Жарықтың бағытты шағылысуы. Түскен сәуле, шағылған сәуле және түсу нүктесіне түсірілген перпендикуляр бір жазықтықта жатыр

Физиканың кейбір заңдарын көрнекі құралдарсыз елестету қиын. Бұл әртүрлі заттарға түсетін әдеттегі жарыққа қолданылмайды. Осылайша, екі ортаны бөлетін шекарада, егер бұл шекара әлдеқайда жоғары болса, жарық сәулелерінің бағытының өзгеруі оның энергиясының бір бөлігі бірінші ортаға оралғанда пайда болады. Сәулелердің бір бөлігі басқа ортаға енсе, онда олар сынады. Физикада екі түрлі ортаның шекарасына түсетін энергия инцидент деп аталады, ал одан бірінші ортаға қайтып келетін энергия шағылысу деп аталады. Дәл салыстырмалы позицияосы сәулелер жарықтың шағылу және сыну заңдарын анықтайды.

Шарттар

Түскен сәуле мен екі орта арасындағы интерфейске перпендикуляр сызық арасындағы бұрыш, жарық энергиясының ағынының түсу нүктесіне дейін қалпына келтірілді, тағы бір маңызды көрсеткіш бар. Бұл шағылысу бұрышы. Ол шағылған сәуле мен оның түсу нүктесіне дейін қалпына келтірілген перпендикуляр сызық арасында пайда болады. Жарық тек біртекті ортада түзу сызықты тарай алады. Әртүрлі медиа жарықты әртүрлі жұтып, шағылыстырады. Шағылысу – заттың шағылысу қабілетін сипаттайтын шама. Ол жарық сәулесінің ортаның бетіне әкелетін энергиясы одан шағылысқан сәуле арқылы тасымалданатын энергияны көрсетеді. Бұл коэффициент әртүрлі факторларға байланысты, олардың ең маңыздысы сәулеленудің түсу бұрышы мен құрамы болып табылады. Жарықтың толық шағылуы шағылысатын беті бар заттарға немесе заттарға түскенде пайда болады. Мысалы, бұл сәулелер әйнек үстінде орналасқан күміс пен сұйық сынаптың жұқа қабығына түскенде болады. Жарықтың толық шағылысуы тәжірибеде жиі кездеседі.

Заңдар

Жарықтың шағылу және сыну заңдарын Евклид сонау 3 ғасырда тұжырымдаған. BC e. Олардың барлығы эксперименталды түрде орнатылды және Гюйгенстің таза геометриялық принципімен оңай расталады. Оның пікірінше, бұзылу жеткен ортаның кез келген нүктесі екінші реттік толқындардың көзі болып табылады.

Бірінші жарық: түскен және шағылыстыратын сәуле, сондай-ақ жарық сәулесінің түсу нүктесінде қайта құрылған интерфейске перпендикуляр сызық бір жазықтықта орналасқан. Жазық толқын шағылыстыратын бетке түседі, оның толқындық беттері жолақтар болып табылады.

Басқа заңда жарықтың шағылу бұрышы деп көрсетілген бұрышқа теңқұлайды. Бұл олардың өзара перпендикуляр жақтары болғандықтан болады. Үшбұрыштардың теңдігі қағидаларына сүйене отырып, түсу бұрышы шағылу бұрышына тең деген қорытынды шығады. Олардың сәуленің түсу нүктесінде интерфейске қалпына келтірілген перпендикуляр түзуімен бір жазықтықта жатқанын оңай дәлелдеуге болады. Бұл ең маңызды заңдар жарықтың кері жолы үшін де жарамды. Энергияның қайтымдылығына байланысты шағылған сәуленің жолымен таралатын сәуле түскен сәуленің жолымен шағылады.

Шағылыстырушы денелердің қасиеттері

Объектілердің басым көпшілігі оларға түскен жарық сәулесін ғана көрсетеді. Дегенмен, олар жарық көзі емес. Жақсы жарықтандырылған денелер барлық жағынан жақсы көрінеді, өйткені олардың бетінен сәулелер шағылысып, шашырап кетеді. әртүрлі бағыттар. Бұл құбылыс диффузиялық (шашыраңқы) шағылысу деп аталады. Бұл жарық кез келген өрескел бетке түскенде пайда болады. Денеден шағылған сәуленің түсу нүктесіндегі жолын анықтау үшін бетіне жанасатын жазықтық сызылады. Содан кейін оған қатысты сәулелердің түсу және шағылу бұрыштары тұрғызылады.

Диффузиялық шағылысу

Жарық энергиясының шашыраңқы (диффузиялық) шағылысуының болуына байланысты ғана жарық шығаруға қабілетсіз объектілерді ажыратамыз. Сәулелердің шашырауы нөлге тең болса, кез келген дене бізге мүлдем көрінбейтін болады.

Жарық энергиясының диффузиялық шағылысуы адамның көзінде жағымсыз сезім тудырмайды. Бұл барлық жарықтың бастапқы ортаға оралмауынан туындайды. Сонымен, радиацияның шамамен 85% қардан, 75% ақ қағаздан және тек 0,5% қара велюрден көрінеді. 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 ұғымдар салыстырмалы. Түскен жарықтың әртүрлі толқын ұзындығында бірдей беттер шағылыстырылуы немесе күңгірт болуы мүмкін. Сәулелерді әртүрлі бағытта біркелкі тарататын бет толығымен күңгірт болып саналады. Табиғатта мұндай заттар іс жүзінде жоқ болса да, глазурленбеген фарфор, қар, сурет қағазы оларға өте жақын.

Айна бейнесі

Айна бейнесіЖарық сәулелерінің басқа түрлерінен айырмашылығы, энергетикалық сәулелер 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. Оптикалық тегіс объектілердің барлығын айна (шағылыстырғыш) беттерге жатқызуға болады, егер олардағы біртекті емес және біркелкі емес өлшемдер 1 микроннан аз болса (жарық толқынының ұзындығынан аспаса). Барлық осындай беттер үшін жарықтың шағылысу заңдары қолданылады.

