Бүгін біз жарықтың шағылу заңы туралы айтатын боламыз. Біз сондай-ақ бұл құбылыс қолданылатын сызықтық оптика бөлігін бөлектейтін боламыз.
Мектеп және жарық
Балалар бірінші сыныпқа шыдамай барады. Олар оқу дегеннің не екеніне қызығады, оқулықтар мен дәптермен әбігерге түседі. Бірақ тәртіп қатаң нәрсе. Иә, және балалардың жабық тобының психологиялық заңдылықтары өте қатал. Сондықтан егде жастағы оқушылар мектепке барғысы келмейтіндіктен ғана байланысты. Дегенмен, білімнің өзіне шығармашылық көзқараспен сіз сабақтар мен күнделіктер әлеміне көзқарасыңызды өзгерте аласыз. Бүгін біз оптиканың бір маңызды тұжырымдамасы туралы сөйлесетін боламыз. Физика 8-сынып бұл құбылысты жарықтың сыну және шағылу заңдары ретінде береді.
Толқын және жарық
Біртүрлі естілгенімен, жарық толқын. «Қандай теңіздер?» оқушылар сұрайды. Біз жауап береміз: «Электромагниттік». Бұл күрделі жүйе қозғалатын зарядталған заттан басталады. Сөздің тура мағынасында. Егер экспериментатор кәріптастың бір бөлігін электрлендірсе және онымен жылдам жүгірсе, онда қозғалыс процесінде өте әлсіз және өте қысқа электромагниттік өріс пайда болады. Бүкіл ғаламға еніп жатқан үлкен өрістердің көзі осындакөбіне жұлдыздар. Күн де заряды нөлдік емес объект болып табылады, сондықтан Жер өзі жасаған бөлшектер мен электромагниттік өрістерде сөзбе-сөз «моншалайды». Ал жарық электромагниттік өрістің кванты, яғни оған шағылу заңын қолдануға болады.
Шағылу, сыну, жұту
Сонымен, заңның мәні неде? Келесіде:
- Егер жарық шоғы тегіс бетке түссе, онда ол түсу нүктесіндегі бетке нормаль және шағылған жарық бір жазықтықта жатады.
- Түскен сәуленің нормальға еңкею бұрышы шағылған жарықтың көлбеу бұрышына тең.
Кейде мектеп оқушылары "қалыпты" деген түсініксіз сөзден шошып кетеді. Бірақ бұл мүлдем қорқынышты емес. Бұл жай ғана бетіндегі берілген нүктеге перпендикуляр. Ал қалыпты - көбінесе ойдан шығарылған сызық, мәселені шешу үшін оны ойластыру керек.
Түсу бұрышы шағылу бұрышына тең
Жарықтың шағылу заңының бұл тұжырымы қаншалықты зиянды? 8-сынып мектеп ережелеріндегі сөздерді жақсы есте сақтау үшін оларды жиі азайтады. Бірақ тіпті сызықтық оптика - бұл әрекет пен таралу векторы маңызды болатын пән. Яғни, жарық сәулелерінің өзара бұрыштары ғана емес, олардың таралу бағыты да маңызды. Бұл жағдайда оқиға, шағылысқан кескін және бетке нормаль үшін түсу нүктесінде бір ғана жазықтық бар екенін ұмытпаған жөн.
Рефлексия түрлері
Бұл ереже бұдан оңайырақ болуы мүмкін емес сияқты. Бірақ мұнда кейбір ерекшеліктер бар:
- Диэлектрикпен кездескенде жарық оның атомдарында тербеліс тудырадыдиэлектрлік поляризация. Бұл ортаның әрбір нүктесі толқындардың қайталама көзіне айналуына әкеледі. Біріктірілген кезде олар шағылысқан, сынған және диффузиялық жарық шығарады.
- Электромагниттік сәулелену өткізгіш материалға түскенде, электрондардың тербелісін тудырады. Материал нәтижесінде пайда болатын токтың орнын толтыруға бейім, бұл толықтай дерлік шағылыстыруға әкеледі. Сондықтан металл өте жылтыр.
