Algunas leyes de la física son difíciles de imaginar sin el uso de ayudas visuales. Esto no se aplica a la luz habitual que cae sobre varios objetos. Entonces, en el límite que separa dos medios, hay un cambio en la dirección de los rayos de luz si este límite es mucho mayor que la longitud de onda. En este caso, la reflexión de la luz se produce cuando parte de su energía vuelve al primer medio. Si parte de los rayos penetra en otro medio, entonces se refractan. En física, el flujo de energía luminosa que golpea el límite de dos medios diferentes se llama incidente, y el que regresa al primer medio se llama reflejado. Es la disposición mutua de estos rayos lo que determina las leyes de reflexión y refracción de la luz.
Términos
El ángulo entre el haz incidente y la línea perpendicular a la interfaz entre dos medios, restaurada al punto de incidencia del flujo de energía luminosa, se denomina ángulo de incidencia. Hay otro indicador importante. Este es el ángulo de reflexión. Se produce entre el haz reflejado y la línea perpendicular restituida al punto de su incidencia. lata de luzpropagarse en línea recta sólo en un medio homogéneo. Diferentes medios absorben y reflejan la radiación de luz de diferentes maneras. El coeficiente de reflexión es un valor que caracteriza la reflectividad de una sustancia. Muestra cuánta energía traída por la radiación de luz a la superficie del medio será la que se lleva de él por la radiación reflejada. Este coeficiente depende de una serie de factores, siendo uno de los más importantes el ángulo de incidencia y la composición de la radiación. La reflexión total de la luz se produce cuando cae sobre objetos o sustancias con una superficie reflectante. Entonces, por ejemplo, esto sucede cuando los rayos golpean una película delgada de plata y mercurio líquido depositada sobre el vidrio. La reflexión total de la luz es bastante común en la práctica.
Leyes
Las leyes de reflexión y refracción de la luz fueron formuladas por Euclides en el siglo III a. antes de Cristo mi. Todos ellos han sido establecidos experimentalmente y son fácilmente confirmados por el principio puramente geométrico de Huygens. Según él, cualquier punto del medio al que llega la perturbación es fuente de ondas secundarias.
La primera ley de la reflexión de la luz: los haces incidente y reflectante, así como la línea perpendicular a la interfaz entre los medios, restaurada en el punto de incidencia del haz de luz, se encuentran en el mismo plano. Una onda plana cae sobre una superficie reflectante, cuyas superficies onduladas son rayas.
Otra ley dice que el ángulo de reflexión de la luz es igual al ángulo de incidencia. Esto se debe a que son mutuamente perpendiculares.lados Basado en los principios de igualdad de los triángulos, se sigue que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión. Se puede probar fácilmente que se encuentran en el mismo plano con la línea perpendicular restaurada a la interfaz entre los medios en el punto de incidencia del haz. Estas leyes importantísimas también son válidas para el curso inverso de la luz. Debido a la reversibilidad de la energía, un haz que se propaga a lo largo de la trayectoria reflejada se reflejará a lo largo de la trayectoria del incidente.
Propiedades de los cuerpos reflectantes
La gran mayoría de los objetos solo reflejan la radiación de luz que cae sobre ellos. Sin embargo, no son una fuente de luz. Los cuerpos bien iluminados son perfectamente visibles desde todos los lados, ya que la radiación de su superficie se refleja y se dispersa en diferentes direcciones. Este fenómeno se llama reflexión difusa (dispersa). Ocurre cuando la luz golpea cualquier superficie rugosa. Para determinar la trayectoria del haz reflejado desde el cuerpo en el punto de su incidencia, se dibuja un plano que toca la superficie. Luego, con relación a él, se construyen los ángulos de incidencia de los rayos y de reflexión.
Reflexión difusa
Solo debido a la existencia de reflexión difusa (difusa) de energía luminosa, distinguimos objetos que no son capaces de emitir luz. Cualquier cuerpo será absolutamente invisible para nosotros si la dispersión de los rayos es cero.
El reflejo difuso de la energía de la luz no causa molestias en los ojos de una persona. Esto se debe a que no toda la luz vuelve a su entorno original. Entonces de la nieveaproximadamente el 85% de la radiación se refleja, del papel blanco, el 75%, pero del terciopelo negro, solo el 0,5%. Cuando la luz se refleja en varias superficies rugosas, los rayos se dirigen aleatoriamente entre sí. Dependiendo de la medida en que las superficies reflejan los rayos de luz, se denominan mate o espejo. Sin embargo, estos términos son relativos. Las mismas superficies pueden ser especulares y mate a diferentes longitudes de onda de la luz incidente. Una superficie que dispersa uniformemente los rayos en diferentes direcciones se considera absolutamente mate. Aunque prácticamente no existen tales objetos en la naturaleza, la porcelana sin esm altar, la nieve y el papel de dibujo están muy cerca de ellos.
Reflejo de espejo
La reflexión especular de los rayos de luz se diferencia de otros tipos en que cuando los rayos de energía caen sobre una superficie lisa con cierto ángulo, se reflejan en una dirección. Este fenómeno es familiar para cualquiera que haya usado alguna vez un espejo bajo los rayos de luz. En este caso, se trata de una superficie reflectante. Otros cuerpos también pertenecen a esta categoría. Todos los objetos ópticamente lisos pueden clasificarse como superficies de espejo (reflectantes) si el tamaño de las irregularidades y f alta de homogeneidad en ellos es inferior a 1 micra (no superan la longitud de onda de la luz). Para todas estas superficies, las leyes de la reflexión de la luz son válidas.
Reflejo de la luz de diferentes superficies de espejos
Los espejos con una superficie reflectante curvada (espejos esféricos) se utilizan a menudo en tecnología. Tales objetos son cuerpos.en forma de segmento esférico. El paralelismo de los rayos en el caso de la reflexión de la luz desde tales superficies se viola fuertemente. Hay dos tipos de tales espejos:
• cóncavo: reflejan la luz desde la superficie interna del segmento de la esfera, se les llama recolección, ya que los rayos de luz paralelos después de la reflexión de ellos se recolectan en un punto;
• convexo: refleja la luz desde la superficie exterior, mientras que los rayos paralelos se dispersan hacia los lados, razón por la cual los espejos convexos se denominan de dispersión.
Opciones para reflejar los rayos de luz
Un rayo que incide casi paralelo a la superficie la toca sólo un poco y luego se refleja en un ángulo muy obtuso. Luego continúa en una trayectoria muy baja, lo más cerca posible de la superficie. Un haz que cae casi verticalmente se refleja en un ángulo agudo. En este caso, la dirección del rayo ya reflejado estará cerca de la trayectoria del rayo incidente, lo cual es totalmente consistente con las leyes físicas.
Refracción de la luz
La reflexión está estrechamente relacionada con otros fenómenos de la óptica geométrica, como la refracción y la reflexión interna total. A menudo, la luz atraviesa el límite entre dos medios. La refracción de la luz es un cambio en la dirección de la radiación óptica. Ocurre cuando pasa de un medio a otro. La refracción de la luz tiene dos patrones:
• el haz que pasa por el límite entre los medios se encuentra en un plano que pasa por la perpendicular a la superficie y el haz incidente;
•ángulo de incidencia y refracción están relacionados.
La refracción siempre va acompañada del reflejo de la luz. La suma de las energías de los haces de rayos reflejados y refractados es igual a la energía del haz incidente. Su intensidad relativa depende de la polarización de la luz en el haz incidente y del ángulo de incidencia. La estructura de muchos dispositivos ópticos se basa en las leyes de la refracción de la luz.