Әртүрлі айна беттерінен түсетін жарықтың шағылысуы

Технологияда иілген шағылысатын беті бар айналар (сфералық айналар) жиі қолданылады. Мұндай нысандар сфералық сегмент тәрізді денелер болып табылады. Мұндай беттерден жарық шағылысқан жағдайда сәулелердің параллельділігі айтарлықтай бұзылады. Мұндай айналардың екі түрі бар:

Ойыс – сфераның сегментінің ішкі бетінен жарықты шағылыстырады, олар жинақтау деп аталады, өйткені олардан шағылысудан кейін параллель сәулелер бір нүктеде жиналады;

Дөңес – сыртқы бетінен жарықты шағылыстырады, ал параллель сәулелер жан-жаққа шашырады, сондықтан дөңес айналар шашырау деп аталады.

Жарық сәулелерін шағылыстыратын опциялар

Беткейге параллель дерлік түскен сәуле оған аздап ғана тиіп, содан кейін өте доғал бұрышпен шағылысады. Содан кейін ол жер бетіне ең жақын өте төмен траектория бойынша жалғасады. Тігінен дерлік құлаған сәуле сүйір бұрышпен шағылысады. Бұл жағдайда қазірдің өзінде шағылған сәуленің бағыты физикалық заңдарға толығымен сәйкес келетін түсетін сәуленің жолына жақын болады.

Жарықтың сынуы

Шағылысу 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 екінші ортаға өткенде пайда болады. Жарықтың сынуының екі заңдылығы бар:

Тасымалдаушылар арасындағы шекара арқылы өтетін сәуле бетке перпендикуляр және түскен сәуле арқылы өтетін жазықтықта орналасады;

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 сәулеге және түсу бұрышына байланысты. Көптеген оптикалық аспаптардың конструкциясы жарықтың сыну заңдарына негізделген.

Айналаңыздағы заттардың көпшілігі: үйлер, ағаштар, сыныптастарыңыз және т.б. жарық көзі емес. Бірақ сіз оларды көресіз. «Неге бұлай?» Деген сұраққа жауап. сіз осы тармақтан таба аласыз.

Күріш. 11.1. Жарық көзі болмаса, ештеңені көру мүмкін емес. Егер жарық көзі болса, біз тек көздің өзін ғана емес, көзден түсетін жарықты көрсететін заттарды да көреміз

Неліктен жарық көздері емес денелерді көретінімізді табыңыз

Біртекті мөлдір ортада жарық түзу сызықпен таралатынын білесіз.

Жарық сәулесінің жолында қандай да бір дене болса не болады? Кейбір жарық мөлдір болса, денеден өте алады, кейбіреулері жұтылады, ал кейбіреулері денеден шағылыстыруы мүмкін. Кейбір шағылған сәулелер біздің көзімізге түседі және біз бұл денені көреміз (11.1-сурет).

Жарықтың шағылу заңдарын бекіту

Жарықтың шағылысу заңдылықтарын орнату үшін арнайы құрылғы – оптикалық шайба* қолданамыз. Кір жуғыш машинаның ортасына айна бекітіп, оған тар жарық шоғын бағыттайық, сонда ол шайба бетінде жеңіл жолақ пайда болады. Айнадан шағылған жарық шоғы да шайбаның бетінде жарық жолағын тудыратынын көреміз (11.2-суретті қараңыз).

Түскен жарық сәулесінің бағытын СО сәулесі белгілейді (11.2-сурет). Бұл сәуле түскен сәуле деп аталады. ОК сәулесімен шағылған жарық сәулесінің бағытын орнатамыз. Бұл сәуле шағылған сәуле деп аталады.

Сәуленің түсу О нүктесінен айна бетіне перпендикуляр ОБ сызыңыз. Түскен сәуле, шағылған сәуле және перпендикуляр бір жазықтықта – шайба бетінің жазықтығында жататынына назар аударайық.

Түскен сәуле мен түсу нүктесінен жүргізілген перпендикуляр арасындағы α бұрышы түсу бұрышы деп аталады; Шағылған сәуле мен берілген перпендикуляр арасындағы β бұрышы шағылу бұрышы деп аталады.

α және β бұрыштарын өлшеу арқылы олардың тең екендігін тексеруге болады.

Егер жарық көзін дискінің жиегімен жылжытсаңыз, жарық сәулесінің түсу бұрышы өзгереді және сәйкесінше шағылу бұрышы да өзгереді және әр кезде жарықтың түсу бұрышы мен шағылу бұрышы тең болады. (11.3-сурет). Сонымен, біз жарықтың шағылу заңдарын анықтадық:

Күріш. 11.3. Жарықтың түсу бұрышы өзгерген сайын шағылу бұрышы да өзгереді. Шағылу бұрышы әрқашан түсу бұрышына тең

Күріш. 11.5. Жарық сәулелерінің қайтымдылығын көрсету: шағылған сәуле түскен сәуленің жолымен жүреді

күріш. 11.6. Айнаға жақындай отырып, біз ондағы «қосарымызды» көреміз. Әрине, бұл жерде «қос» жоқ - біз айнадағы көріністі көреміз

1. Түскен сәуле, шағылған сәуле және сәуленің түсу нүктесінен түсірілген шағылу бетіне перпендикуляр бір жазықтықта жатады.

2. Шағылу бұрышы түсу бұрышына тең: β = α.

Жарықтың шағылу заңдылықтарын сонау 3 ғасырда ежелгі грек ғалымы Евклид белгілеген. BC e.

«Күн сәулесі» балаға тиетіндей профессор айнаны қай жаққа бұруы керек (11.4-сурет)?

Оптикалық шайбадағы айна арқылы жарық сәулелерінің қайтымдылығын да көрсетуге болады: егер түскен сәуле шағылған сәуленің жолымен бағытталса, онда шағылған сәуле түскен сәуленің жолымен жүреді (11.5-сурет).

