Кейбір физика заңдарын көрнекі құралдарсыз елестету қиын. Бұл әртүрлі заттарға түсетін әдеттегі жарыққа қолданылмайды. Сонымен, екі ортаны бөлетін шекарада, егер бұл шекара толқын ұзындығынан әлдеқайда үлкен болса, жарық сәулелерінің бағыты өзгереді. Бұл жағдайда жарықтың шағылыуы оның энергиясының бір бөлігі бірінші ортаға оралған кезде пайда болады. Сәулелердің бір бөлігі басқа ортаға енсе, онда олар сынады. Физикада екі түрлі ортаның шекарасына түсетін жарық энергиясының ағыны инцидент деп аталады, ал одан бірінші ортаға қайтып келетіні шағылысу деп аталады. Дәл осы сәулелердің өзара орналасуы жарықтың шағылу және сыну заңдарын анықтайды.
Шарттар
Түскен сәуле мен екі орта арасындағы интерфейске перпендикуляр сызық арасындағы жарық энергиясы ағынының түсу нүктесіне дейін қалпына келтірілген бұрыш түсу бұрышы деп аталады. Тағы бір маңызды көрсеткіш бар. Бұл шағылу бұрышы. Ол шағылған сәуле мен оның түсу нүктесіне дейін қалпына келтірілген перпендикуляр сызық арасында орын алады. жарық боладыбіртекті ортада ғана түзу сызықпен таралады. Әртүрлі орталар жарық сәулеленуін әртүрлі тәсілдермен жұтады және көрсетеді. Шағылу коэффициенті – заттың шағылысу қабілетін сипаттайтын шама. Ол жарық сәулесінің ортаның бетіне әкелетін энергиясы одан шағылысқан сәулелену арқылы тасымалданатын энергияны көрсетеді. Бұл коэффициент бірқатар факторларға байланысты, ең маңыздыларының бірі сәулеленудің түсу бұрышы мен құрамы болып табылады. Жарықтың толық шағылысуы шағылысатын беті бар заттарға немесе заттарға түскенде пайда болады. Мәселен, бұл, мысалы, сәулелер шыныға түскен күміс пен сұйық сынаптың жұқа қабығына түскенде болады. Жарықтың толық шағылысуы тәжірибеде жиі кездеседі.
Заңдар
Жарықтың шағылысу және сыну заңдарын біздің эрамызға дейінгі 3 ғасырда Евклид тұжырымдаған. BC e. Олардың барлығы эксперименталды түрде орнатылған және Гюйгенстің таза геометриялық принципімен оңай расталады. Оның пікірінше, толқындар жеткен ортаның кез келген нүктесі екінші реттік толқындардың көзі болып табылады.
Жарықтың шағылуының бірінші заңы: түскен және шағылыстыратын сәулелер, сондай-ақ жарық сәулесінің түсу нүктесінде қалпына келтірілген орталар арасындағы интерфейске перпендикуляр сызық бір жазықтықта орналасқан. Жазық толқын шағылысатын бетке түседі, оның толқындық беттері жолақтар болып табылады.
Тағы бір заңда жарықтың шағылу бұрышы түсу бұрышына тең деп айтылады. Себебі, олар өзара перпендикуляржақтары. Үшбұрыштардың теңдігі принциптеріне сүйене отырып, түсу бұрышы шағылу бұрышына тең деген қорытынды шығады. Олар сәуленің түсу нүктесіндегі орталар арасындағы интерфейске қалпына келтірілген перпендикуляр сызықпен бір жазықтықта жатқанын оңай дәлелдеуге болады. Бұл ең маңызды заңдар жарықтың кері бағыты үшін де жарамды. Энергияның қайтымдылығына байланысты шағылған жол бойымен таралатын сәуле оқиғаның жолында шағылысады.
Шағылған денелердің қасиеттері
Нысандардың басым көпшілігі оларға түсетін жарық сәулесін ғана көрсетеді. Дегенмен, олар жарық көзі емес. Жақсы жарықтандырылған денелер барлық жағынан жақсы көрінеді, өйткені олардың бетінен сәулелену әртүрлі бағытта шағылысып, шашыраңқы болады. Бұл құбылыс диффузиялық (шашыраңқы) шағылу деп аталады. Бұл жарық кез келген кедір-бұдыр бетке түскенде пайда болады. Денеден шағылған сәуленің түсу нүктесіндегі жолын анықтау үшін бетке жанасатын жазықтық сызылады. Содан кейін оған қатысты сәулелердің түсу және шағылу бұрыштары салынады.
