Отражение в воде
Отражение в трёх сферах
Отражение света - взаимодействие электромагнитных волн с поверхностью.
История[]
До создания зеркал люди могли наблюдать отражение света в воде, на поверхности льда или крупных кристаллов. Первые зеркала использовали, чтобы следить за собственной внешностью. Это были полированные металлические пластины из бронзы, меди, серебра или золота.
Впервые закон отражения упоминается в «Катоптрике» Евклида, датируемой примерно 300 до н. э.
С появлением листового стекла бытовое применение зеркал быстро расширилось, но главное - они стали играть возрастающую роль в технике, в экспериментальной оптике. Такие современные научные приборы, как телескоп, лазер, микроскоп, различные промышленные механизмы требуют создания разнообразных по техническим характеристикам зеркал.
Законы отражения. Формулы Френеля[]
Закон отражения света устанавливает изменение направления хода светового луча в результате встречи с отражающей (зеркальной) поверхностью. Падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с нормалью к отражающей поверхности в точке падения, и эта нормаль делит угол между лучами на две равные части. Широко распространённая, но менее точная формулировка "угол падения равен углу отражения" не указывает точное направление отражения луча:
Этот закон является следствием применения принципа Ферма к отражающей поверхности и, как и все законы геометрической оптики, выводится из волновой оптики. Закон справедлив не только для идеально отражающих поверхностей, но и для границы двух сред, частично отражающей свет. В этом случае, равно как и закон преломления света, он ничего не утверждает об интенсивности отражённого света.
Виды отражения[]
Отражение света может быть зеркальным (т.е. таким, как наблюдается при использовании зеркал) или диффузным (в этом случае при отражении не сохраняется путь лучей от объекта, а только энергетическая составляющая светового потока) в зависимости от природы поверхности.
Зеркальное отражение[]
Отражение в зеркале
Зе́ркало — гладкая поверхность, способная достаточно чётко отражать изображения. Наиболее известный пример — плоское зеркало.
Полное внутреннее отражение[]
Отражение рыбки Black triggerfish из-под воды, в поверхности раздела вода-воздух
- Полное внутреннее отражение электромагнитных волн — внутреннее отражение, при условии, что угол падения превосходит некоторый критический угол. При этом падающая волна отражается полностью, и значение коэффициента отражения превосходит его самые большие значения для полированных поверхностей. К тому же, коэффициент отражения при полном внутреннем отражении не зависит от длины волны.
- Неполное внутреннее отражение электромагнитных волн — внутреннее отражение, при условии, что угол падения меньше критического угла. В этом случае луч раздваивается на преломлённый и отражённый.
Этот оптический феномен наблюдается для лучей широкого спектра электромагнитного излучения включая и спектр Рентгеновских лучей.
В рамках геометрической оптики объяснение явления тривиально: опираясь на закон Снелла и учитывая, что угол преломления не может превышать 90°, получаем, что при угле падения, синус которого больше отношения меньшего коэффициента преломления к большему коэффициенту, электромагнитная волна должна полностью отражаться в первую среду.
Диффузное рассеяние света[]
Вид солнца при диффузном рассеяниии лучей атмомферой
Диффузное рассеяние света образуется после того, как он рассеян на молекулах, твёрдых частицах в атмосфере или при отражении от поверхностей имеющих различные неровности, хаотическую шероховатость с величиной больше длины волны. При этом имеет место отраженние (рассеянное) под разными углами падающих лучей света.
Смотри также[]
- Отражение
- Отражение (физика)