Жазық айнадағы кескінді зерттеу

Кескіннің жалпақ айнада қалай жасалатынын қарастырайық (11.6-сурет).

S нүктелік жарық көзінен таралатын жарық шоғы жазық айна бетіне түссін. Бұл сәуледен SA, SB және SC сәулелерін таңдаймыз. Жарықтың шағылу заңдарын пайдалана отырып, шағылған LL b BB 1 және CC 1 сәулелерін тұрғызамыз (11.7, а-сурет). Бұл сәулелер диверсиялық сәуледе таралады. Егер сіз оларды қарама-қарсы бағытта (айнаның артында) ұзартсаңыз, олардың барлығы бір нүктеде қиылысады - айнаның артында орналасқан S 1.

Егер айнадан шағылған сәулелердің бір бөлігі сіздің көзіңізге түссе, сізге шағылған сәулелер S 1 нүктесінен шығып жатқандай көрінеді, бірақ шын мәнінде S 1 нүктесінде жарық көзі жоқ. Сондықтан S 1 нүктесі S нүктесінің виртуалды бейнесі деп аталады. Жазық айна әрқашан виртуалды кескінді береді.

Зат пен оның бейнесі айнаға қатысты қалай орналасқанын анықтайық. Ол үшін геометрияға жүгінейік. Мысалы, айнаға түсетін және одан шағылысқан SC сәулесін қарастырайық (11.7, б-сурет).

Суреттен Δ SOC = Δ S 1 OC - екенін көреміз. тікбұрышты үшбұрыштар, ортақ жағы CO және сүйір бұрыштары бірдей (жарықтың шағылысу заңы бойынша α = β болғандықтан). Үшбұрыштардың теңдігінен SO = S 1 O, яғни S нүктесі мен оның S 1 кескіні жазық айна бетіне қатысты симметриялы.

Ұзартылған объектінің бейнесі туралы да солай айтуға болады: нысан мен оның кескіні жазық айна бетіне қатысты симметриялы.

Сонымен, біз орнаттық жалпы сипаттамаларжалпақ айнадағы кескіндер.

1. Жазық айна заттың виртуалды бейнесін береді.

2. Заттың жалпақ айнадағы бейнесі және заттың өзі айна бетіне қатысты симметриялы және бұл дегеніміз:

1) объектінің кескіні өлшемі бойынша объектінің өзіне тең;

2) заттың бейнесі айна бетінен объектінің өзі сияқты қашықтықта орналасқан;

3) объектідегі нүкте мен кескіндегі сәйкес нүктені қосатын кесінді айна бетіне перпендикуляр.

Жарықтың спекулярлық және диффузиялық шағылуын ажырату

Кешке бөлмеде жарық жанып тұрғанда, терезе әйнегінен өз бейнемізді көреміз. Бірақ егер сіз перделерді жапсаңыз, сурет жоғалады: біз матада біздің кескінді көрмейміз. Неліктен? Бұл сұрақтың жауабы кем дегенде екеуін қамтиды физикалық құбылыстар.

Мұндай физикалық құбылыстардың біріншісі - жарықтың шағылысуы. Кескіннің пайда болуы үшін жарық бетінен спекулярлы түрде шағылысуы керек: S нүктелік көзінен келетін жарықтың алып шағылысқанынан кейін шағылған сәулелердің жалғасы бір S1 нүктесінде қиылысады, бұл S нүктесінің бейнесі болады (Cурет 1). 11.8, a). Мұндай шағылысу өте тегіс беттерден ғана мүмкін болады. Оларды айна беттері деп атайды. Кәдімгі айнадан басқа айна беттерінің мысалдары әйнек, жылтыратылған жиһаз, судың тыныш беті және т.б. (11.8, б, в-сурет).

Егер жарық кедір-бұдыр бетінен шағылса, мұндай шағылу шашыраңқы (диффузиялық) деп аталады (11.9-сурет). Бұл жағдайда шағылған сәулелер әртүрлі бағытта таралады (сондықтан біз кез келген бағытта жарықтанған объектіні көреміз). Айнаға қарағанда жарық шашатын беттер әлдеқайда көп екені анық.

Айналаңызға қараңыз және жарықты диффузиялық түрде көрсететін кемінде он бетті атаңыз.

Күріш. 11.8. Жарықтың спекулярлық шағылысуы - жарықтың тегіс беттен шағылуы

Күріш. 11.9. Жарықтың шашыраңқы (диффузиялық) шағылысуы — жарықтың кедір-бұдыр беттен шағылуы

Кескінді көру қабілетіне әсер ететін екінші физикалық құбылыс – жарықтың жұтылуы. Өйткені, жарық тек одан шағылыспайды физикалық денелер, бірақ олармен де сіңеді. Ең жақсы жарық шағылыстырғыштар айналар болып табылады: олар түскен жарықтың 95% дейін шағылыстыра алады. Ақ денелер жақсы жарық шағылыстырады, бірақ қара бет оған түсетін жарықтың барлығын дерлік сіңіреді.

Күзде қар жауса, түн әлдеқайда жеңіл болады. Неліктен? Проблемаларды шешуге үйрету

Тапсырма. Суретте. 1 схемалық түрде ВС объектісі мен айна НМ көрсетілген. ВС объектінің кескіні толық көрінетін аумақты графикалық түрде табыңыз.

Физикалық мәселені талдау. Айнадағы заттың белгілі бір нүктесінің бейнесін көру үшін осы нүктеден айнаға түсетін сәулелердің кем дегенде бір бөлігі бақылаушының көзіне шағылысуы керек. Нәрсенің шеткі нүктелерінен шыққан сәулелер көзге шағылысатын болса, заттың барлық нүктелерінен таралатын сәулелер де көзге шағылысатыны анық.

Шешім қабылдау, нәтижелерді талдау

1. В 1 нүктесін – В нүктесінің жалпақ айнадағы бейнесін тұрғыз (2, а-сурет). Айна бетімен және айнаның шеткі нүктелерінен шағылған сәулелермен шектелген аймақ айнадағы В нүктесінің В 1 кескіні көрінетін аймақ болады.

