Kai kuriuos fizikos dėsnius sunku įsivaizduoti be vaizdinių priemonių. Tai netaikoma įprastai šviesai, krintančiai ant įvairių objektų. Taigi, ties riba, skiriančia dvi terpes, pasikeičia šviesos spindulių kryptis, jei ši riba yra daug didesnė už bangos ilgį. Šiuo atveju šviesos atspindys įvyksta, kai dalis jos energijos grįžta į pirmąją terpę. Jei dalis spindulių prasiskverbia į kitą terpę, tada jie lūžta. Fizikoje šviesos energijos srautas, patekęs į dviejų skirtingų terpių ribą, vadinamas krintančiu, o iš jo grįžtantis į pirmąją terpę – atspindėtas. Būtent šių spindulių tarpusavio išsidėstymas lemia šviesos atspindžio ir lūžio dėsnius.
Sąlygos
Kampas tarp krintančio pluošto ir statmenos linijos į sąsają tarp dviejų terpių, atkurtos iki šviesos energijos srauto kritimo taško, vadinamas kritimo kampu. Yra dar vienas svarbus rodiklis. Tai yra atspindžio kampas. Jis atsiranda tarp atspindėto pluošto ir statmenos linijos, atkurtos iki jo kritimo taško. lengvas galiplisti tiesia linija tik vienalytėje terpėje. Skirtingos terpės skirtingai sugeria ir atspindi šviesos spinduliuotę. Atspindžio koeficientas yra reikšmė, apibūdinanti medžiagos atspindį. Tai rodo, kiek energijos, kurią šviesos spinduliuotė atneša į terpės paviršių, bus ta, kurią nuo jos nuneš atspindėta spinduliuotė. Šis koeficientas priklauso nuo daugelio veiksnių, vienas iš svarbiausių yra kritimo kampas ir spinduliuotės sudėtis. Visiškas šviesos atspindys atsiranda tada, kai ji patenka ant objektų ar medžiagų, turinčių atspindintį paviršių. Pavyzdžiui, tai atsitinka, kai spinduliai patenka į ploną sidabro ir skysto gyvsidabrio plėvelę, nusėdusią ant stiklo. Visiškas šviesos atspindys praktikoje yra gana įprastas.
Įstatymai
Šviesos atspindžio ir lūžio dėsnius Euklidas suformulavo III amžiuje prieš Kristų. pr. Kr e. Visi jie buvo nustatyti eksperimentiškai ir lengvai patvirtinami grynai geometriniu Huygens principu. Anot jo, bet kuris terpės taškas, kurį pasiekia perturbacija, yra antrinių bangų š altinis.
Pirmasis šviesos atspindžio dėsnis: krintantis ir atspindintis pluoštas, taip pat terpės sąsajai statmena linija, atkurta šviesos pluošto kritimo taške, yra toje pačioje plokštumoje. Plokščioji banga krenta ant atspindinčio paviršiaus, kurio bangų paviršiai yra juostelės.
Kitas dėsnis sako, kad šviesos atspindžio kampas yra lygus kritimo kampui. Taip yra todėl, kad jie yra vienas kitą statmenipusės. Remiantis trikampių lygybės principais, išplaukia, kad kritimo kampas yra lygus atspindžio kampui. Galima nesunkiai įrodyti, kad jie yra toje pačioje plokštumoje su statmena linija, atkurta į sąsają tarp terpės spindulio kritimo taške. Šie svarbiausi dėsniai galioja ir atvirkštinei šviesos eigai. Dėl energijos grįžtamumo spindulys, sklindantis atspindžio keliu, atsispindės incidento kelyje.
Atspindinčių kūnų savybės
Dauguma objektų atspindi tik ant jų krintantį šviesos spinduliuotę. Tačiau jie nėra šviesos š altinis. Gerai apšviesti kūnai puikiai matomi iš visų pusių, nes spinduliuotė nuo jų paviršiaus atsispindi ir išsisklaido įvairiomis kryptimis. Šis reiškinys vadinamas difuziniu (išsklaidytu) atspindžiu. Tai atsiranda, kai šviesa patenka į bet kokį šiurkštų paviršių. Norint nustatyti spindulio, atsispindėjusio nuo kūno, kelią jo kritimo taške, nubrėžiama plokštuma, kuri liečia paviršių. Tada jo atžvilgiu sukuriami spindulių kritimo ir atspindžio kampai.