Диффузиялық рефлексия
Тек жарық энергиясының диффузиялық (диффузиялық) шағылуының болуына байланысты біз жарық шығаруға қабілетсіз объектілерді ажыратамыз. Сәулелердің шашырауы нөлге тең болса, кез келген дене бізге мүлдем көрінбейтін болады.
Жарық энергиясының диффузиялық шағылуы адамның көзіне ыңғайсыздық тудырмайды. Бұл барлық жарықтың бастапқы ортасына оралмайтындығына байланысты. Сонымен, қардансәулеленудің шамамен 85% шағылады, ақ қағаздан - 75%, ал қара велюрден - тек 0,5%. Әртүрлі кедір-бұдыр беттерден жарық шағылған кезде сәулелер бір-біріне қатысты ретсіз бағытталады. Беттердің жарық сәулелерін шағылыстыру дәрежесіне қарай олар күңгірт немесе айна деп аталады. Дегенмен, бұл терминдер салыстырмалы. Түскен жарықтың әртүрлі толқын ұзындығында бірдей беттер айнадай және күңгірт болуы мүмкін. Сәулелерді әртүрлі бағытта біркелкі тарататын бет абсолютті күңгірт болып саналады. Табиғатта мұндай заттар іс жүзінде жоқ болса да, глазурленбеген фарфор, қар, сурет қағазы оларға өте жақын.
Айнадағы көрініс
Жарық сәулелерінің ерекше шағылысуының басқа түрлерінен ерекшелігі, энергия сәулелері тегіс бетке белгілі бір бұрышпен түскенде, олар бір бағытта шағылысады. Бұл құбылыс жарық сәулелерінің астындағы айнаны пайдаланған кез келген адамға таныс. Бұл жағдайда бұл шағылысатын бет болып табылады. Басқа органдар да осы санатқа жатады. Барлық оптикалық тегіс объектілерді айна (шағылыстырғыш) беттерге жатқызуға болады, егер олардағы біртекті емес және біркелкі емес өлшемдері 1 микроннан аз болса (жарық толқынының ұзындығынан аспаса). Барлық осындай беттер үшін жарықтың шағылысу заңдары жарамды.
Әртүрлі айна беттерінен түсетін жарықтың шағылысуы
Технологияда иілген шағылыстыратын беті бар айналар (сфералық айналар) жиі қолданылады. Мұндай объектілер денелер болып табыладысфералық сегментке ұқсайды. Мұндай беттерден жарық шағылған жағдайда сәулелердің параллельдігі қатты бұзылады. Мұндай айналардың екі түрі бар:
• ойыс – сфера сегментінің ішкі бетінен жарықты шағылыстырады, олар жинау деп аталады, өйткені олардан шағылысудан кейінгі параллель жарық сәулелері бір нүктеде жиналады;
• дөңес - сыртқы бетінен жарықты шағылыстырады, ал параллель сәулелер екі жаққа шашырады, сондықтан дөңес айналар шашырау деп аталады.
Жарық сәулелерін шағылыстыратын опциялар
Бетке дерлік параллель түскен сәуле оған аздап тиіп, содан кейін өте доғал бұрышпен шағылысып жатады. Содан кейін ол өте төмен траекториямен, мүмкіндігінше жер бетіне жақын жүреді. Тігінен дерлік түсетін сәуле сүйір бұрышпен шағылысады. Бұл жағдайда шағылған сәуленің бағыты физикалық заңдарға толығымен сәйкес келетін түсетін сәуленің жолына жақын болады.
Жарықтың сынуы
Рефлексия геометриялық оптиканың сыну және толық ішкі шағылу сияқты басқа құбылыстарымен тығыз байланысты. Көбінесе жарық екі ортаның шекарасынан өтеді. Жарықтың сынуы – оптикалық сәулелену бағытының өзгеруі. Ол бір ортадан екіншісіне өткенде пайда болады. Жарықтың сынуының екі заңдылығы бар:
• тасушы арасындағы шекара арқылы өтетін сәуле бетке перпендикуляр және түскен сәуле арқылы өтетін жазықтықта орналасқан;
•түсу бұрышы мен сыну өзара байланысты.
Сыну әрқашан жарықтың шағылуымен бірге жүреді. Сәулелердің шағылған және сынған шоқтарының энергияларының қосындысы түскен сәуленің энергиясына тең. Олардың салыстырмалы қарқындылығы түскен сәуледегі жарықтың поляризациясына және түсу бұрышына байланысты. Көптеген оптикалық құрылғылардың құрылымы жарықтың сыну заңдарына негізделген.