2. С нүктесінің С 1 бейнесін дәл осылай құрастырып, оның айнадағы көру аймағын анықтаймыз (2, б-сурет).

3. Бақылаушы оның көзіне екі кескінді де беретін сәулелер - В 1 және С 1 - түскен жағдайда ғана объектінің бүкіл бейнесін көре алады (2-сурет, в). Бұл суретте ерекшеленген аумақты білдіреді. 2, қызғылт сары түсте - нысанның кескіні толығымен көрінетін аймақ.

Алынған нәтижені талдаңыз, қайтадан суретке қараңыз. 2 мәселеге және жазық айнадағы объектінің көру аймағын табудың оңай жолын ұсыныңыз. Бірнеше нысан үшін екі жолмен көру өрісін құру арқылы өз болжамдарыңызды тексеріңіз.

Қорытындылайық

Барлық көрінетін денелер жарықты шағылыстырады. Жарық шағылған кезде жарықтың шағылуының екі заңы орындалады: 1) түскен сәуле, шағылған сәуле және сәуленің түсу нүктесінен түсірілген шағылу бетіне перпендикуляр бір жазықтықта жатады; 2) шағылу бұрышы түсу бұрышына тең.

Жазық айнадағы заттың бейнесі виртуалды, өлшемі бойынша объектінің өзіне тең және айнадан объектінің өзімен бірдей қашықтықта орналасқан.

Жарықтың спекулярлық және диффузиялық шағылысулары бар. Айнамен шағылысу жағдайында объектінің виртуалды бейнесін шағылысатын бетінде көре аламыз; диффузиялық шағылысу жағдайында сурет пайда болмайды.

Қауіпсіздік сұрақтары

1. Неліктен айналадағы денелерді көреміз? 2. Қандай бұрыш түсу бұрышы деп аталады? шағылу бұрышы? 3. Жарықтың шағылу заңдарын тұжырымдаңыз. 4. Жарықтың шағылу заңдарының дұрыстығын қандай құрылғының көмегімен тексеруге болады? 5. Жарық сәулелерінің қайтымдылық қасиеті қандай? 6. Қандай жағдайда кескін виртуалды деп аталады? 7. Заттың жалпақ айнадағы бейнесін сипатта. 8. Жарықтың диффузиялық шағылуының спекулярлық шағылудан қандай айырмашылығы бар?

№11-жаттығу

1. Қыз бала жалпақ айнадан 1,5 м қашықтықта тұр. Оның шағылысуы қыздан қаншалықты алыс? Оны сипаттаңыз.

2. Көлік жүргізушісі артқы айнаға қарап, артқы орындықта отырған жолаушыны көрді. Осы сәтте сол айнаға қарап отырған жолаушы жүргізушіні көре ала ма?

3. Күрішті аударыңыз. Дәптеріңізде 1, әрбір жағдай үшін түскен (немесе шағылған) сәулені құрастырыңыз. Түсу және шағылу бұрыштарын белгілеңіз.

4. Түскен және шағылған сәулелер арасындағы бұрыш 80°. Сәуленің түсу бұрышы неге тең?

5. Зат жазық айнадан 30 см қашықтықта болды. Содан кейін нысан айнадан 10 см бағытта жылжытылды бетіне перпендикулярайналар және оған параллель 15 см. Зат пен оның шағылысуының арақашықтығы қандай болды? Ол не болды?

6. Сіз айна дисплейіне қарай 4 км/сағ жылдамдықпен келе жатырсыз. Сіздің шағылысыңыз сізге қандай жылдамдықпен жақындап келеді? 2 м жүргенде шағылысуыңыз бен араңыздағы қашықтық қаншаға азаяды?

7. Көлдің бетінен күн сәулесі шағылысады. Түскен сәуле мен көкжиек арасындағы бұрыш түскен және шағылған сәулелер арасындағы бұрыштан екі есе үлкен. Сәуленің түсу бұрышы неге тең?

8. Қыз қабырғада ілулі тұрған айнаға сәл бұрышпен қарайды (2-сурет).

1) Айнадағы қыздың бейнесін салыңыз.

2) Қыздың денесінің қай бөлігін көретінін графикалық түрде табыңыз; қыз өзін толығымен көретін аймақ.

3) Айна бірте-бірте мөлдір емес экранмен жабылса, қандай өзгерістер байқалады?

9. Түнде көлік фараларының жарығында асфальттағы шалшық жүргізушіге жолдың жеңіл фонында қараңғы нүкте ретінде көрінеді. Неліктен?

10. Суретте. 3-суретте жұмысы жарықтың түзу сызықты таралуына негізделген құрылғы перископтағы сәулелердің жолы көрсетілген. Бұл құрылғының қалай жұмыс істейтінін түсіндіріңіз. Қосымша ақпарат көздерін пайдаланыңыз және оның қайда қолданылатынын табыңыз.

№3 ЗЕРТХАНАЛЫҚ ЖҰМЫС

Тақырып. Жазық айна арқылы жарықтың шағылуын зерттеу.

Мақсаты: жарықтың шағылу заңдылықтарын тәжірибе жүзінде тексеру.

құрал-жабдықтар: жарық көзі (тұғырдағы шам немесе электр шамы), жалпақ айна, тілігі бар экран, бірнеше бос ақ қағаз, сызғыш, транспортир, қарындаш.

жұмысқа нұсқаулық

экспериментке дайындық

1. Жұмысты орындау алдында есте сақтаңыз: 1) шыны заттармен жұмыс істеу кезіндегі қауіпсіздік талаптары; 2) жарықтың шағылу заңдары.

2. Эксперименттік қондырғыны жинаңыз (Cурет 1). Мұны істеу үшін:

1) ұясы бар экранды ақ қағаз парағына қойыңыз;

2) жарық көзін жылжыту арқылы қағазға жарық жолағын алу;

3) шағылған жарық шоғы да қағазда анық көрінетін жолақ тудыратындай етіп, жарық жолағына белгілі бір бұрыш жасап, қағаз парағына перпендикуляр етіп тегіс айна қойыңыз.