- Беттің кедір-бұдыры болғанда диффузды шағылысу пайда болады. Олардың мөлшері түсетін сәуленің толқын ұзындығынан асуы керек. Дегенмен, қысқа толқынды күлгін сәуле шашыраңқы, ал ұзын толқынды қызыл сәуле тамаша шағылатын жағдай туындауы мүмкін.
- Ішкі рефлексия. Егер жарық тығызырақ ортадан сирек кездесетін ортаға түссе (мысалы, судан ауаға), онда белгілі бір бұрышта бүкіл сәуле кері шағылысады. Толық шағылу заңы ортадағы жарықтың сыну көрсеткіштерінің айырмашылығына байланысты. Оның формуласы келесідей өрнектеледі:
- sin j=n2 / n1
мұндағы j - толық ішкі шағылысу орын алатын бұрыш, ал n2 және n1 екеуінің сыну көрсеткіштері медиа.
Не және қашан көрсетіледі?
Мектеп сабақтары мен қызықсыз тапсырмалардан басқа, біз формуласы сәл жоғарырақ берген рефлексия заңын басқа жағдайларда да байқауға болады:
- Дыбыс толқындары қатты беттерден секіргенде, олар жаңғырық ретінде кері серпіледі. Дәл осы әсердің арқасында балалардың дауысы сыртқа қарағанда жабық аулада қаттырақ шығады.өзен жағасы. Жөндеуден кейін бірден бос бөлме де жаңғырық береді, ал одан кейін қойылған жиһаз ауа дірілдерін жұтады.
- Барлау кемелері алдарынан ультрадыбыстық толқындарды ұшырып жібереді, олардың шағылу жылдамдығы төменгі топографияны анықтау үшін қолданылады.
- Радиотолқындар ұшақтан шағылысады, бұл олардың ауадағы орнын анықтауға мүмкіндік береді.
- Медициналық тексеру кезінде ультрадыбыстық органдардың шекарасынан шағылысады және мамандарға тіндерді кеспей-ақ адам ішінде болып жатқан процестерді бағалауға мүмкіндік береді.
Айна және Қытай
Алайда, рефлексия соңғы өнертабыс деп ойламаңыз. Адамдар таза металды (қола) алуды үйрене салысымен әйелдер өздерінің сыртқы түрін білгісі келді.
Материалды жақсырақ көрсету үшін оның беті ұзақ уақыт бойы қолмен жылтыратылған. Ал қола дискінің бір жағын ғана қарауға болатындықтан, екіншісі қандай да бір өрнекпен безендірілген.
Ежелгі Қытайда кейбір шеберлер айна жасай білген, оның жұмбағы осы уақытқа дейін ашылмаған. Егер мұндай заттың тегіс жағынан күн сәулесі ақ қабырғаға немесе қағаз парағына бағытталса, онда жарық шеңберінде … артқы жағында ойылған сурет пайда болады. Бұл құбылыстың мәнін қазіргі заманғы зерттеу әдістерімен де түсіндіру мүмкін болмады. Мұның қалай болатынын болжау:
- Үлгі басылады, содан кейін бір жағы ұнтақталып, металл құрылымындағы айырмашылық сақталады.
- Мыс балқымасы алдын ала дайындалған шаблонға құйылады, жәнеқалыңырақ металл қабаты (үлгіде дөңес бар) жұқа элементке қарағанда сәл өзгеше пішінде қатып қалады. Бұл айырмашылық жылтыратылғаннан кейін де сақталады.
- Айнаның тегіс жағы қышқылмен оюланған. Өңдеуден кейін түс айырмашылығы байқалмайды, бірақ шағылысқан кескіннің қарқындылығы жарқын күн сәулесінде басқаша болады.
- Үлгі басқа маркалы мыс бар нысанның айна бөлігіне қолданылады.
- Алдыңғы жағы белгілі бір дәрежеде тегістелген болса, кескін айнаның артқы жағында қиылады. Қысым объектінің екі бөлігіне де әсер етеді. Айна жағы өрнекке сәйкес келетін микробұдырлар қатарымен жабылған. Тағы бір тегістеу жұмысты аяқтап, жасалған бұдырлар мен аңғарларға тегіс көрініс береді.
Атомдық спектроскопия мен затты рентгендік зерттеу дәуірінде әлі де шағылысумен байланысты жұмбақтардың бар екеніне сену қиын, бірақ фактілер қыңыр нәрселер.