Išsklaidytas atspindys
Tik dėl to, kad egzistuoja difuzinis (difuzinis) šviesos energijos atspindys, skiriame objektus, kurie negali skleisti šviesos. Bet koks kūnas mums bus visiškai nematomas, jei spindulių sklaida bus lygi nuliui.
Išsklaidytas šviesos energijos atspindys nesukelia diskomforto žmogaus akyse. Taip yra dėl to, kad ne visa šviesa grįžta į pradinę aplinką. Taigi nuo sniegoapie 85% spinduliuotės atsispindi, nuo b alto popieriaus - 75%, bet nuo juodo veliūro - tik 0,5%. Kai šviesa atsispindi nuo įvairių šiurkščių paviršių, spinduliai nukreipiami atsitiktinai vienas kito atžvilgiu. Priklausomai nuo to, kiek paviršiai atspindi šviesos spindulius, jie vadinami matiniais arba veidrodiniais. Tačiau šie terminai yra santykiniai. Tie patys paviršiai gali būti veidrodiniai ir matiniai esant skirtingam krintančios šviesos bangos ilgiui. Paviršius, kuris tolygiai išsklaido spindulius įvairiomis kryptimis, laikomas absoliučiai matiniu. Nors gamtoje tokių objektų praktiškai nėra, tačiau jiems labai artimas neglazūruotas porcelianas, sniegas, piešimo popierius.
Veidrodinis atspindys
Spekuliarinis šviesos spindulių atspindys skiriasi nuo kitų tipų tuo, kad kai energijos pluoštai tam tikru kampu krenta ant lygaus paviršiaus, jie atsispindi viena kryptimi. Šis reiškinys yra žinomas visiems, kurie kada nors naudojo veidrodį po šviesos spinduliais. Šiuo atveju tai yra atspindintis paviršius. Šiai kategorijai priklauso ir kitos įstaigos. Visi optiškai lygūs objektai gali būti priskiriami veidrodiniams (atspindintiems) paviršiams, jei ant jų esančių nehomogeniškumo ir nelygumų dydžiai yra mažesni nei 1 mikronas (neviršija šviesos bangos ilgio). Visiems tokiems paviršiams galioja šviesos atspindžio dėsniai.
Šviesos atspindys nuo skirtingų veidrodinių paviršių
Technologijoje dažnai naudojami veidrodžiai su lenktu atspindinčiu paviršiumi (sferiniai veidrodžiai). Tokie objektai yra kūnaisferinio segmento formos. Labai pažeidžiamas spindulių lygiagretumas, kai šviesa atsispindi nuo tokių paviršių. Yra dviejų tipų tokie veidrodžiai:
• įgaubtas - atspindi šviesą nuo vidinio rutulio segmento paviršiaus, jie vadinami renkančiais, nes lygiagretūs šviesos spinduliai atsispindėjus nuo jų surenkami viename taške;
• išgaubtas - atspindi šviesą nuo išorinio paviršiaus, o lygiagretūs spinduliai yra išsklaidyti į šonus, todėl išgaubti veidrodžiai vadinami sklaida.
Šviesos spindulių atspindėjimo parinktys
Beveik lygiagrečiai paviršiui krintantis spindulys jį paliečia tik šiek tiek, o tada atsispindi labai buku kampu. Tada jis tęsiasi labai žema trajektorija, kiek įmanoma arčiau paviršiaus. Beveik vertikaliai krentantis spindulys atsispindi smailiu kampu. Tokiu atveju jau atsispindėjusio pluošto kryptis bus artima krintančio pluošto keliui, o tai visiškai atitinka fizikinius dėsnius.
Šviesos lūžimas
Atspindys yra glaudžiai susijęs su kitais geometrinės optikos reiškiniais, tokiais kaip lūžis ir visiškas vidinis atspindys. Dažnai šviesa praeina per ribą tarp dviejų terpių. Šviesos lūžimas – tai optinės spinduliuotės krypties pasikeitimas. Jis atsiranda, kai jis pereina iš vienos terpės į kitą. Šviesos lūžis turi du modelius:
• pluoštas, einantis per ribą tarp terpės, yra plokštumoje, kuri eina per statmeną paviršiui ir krintantį spindulį;
•kritimo kampas ir lūžio kampas yra susiję.
Lūžį visada lydi šviesos atspindys. Atsispindėjusių ir lūžusių spindulių pluoštų energijų suma lygi krintančio pluošto energijai. Jų santykinis intensyvumas priklauso nuo šviesos poliarizacijos krintančio pluošto ir kritimo kampo. Daugelio optinių įrenginių struktūra pagrįsta šviesos lūžio dėsniais.