Эксперимент

Қауіпсіздік нұсқауларын қатаң сақтаңыз (оқулықтың шыбын жапырақшасын қараңыз).

1. Жақсы ұшталған қарындашпен қағазға айна бойымен сызық сызыңыз.

2. Қағаз бетіне үш нүкте қойыңыз: біріншісі – түскен жарық шоғының ортасына, екіншісі – шағылған жарық шоғының ортасына, үшіншісі – жарық сәулесі сәуленің үстіне түсетін жерге. айна (Cурет 2).

3. Айнаны түсетін жарық сәулесіне әр түрлі бұрышқа қойып, сипатталған қадамдарды тағы бірнеше рет қайталаңыз (әртүрлі қағаз парақтарында).

4. Айна мен қағаз парағының арасындағы бұрышты өзгерте отырып, бұл жағдайда шағылған жарық шоғын көрмейтініне көз жеткізіңіз.

Эксперимент нәтижелерін өңдеу

Әрбір тәжірибе үшін:

1) айнаға түсетін сәуле мен шағылған сәулені тұрғызу;

2) сәуленің түсу нүктесі арқылы айна бойымен жүргізілген түзуге перпендикуляр жүргіземіз;

3) Жарықтың түсу бұрышын (α) және шағылу бұрышын (β) белгілеңіз және өлшеңіз. Өлшеу нәтижелерін кестеге енгізіңіз.

Эксперимент және оның нәтижелерін талдау

Экспериментке және оның нәтижелеріне талдау жасаңыз. Қорытынды жасаңыз, онда мынаны көрсетіңіз: 1) жарық сәулесінің түсу бұрышы мен оның шағылу бұрышы арасында қандай байланыс орнаттыңыз; 2) эксперимент нәтижелері абсолютті дәл болып шықты ма, егер олай болмаса, қатенің себептері қандай болды.

шығармашылық тапсырма

Суретті пайдалану. 3, жазық айна арқылы бөлменің биіктігін анықтау бойынша тәжірибе жоспарын ойластырып, жазып алу; қажетті жабдықты көрсетіңіз.

Мүмкін болса, эксперимент жүргізіңіз.

Жұлдызша арқылы тапсырма

Күн сәулесі электромагниттік сәулелену болып табылады, сондықтан оған шағылу және сыну сияқты құбылыстар тән. Жарықтың бір ортадан екінші ортаға өткендегі шағылу заңын қарастырайық және көрінетін электромагниттік толқындардың сәуле түрінде бейнеленуін қолданамыз.

Белгілі болғандай, жарық кез келген біртекті мөлдір ортада түзу сызықты таралады. Жарық шоғы екі мөлдір ортаның интерфейсіне жеткенде, онда екі құбылыс пайда болады:

1. Жарық сәулесінің бір бөлігі белгілі бір бұрышпен бірінші мөлдір ортаға кері шағылысады, яғни шағылады.
2. Жарық сәулесінің екінші бөлігі екінші ортаға еніп, оның ішінде таралуын жалғастырады, бірақ сонымен бірге оның таралу бағытын белгілі бір бұрышқа өзгертеді, яғни ол сынады.

Екі құбылыс сәйкесінше жарықтың шағылысу және сыну заңдары арқылы сипатталады.

Бұл физикалық құбылыстар төмендегі суретте көрсетілген, ол түскен жарық шоғы екі мөлдір ортаның шекарасынан өткенде екі сәулеге бөлінетінін, олардың біреуі (кіші) шағылысып, екінші сәулесі шағылатынын көрсетеді. (үлкені) басқа ортаға өтіп, одан әрі таралуын жалғастырады.

Жарықтың шағылу заңдары

Физикада жарықтың шағылысуы толқынның екі ортаның шекарасына түскеннен кейін оның таралу бағытының өзгеруі ретінде түсініледі, бұл кезде толқын өзі шыққан ортаға қайта оралады.

Жарықтың шағылысу заңы тұжырымдалған соң, бұл құбылыстың бар болуының арқасында айнадағы, су бетіндегі немесе басқа да жылтыр беттегі әртүрлі заттардың кескіндерін көруге болатынын байқаймыз. Физикалық тұрғыдан жарықтың шағылуы жарық бетке түсіп, онымен соқтығысқанда және қайтадан өзінің бастапқы ортасына оралғанда, сол бетке түскен сәуленің бұрышына тура тең бұрыш түзгенде пайда болады. Бұл бет шағылысатын деп аталады. Рефракция құбылысынан айырмашылығы, шағылу құбылысы толқынның бір ортада таралу бағытының өзгеруі болып табылады.

Физикада жарықтың шағылу заңдары былай тұжырымдалады:

1. Тасымалдаушылар арасындағы интерфейске түсетін сәуле, шағылған сәуле және осы бетке нормаль бір жазықтықта жатады.
2. Түсу бұрышы шағылу бұрышына тең. Жарықтың шағылысу заңының формуласы: θ pad. = θ теріс. .

Айналмалы және диффузиялық шағылысу

Шағылыстырғыш беті тегіс болуы мүмкін, бірақ оның бұзылуы да болуы мүмкін. Осыған байланысты жарықтың шағылысуының екі түрі бөлінеді:

1. Айна. Егер шағылыстыратын беттегі бұзылулар түсетін толқын ұзындығымен салыстырғанда аз болса, онда жарық сәулесі белгілі бір бағытта шағылысады. Мұнда жарықтың шағылысу заңын қолдануға болатын жазық айна бетіне мысал келтіруге болады.
2. Диффузия. Егер беттік тегіссіздіктер жарықтың толқын ұзындығымен салыстырылатын болса, онда түскен сәуленің әрбір бөлігі әртүрлі ретсіздіктерден шағылысады, ал жарықтың шағылысу заңы әрбір шағылу фактісі үшін жарамды болып қалады, бірақ шағылысқан жарық сәулелері тарала бастағандықтан. әртүрлі бағыттар бойынша, бастапқы сәуле көптеген шағын шоқтарға бөлінеді. Мұндай жағдайларда жарық шашыраңқы деп айтылады. Диффузиялық шағылудың мысалы ағаш бетінен жарықтың шағылысуы болып табылады.

