi metallikerros (jossa kuviossa on pullistuma) jähmettyy hieman eri muotoon kuin ohut elementti. Tämä ero säilyy kiillotuksen jälkeenkin.
3. Peilin sileä puoli on syövytetty hapolla. Käsittelyn jälkeen väriero ei ole havaittavissa, mutta heijastuneen kuvan intensiteetti on erilainen kirkkaassa auringonvalossa.
4. Kuvio levitetään esineen peiliosaan eri laadulla kuparilla.
5. Kuva leikataan peilin takaa, kun etuosa on jo hiottu jossain määrin. Paine vaikuttaa kohteen molempiin osiin. Peilin puoli on peitetty ikään kuin sarjalla kuviota vastaavia mikropulloksia. Toinen hionta viimeistelee työn ja antaa syntyneille kuoppille ja laaksoille tasaisemman ilmeen.

On vaikea uskoa, että atomispektroskopian ja aineen röntgentutkimuksen aikakaudella heijastukseen liittyy edelleen mysteereitä, mutta tosiasiat ovat itsepäisiä asioita.