Hoje vamos falar sobre a lei da reflexão da luz. Também destacaremos a parte da ótica linear à qual esse fenômeno se aplica.
Escola e luz
As crianças vão para a primeira série impacientes. Eles estão interessados no que significa estudar, eles são capturados pela confusão com livros e cadernos. Mas a disciplina é uma coisa rígida. Sim, e as leis psicológicas de um grupo fechado de crianças são bastante cruéis. Portanto, os alunos mais velhos associam à escola apenas uma relutância em ir para lá. No entanto, com uma abordagem criativa do próprio conhecimento, você pode mudar a maneira como vê o mundo das aulas e dos diários. Hoje vamos falar sobre um importante conceito de óptica. A 8ª série de física dá esse fenômeno como as leis da refração e reflexão da luz.
Onda e luz
Por mais estranho que pareça, a luz é uma onda. "Que mares?" os alunos vão perguntar. E nós responderemos: “Em eletromagnética”. Este sistema complexo começa com um objeto carregado em movimento. No sentido literal da palavra. Se o experimentador eletrificar um pedaço de âmbar e correr rapidamente com ele, então, no processo de movimento, surgirá um campo eletromagnético muito fraco e muito curto. A fonte de grandes campos que permeiam todo o universo estão emprincipalmente estrelas. O Sol também é um objeto com carga diferente de zero, então a Terra literalmente “banha” nas partículas e campos eletromagnéticos criados por ela. E a luz é um quantum do campo eletromagnético, o que significa que a lei da reflexão pode ser aplicada a ela.
Reflexão, refração, absorção
Então, qual é a essência da lei? No seguinte:
- Se um feixe de luz incide sobre uma superfície lisa, então ele, a normal à superfície no ponto de incidência e a luz refletida estão no mesmo plano.
- O ângulo de inclinação do feixe incidente em relação à normal é igual ao ângulo de inclinação da luz refletida.
Às vezes os alunos ficam assustados com a palavra incompreensível "normal". Mas não é nada terrível. É apenas uma perpendicular a um determinado ponto na superfície. E a normal na maioria das vezes é uma linha imaginária, ela deve ser pensada para resolver o problema.
O ângulo de incidência é igual ao ângulo de reflexão
Quão prejudicial é esta formulação da lei de reflexão da luz? A 8ª série geralmente reduz o número de palavras nas regras da escola para melhor lembrá-las. Mas mesmo a ótica linear é um assunto em que o vetor de ação e propagação importa. Ou seja, não apenas os ângulos mútuos dos feixes de luz são importantes, mas também a direção de sua propagação. Neste caso, é importante não esquecer que para o incidente, imagem refletida e normal à superfície, há apenas um plano no ponto de incidência.
Tipos de reflexão
Parece que esta regra não pode ser mais simples. Mas aqui existem algumas peculiaridades:
- Encontro com um dielétrico, a luz causa oscilações em seus átomospolarização dielétrica. Isso leva ao fato de que cada ponto do meio se torna uma fonte secundária de ondas. Quando combinados, eles geram luz refletida, refratada e difusa.
- Quando a radiação eletromagnética atinge um material condutor, faz com que os elétrons oscilem. O material tende a compensar a corrente resultante, o que resulta em uma reflexão quase total. É por isso que o metal é tão brilhante.
- A reflexão difusa ocorre quando uma superfície tem rugosidade. Seu tamanho deve exceder o comprimento de onda da radiação incidente. No entanto, pode surgir uma situação em que a radiação violeta de comprimento de onda curto é espalhada, enquanto a radiação vermelha de comprimento de onda longo é perfeitamente refletida.
- Reflexão interna. Se a luz cai de um meio mais denso para um mais rarefeito (por exemplo, da água para o ar), então, em um certo ângulo, todo o feixe é refletido de volta. A lei da reflexão total está relacionada à diferença nos índices de refração da luz em um meio. Sua fórmula é expressa da seguinte forma:
- sen j=n2 / n1
onde j é o ângulo no qual ocorre a reflexão interna total, e n2 e n1 são os índices de refração dos dois mídia.
O que e quando é refletido?
Além das aulas escolares e tarefas chatas, a lei da reflexão, cuja fórmula damos um pouco mais alto, pode ser observada em outros casos:
- Quando as ondas sonoras rebatem em superfícies sólidas, elas retornam como um eco. É por causa desse efeito que as vozes das crianças soam mais altas em um pátio fechado do que fora.margem do rio. Uma sala vazia imediatamente após a reforma também ecoa, e os móveis que são colocados lá depois absorvem as vibrações do ar.
- Naves de reconhecimento lançam ondas ultrassônicas à sua frente, cuja velocidade de reflexão pode ser usada para avaliar a topografia do fundo.
- As ondas de rádio são refletidas pela aeronave, o que permite determinar sua localização no ar.
- Em um exame médico, o ultrassom é refletido na borda dos órgãos e dá aos especialistas a oportunidade de julgar os processos que ocorrem dentro de uma pessoa sem cortar o tecido.
Espelho e China
No entanto, não pense que a reflexão é a última invenção. Assim que as pessoas aprenderam a obter metal puro (bronze), as mulheres imediatamente quiseram saber como elas eram.
Para que o material reflita melhor, sua superfície foi polida à mão por muito tempo. E como era possível olhar apenas em uma direção do disco de bronze, a outra era decorada com algum tipo de padrão.
Na China antiga, alguns mestres eram capazes de fazer espelhos, cujo mistério não foi resolvido até agora. Se um raio de sol do lado liso de tal objeto for direcionado para uma parede branca ou uma folha de papel, no círculo de luz … a imagem gravada no verso aparecerá. A essência desse fenômeno não poderia ser explicada nem mesmo pelos métodos modernos de pesquisa. Adivinhar como isso acontece é:
- O padrão é pressionado, então um lado é retificado e a diferença na estrutura do metal permanece.
- Cobre fundido é derramado em um modelo preparado com antecedência, euma camada de metal mais espessa (onde o padrão tem uma protuberância) solidifica em uma forma ligeiramente diferente de um elemento fino. Essa diferença permanece mesmo após o polimento.
- O lado liso do espelho é gravado com ácido. Após o processamento, a diferença de cor não é perceptível, mas a intensidade da imagem refletida é diferente sob luz solar intensa.
- O padrão é aplicado à parte espelhada do objeto com um grau diferente de cobre.
- A imagem é recortada na parte de trás do espelho quando a frente já foi lixada até certo ponto. A pressão atua em ambas as partes do objeto. O lado do espelho é coberto, por assim dizer, com uma série de micro-protuberâncias que correspondem ao padrão. Outro lixamento finaliza o trabalho, dando aos ress altos e vales criados uma aparência mais suave.
É difícil acreditar que na era da espectroscopia atômica e da pesquisa de raios X da matéria, ainda existam mistérios relacionados à reflexão, mas os fatos são coisas teimosas.