Осылайша, егер жарық шағылысқаннан кейін белгілі бір бағытта таралса, диффузиялық шағылудан кейін жарық «шашыратылады».

Шағылу процесінің кванттық механикалық негіздемесі

Жарық – әртүрлі жиіліктегі фотондар шоғы. Фотондардың затпен кез келген әрекеттесуі жұтылу және сәуле шығару процестері арқылы сипатталады. Фотон заттың молекуласына жеткенде, оның электронды қабатын қозған күйге, яғни энергиясы жоғары күйге ауыстыра отырып, ол бірден сіңеді. Фотонды жұтқаннан кейін бірден дерлік электрондық жүйе өзінің негізгі күйіне ауысады және бұл процесс фотонның еркін бағытта шығарылуымен бірге жүреді. Кванттық механикалық тұрғыдан жарықтың шағылысу заңы шағылу түрінде байқалатын фотондардың сәулеленуінің ең ықтимал бағыты ретінде түсіндіріледі.

Кері шағылысу құбылысы

Кері шағылысу құбылысы немесе кері шағылысу - кейбір беттердің немесе заттардың оларға түсетін жарық шоғын бұл жарықтың қандай бұрышпен түсетініне қарамастан, ол түскен көзге қайта шағылыстыру қабілеті.

Бұл мінез-құлықты жазық айна жағдайында байқауға болады, бірақ жарық сәулесі оған перпендикуляр түскенде ғана, яғни түсу бұрышы 90° болады.

Қарапайым ретрорефлекторды бір-біріне перпендикуляр екі айнаны қосу арқылы жасауға болады. Мұндай құрылғы шығарған кескін әрқашан түпнұсқамен бірдей өлшемде болады, бірақ төңкеріліп тұрады. Бұл ретрорефлекторға жарық сәулелері қандай бұрыштарда түсетіні маңызды емес, ол әрқашан оларды 180 ° көрсетеді. Төмендегі суретте бұл ретрорефлектор көрсетілген және оны көрсетеді физикалық қасиеттері.

Шектеулі ретрорефлексия және оны пайдалану

Кері шағылысу құбылысы қазіргі уақытта автомобильдер өндірісінде, атап айтқанда, сандар жазылған металл пластиналардың бетін жасауда кеңінен қолданылады.

Егер сіз бетіне көптеген шағын шағылыстыратын шарларды қолдансаңыз, оның жарықты дәл кері емес, белгілі бір кішкене бұрышта көрсететінін қамтамасыз ете аласыз. Бұл жағдайда олар ретрорефлектордың шектеулі мүмкіндігі туралы айтады. Дәл осындай әсерге қол жеткізуге болады, егер шағын пирамидалар бетіне шағылыстыратын сфералардың орнына қолданылса.

Автокөлік нөмірлерін жасаған кезде олардың жарықты жақсы шағылыстыруын қаламайсыз, керісінше шағылған жарық сәулесі түскен сәулеге параллель болады. Соның арқасында артындағы басқа көліктің фарасынан көліктің нөмірлеріне түскен жарық осы нөмірлерден шағылысып, жүргізушінің көзіне түсіп, алдынан қозғалып келе жатқан көліктің нөмірін көреді.

Ретрорефлексия және оптикалық аберрациялар

Оптикалық аберрация – кез келген оптикалық жүйеде алынған кескін анық емес болып шығатын физикадағы құбылыс. Бұл заттың белгілі бір нүктесінен шыққан жарық сәулесінің дәл бір нүктеге оралмайтындығынан болады. Аберрацияның себептері оптикалық жүйелердегі геометриялық кемшіліктер, сондай-ақ көрінетін жарықтың әртүрлі толқын ұзындығы үшін әртүрлі шағылысу болуы мүмкін.

Ретрорефлексия оптикалық аберрацияларды теңестіру үшін қолданылады. Бұл оптикалық жүйеде алынған объектінің бейнесі ретрорефлектор арқылы осы жүйеге қайта бағытталады. Ретрорефлектордың қызметі оған түскен барлық сәулелерді қайтарып қана қоймайды, сонымен қатар электромагниттік толқынның толқындық бетін керісінше өзгертеді.

Жарықтың сыну және толық шағылу заңы

Жарықтың сынуы деп әртүрлі оптикалық қасиеттері бар ортаның шекарасынан өткенде оның таралу бағытының өзгеруі түсініледі. Атап айтқанда, әртүрлі мөлдір орталарда жарықтың таралу жылдамдығы әртүрлі және ол әрқашан вакуумдегі жарық жылдамдығынан аз.

Жарықтың сыну құбылысын сипаттау үшін ортаның сыну көрсеткіші n енгізіледі, ол қатынасына теңжарықтың вакуумдегі және ортадағы жылдамдықтары, яғни n = c/v. Жарықтың сыну заңы математикалық түрде былай өрнектеледі: sin(θ инк.)/sin(θ инк.) = n 2 /n 1 = v 1 /v 2, мұнда θ инк. - түскен сәуле мен бетке нормаль арасындағы бұрыш, θ жауап. - сынған сәуле мен бетке нормаль арасындағы бұрыш, n 1, v 1 және n 2, v 2 - сәйкесінше бірінші орта және екінші орта үшін сыну көрсеткіші және жарықтың таралу жылдамдығы.

