Aujourd'hui, nous allons parler de la loi de réflexion de la lumière. Nous mettrons également en évidence la partie de l'optique linéaire à laquelle ce phénomène s'applique.
École et lumière
Les enfants entrent en CP avec impatience. Ils s'intéressent à ce que signifie étudier, ils sont captivés par l'agitation des manuels et des cahiers. Mais la discipline est une chose stricte. Oui, et les lois psychologiques d'un groupe fermé d'enfants sont assez cruelles. Par conséquent, les élèves plus âgés n'associent à l'école qu'une réticence à s'y rendre. Cependant, avec une approche créative de la connaissance elle-même, vous pouvez changer votre façon de voir le monde des leçons et des journaux. Aujourd'hui, nous allons parler d'un concept important de l'optique. La classe de physique 8 donne à ce phénomène les lois de la réfraction et de la réflexion de la lumière.
Vague et lumière
Aussi étrange que cela puisse paraître, la lumière est une onde. « Quelles mers ? se demanderont les élèves. Et nous répondrons: « En électromagnétique ». Ce système complexe commence par un objet chargé en mouvement. Au sens littéral du terme. Si l'expérimentateur électrise un morceau d'ambre et court rapidement avec, alors, au cours du mouvement, un champ électromagnétique très faible et très court apparaîtra. La source des grands champs qui imprègnent l'univers entier se trouve danssurtout des étoiles. Le Soleil est aussi un objet avec une charge non nulle, donc la Terre «baigne» littéralement dans les particules et les champs électromagnétiques créés par elle. Et la lumière est un quantum du champ électromagnétique, ce qui signifie que la loi de la réflexion peut lui être appliquée.
Réflexion, réfraction, absorption
Alors, quelle est l'essence de la loi ? Dans ce qui suit:
- Si un faisceau de lumière tombe sur une surface lisse, alors lui, la normale à la surface au point d'incidence et la lumière réfléchie se trouvent dans le même plan.
- L'angle d'inclinaison du faisceau incident par rapport à la normale est égal à l'angle d'inclinaison de la lumière réfléchie.
Parfois, les écoliers sont effrayés par le mot incompréhensible "normal". Mais ce n'est pas terrible du tout. C'est juste une perpendiculaire à un point donné de la surface. Et la normale est le plus souvent une ligne imaginaire, il faut y penser pour résoudre le problème.
L'angle d'incidence est égal à l'angle de réflexion
Dans quelle mesure cette formulation de la loi de réflexion de la lumière est-elle nocive ? La 8e année réduit souvent le nombre de mots dans les règles de l'école afin de mieux s'en souvenir. Mais même l'optique linéaire est un sujet dans lequel le vecteur d'action et de propagation compte. C'est-à-dire que non seulement les angles mutuels des faisceaux lumineux sont importants, mais également la direction de leur propagation. Dans ce cas, il ne faut pas oublier que pour l'image incidente, réfléchie et la normale à la surface, il n'y a qu'un seul plan au point d'incidence.
Types de réflexion
Il semblerait que cette règle ne puisse pas être plus simple. Mais ici il y a quelques particularités:
- Rencontre avec un diélectrique, la lumière provoque des oscillations dans ses atomespolarisation diélectrique. Ceci conduit au fait que chaque point du milieu devient une source secondaire d'ondes. Lorsqu'ils sont combinés, ils génèrent une lumière réfléchie, réfractée et diffuse.
- Lorsqu'un rayonnement électromagnétique frappe un matériau conducteur, il fait osciller les électrons. Le matériau a tendance à compenser le courant résultant, ce qui se traduit par une réflexion quasi totale. C'est pourquoi le métal est si brillant.
- La réflexion diffuse se produit lorsqu'une surface présente une rugosité. Leur taille doit dépasser la longueur d'onde du rayonnement incident. Cependant, une situation peut survenir dans laquelle le rayonnement violet à courte longueur d'onde est diffusé, tandis que le rayonnement rouge à grande longueur d'onde est parfaitement réfléchi.
- Réflexion interne. Si la lumière tombe d'un milieu plus dense dans un milieu plus raréfié (par exemple, de l'eau vers l'air), alors à un certain angle, le faisceau entier est réfléchi. La loi de la réflexion totale est liée à la différence des indices de réfraction de la lumière dans un milieu. Sa formule s'exprime comme suit:
- sin j=n2 / n1
où j est l'angle auquel se produit la réflexion interne totale, et n2 et n1 sont les indices de réfraction des deux média.
Qu'est-ce qui est reflété et quand ?
En plus des leçons scolaires et des tâches ennuyeuses, la loi de la réflexion, dont nous avons donné la formule un peu plus haut, peut être observée dans d'autres cas:
- Lorsque les ondes sonores rebondissent sur des surfaces solides, elles rebondissent en écho. C'est à cause de cet effet que les voix des enfants sonnent plus fort dans une cour fermée qu'à l'extérieur.berge de rivière. Une pièce vide immédiatement après la rénovation résonne également, et les meubles qui y sont placés ensuite absorbent les vibrations de l'air.
- Les navires de reconnaissance lancent devant eux des ondes ultrasonores dont la vitesse de réflexion peut être utilisée pour juger de la topographie du fond.
- Les ondes radio sont réfléchies par les avions, ce qui vous permet de déterminer leur emplacement dans les airs.
- Lors d'un examen médical, l'échographie se reflète à partir du bord des organes et donne aux spécialistes la possibilité de juger les processus qui se produisent à l'intérieur d'une personne sans couper les tissus.
Miroir et Chine
Cependant, ne pensez pas que la réflexion soit la dernière invention. Dès que les gens ont appris à obtenir du métal pur (bronze), les femmes ont immédiatement voulu savoir à quoi elles ressemblaient.
Pour mieux refléter la matière, sa surface a été longuement polie à la main. Et comme il n'était possible de regarder que dans une direction du disque de bronze, l'autre était décorée d'une sorte de motif.
Dans la Chine ancienne, certains maîtres étaient capables de fabriquer des miroirs, dont le mystère n'a pas été résolu jusqu'à présent. Si un rayon de soleil du côté lisse d'un tel objet est dirigé vers un mur blanc ou une feuille de papier, alors dans le cercle de lumière … l'image gravée au verso apparaîtra. L'essence de ce phénomène ne pouvait pas être expliquée même par les méthodes de recherche modernes. Devinez comment cela se produit:
- Le motif est enfoncé, puis un côté est meulé et la différence dans la structure du métal demeure.
- Le cuivre fondu est versé dans un gabarit préparé à l'avance, etune couche de métal plus épaisse (où le motif a un renflement) se solidifie dans une forme légèrement différente d'un élément mince. Cette différence persiste même après le polissage.
- Le côté lisse du miroir est gravé à l'acide. Après le traitement, la différence de couleur n'est pas perceptible, mais l'intensité de l'image réfléchie est différente en plein soleil.
- Le motif est appliqué sur la partie miroir de l'objet avec une qualité de cuivre différente.
- L'image est découpée au dos du miroir lorsque le devant a déjà été poncé dans une certaine mesure. La pression agit sur les deux parties de l'objet. Le côté miroir est recouvert, pour ainsi dire, d'une série de micro-renflements qui correspondent au motif. Un autre ponçage termine le travail, donnant aux bosses et aux vallées créées un aspect plus lisse.
Il est difficile de croire qu'à l'ère de la spectroscopie atomique et de la recherche par rayons X sur la matière, il existe encore des mystères liés à la réflexion, mais les faits sont des choses têtues.