Жоғарыда айтылғандай, жарық екі мөлдір ортаның шекарасынан өткенде шағылған және сынған сәулелер пайда болады. Егер θ prel. = 90° болса, онда сынған сәуле бетіне параллель өтеді, басқаша айтқанда, ол байқалмайды. Бұл жағдай θ бұрышы төмен болған жағдайда мүмкін болады. белгілі бір критикалық бұрыштан үлкен θ cr. , және n 1 > n 2. Критикалық бұрыш келесі түрде анықталады: θ cr. = arcsin(n 2 /n 1). Осы бетке θ cr-ден үлкен бұрышпен түсетін кез келген жарық сәулесі. , толық рефлексиядан өтеді.

Толық шағылысу құбылысының қолданылуы

Толық рефлексия құбылысы адам өмірінің әртүрлі салаларында қолданылады. Оның ең танымал қолданылуы телекоммуникациялар мен медицинада қолданылатын оптикалық талшық ретінде.

Сөйлессек қарапайым сөзбен айтқанда, онда оптикалық талшық - бұл мөлдір материалдан жасалған иілгіш кабель, оның сыну көрсеткіші кабельді қоршап тұрған ортаның сыну көрсеткішінен үлкен. Нәтижесінде, мұндай талшыққа белгілі бір бұрышпен жіберілген жарық шоғы іс жүзінде қарқындылығын жоғалтпай, оның қарама-қарсы ұшына жетеді, өйткені оның жолында ол тек толық шағылыстырады.

Жарық - біздің өміріміздің маңызды құрамдас бөлігі. Онсыз біздің планетамызда өмір сүру мүмкін емес. Сонымен қатар, жарықпен байланысты көптеген құбылыстар бүгінде электр құрылғыларын өндіруден бастап ғарыш аппараттарына дейін адам қызметінің әртүрлі салаларында белсенді түрде қолданылады. Физикадағы іргелі құбылыстардың бірі – жарықтың шағылысуы.

Жарықтың шағылысуы

Жарықтың шағылу заңы мектепте оқытылады. Біздің мақала сізге бұл туралы не білуіңіз керек екенін, сондай-ақ басқа да көптеген пайдалы ақпаратты айта алады.

Жарық туралы негізгі білім

Әдетте, физикалық аксиомалар ең түсінікті болып табылады, өйткені олар үйде оңай байқалатын көрнекі көріністерге ие. Жарықтың шағылысу заңы әртүрлі беттермен соқтығысқанда жарық сәулелерінің бағытын өзгертетін жағдайды білдіреді.

Назар аударыңыз! Сыну шекарасы толқын ұзындығы сияқты параметрді айтарлықтай арттырады.

Сәулелердің сынуы кезінде олардың энергиясының бір бөлігі бастапқы ортаға қайта оралады. Сәулелердің бір бөлігі басқа ортаға енгенде олардың сынуы байқалады.
Барлық осы физикалық құбылыстарды түсіну үшін сізге сәйкес терминологияны білу қажет:

• физикада жарық энергиясының ағыны екі заттың арасындағы шекараға түскен кездегі оқиға ретінде анықталады;
• бұл жағдайда бастапқы ортаға қайтатын жарық энергиясының бір бөлігі шағылысу деп аталады;

Назар аударыңыз! Рефлексия ережесінің бірнеше тұжырымдары бар. Сіз оны қалай тұжырымдасаңыз да, ол шағылған және түскен сәулелердің салыстырмалы орнын сипаттайтын болады.

• түсу бұрышы. Мұнда біз ортаның шекарасының перпендикуляр сызығы мен оған түсетін жарықтың арасында пайда болатын бұрышты айтамыз. Ол сәуленің түсу нүктесінде анықталады;

Сәулелік бұрыштар

• шағылысу бұрышы. Ол шағылған сәуле мен оның түсу нүктесінде қайта қалпына келтірілген перпендикуляр сызық арасында қалыптасады.

Сонымен қатар, сіз біртекті ортада жарық тек түзу сызықты тарала алатынын білуіңіз керек.

Назар аударыңыз! Әртүрлі баспа құралдары жарықты әртүрлі шағылыстыруы және жұтуы мүмкін.

Шағылыстыру осыдан келеді. Бұл заттар мен заттардың шағылысуын сипаттайтын шама. Бұл ортаның бетіне жарық ағынының әкелетін сәулеленуі одан шағылысатын энергияға тең болатынын білдіреді. Бұл коэффициент бірқатар факторларға байланысты, соның ішінде ең жоғары мәнсәулелену құрамы мен түсу бұрышы болады.
Жарық ағынының толық шағылуы сәуле шағылыстырушы беті бар заттар мен заттарға түскенде байқалады. Мысалы, сәуленің шағылысуын ол шыныға, сұйық сынапқа немесе күміске соғылған кезде байқауға болады.

Қысқаша тарихи экскурсия

Жарықтың сыну және шағылу заңдары сонау 3 ғасырда қалыптасып, жүйеленді. BC e. Оларды Евклид жасаған.

Бұл физикалық құбылысқа қатысты барлық заңдар (сыну және шағылысу) эксперименталды түрде орнатылды және Гюйгенстің геометриялық принципімен оңай расталады.
Бұл принципке сәйкес ортаның бұзылу жетуі мүмкін кез келген нүктесі қайталама толқындардың көзі ретінде әрекет етеді.

Бүгінгі күні бар заңдарды толығырақ қарастырайық.

Заңдар барлық нәрсенің негізі

Жарық ағынының шағылысу заңы бір ортадан екіншісіне жіберілген жарық олардың бөлінген кезде жартылай қайтарылатын физикалық құбылыс ретінде анықталады.

Интерфейстегі жарықтың шағылысуы
Адамның визуалды анализаторы жарық көзінен шыққан сәуле көз алмасына түскен сәтте бақылайды. Дене көз ретінде әрекет етпейтін жағдайда визуалды анализатор денеден шағылысқан басқа көзден сәулелерді қабылдай алады. Бұл жағдайда объектінің бетіне түскен жарық сәулесі оның әрі қарай таралу бағытын өзгерте алады. Осының нәтижесінде жарықты көрсететін дене оның көзі ретінде әрекет етеді. Шағылысқан кезде ағынның бір бөлігі бастапқыда бағытталған бірінші ортаға оралады. Мұнда оны көрсететін дене қазірдің өзінде шағылысқан ағынның көзі болады.

• Бұл физикалық құбылыстың бірнеше заңдылықтары бар:

Назар аударыңыз! Бұл жерде жазық толқын заттың немесе заттың шағылыстыратын бетіне түсуі меңзейді. Оның толқындық беттері жолақтар болып табылады.

Бірінші және екінші заңдар

• екінші заң. Оның тұжырымы келесідей: жарық ағынының шағылу бұрышы түсу бұрышына тең болады. Бұл олардың өзара перпендикуляр жақтары болуына байланысты. Үшбұрыштардың теңдігі принциптерін ескере отырып, бұл теңдіктің қайдан шыққаны белгілі болады. Осы принциптерді пайдалана отырып, бұл бұрыштардың жарық сәулесінің түсу нүктесінде екі заттың бөліну шекарасында қалпына келтірілген перпендикуляр сызығымен бір жазықтықта екенін оңай дәлелдеуге болады.

Оптикалық физикадағы бұл екі заң негізгі болып табылады. Сонымен қатар, олар кері жолы бар сәуле үшін де жарамды. Сәуле энергиясының қайтымдылығының нәтижесінде бұрын шағылғанның жолымен таралатын ағын түскен сәуленің жолымен бірдей көрінеді.

Практикадағы рефлексия заңы

Бұл заңның орындалуын іс жүзінде тексеруге болады. Мұны істеу үшін кез келген шағылыстыратын бетке жұқа сәулені бағыттау керек. Бұл мақсаттар үшін лазерлік көрсеткіш пен кәдімгі айна өте қолайлы.

Заңның тәжірибедегі әсері

Лазер меңзерін айнаға бағыттаңыз. Нәтижесінде лазер сәулесі айнадан шағылысып, берілген бағытта әрі қарай таралады. Бұл жағдайда түскен сәуле мен шағылған сәуленің бұрыштары оларға қалыпты қараған кезде де тең болады.

Назар аударыңыз! Мұндай беттерден түсетін жарық доғал бұрышпен шағылысады және одан әрі бетіне өте жақын орналасқан төмен траектория бойынша таралады. Бірақ дерлік тігінен түсетін сәуле өткір бұрышпен шағылысады. Сонымен қатар, оның одан әрі жолы құлау жолымен дерлік бірдей болады.

Көріп отырғаныңыздай, бұл ереженің негізгі нүктесі - жарық ағынының түсу нүктесінде бұрыштарды бетке перпендикулярдан өлшеу керек.

Назар аударыңыз! Бұл заң тек жарыққа ғана емес, сонымен қатар электромагниттік толқындардың кез келген түріне (микротолқын, радио, рентген толқындары және т.б.) бағынады.

Диффузиялық шағылысу ерекшеліктері

Көптеген нысандар тек бетіне түскен жарық сәулесін ғана көрсете алады. Жақсы жарықтандырылған заттар әртүрлі бұрыштардан анық көрінеді, өйткені олардың беті жарықты әртүрлі бағытта шағылыстыру және шашырату.

Диффузиялық шағылысу

Бұл құбылыс шашыранды (диффузиялық) шағылу деп аталады. Бұл құбылыс радиация әртүрлі кедір-бұдыр беттерге түскенде пайда болады. Оның арқасында біз жарық шығару қабілеті жоқ заттарды ажырата аламыз. Егер жарық сәулесінің шашырауы нөлге тең болса, онда біз бұл объектілерді көре алмаймыз.

Назар аударыңыз! Диффузиялық шағылысу адамға ыңғайсыздық тудырмайды.

Қолайсыздықтың болмауы жоғарыда сипатталған ережеге сәйкес барлық жарықтың бастапқы ортаға оралмайтындығымен түсіндіріледі. Сонымен қатар, бұл параметр әртүрлі беттер үшін әртүрлі болады:

• қар радиацияның шамамен 85% көрсетеді;
• ақ қағаз үшін - 75%;
• қара және велюр үшін - 0,5%.

Егер шағылысу кедір-бұдыр беттерден келсе, онда жарық бір-біріне қатысты кездейсоқ бағытталады.

Mirroring мүмкіндіктері

Жарық сәулеленуінің спекулярлық шағылысуы бұрын сипатталған жағдайлардан ерекшеленеді. Бұл ағынның тегіс бетке белгілі бір бұрышпен түсуі нәтижесінде олар бір бағытта шағылысатындығына байланысты.

Айна бейнесі

Бұл құбылысты қарапайым айна арқылы оңай шығаруға болады. Айна бағытталған кезде күн сәулелері, ол тамаша шағылыстыратын бет ретінде әрекет етеді.

Назар аударыңыз! Бірқатар денелерді айна беттері ретінде жіктеуге болады. Мысалы, бұл топқа барлық тегіс оптикалық объектілер кіреді. Бірақ бұл нысандардағы бұзушылықтар мен біркелкі еместіктердің өлшемі сияқты параметр 1 микроннан аз болады. Жарықтың толқын ұзындығы шамамен 1 микрон.

Барлық осындай жарық шағылыстыратын беттер бұрын сипатталған заңдарға бағынады.

Технологияда құқықты қолдану

Бүгінгі таңда технология жиі айналар немесе шағылыстыратын беті қисық айналатын нысандарды пайдаланады. Бұл сфералық айналар деп аталады.
Мұндай объектілерге сфералық кесіндінің пішіні бар денелер жатады. Мұндай беттер сәулелердің параллелизмінің бұзылуымен сипатталады.
Қосулы қазірСфералық айналардың екі түрі бар:

• ойыс. Олар сфера сегментінің ішкі бетінен жарық сәулеленуін көрсетуге қабілетті. Шағылысқан кезде сәулелер мұнда бір нүктеде жиналады. Сондықтан оларды жиі «жинаушылар» деп те атайды;

Ойыс айна

• дөңес. Мұндай айналар сыртқы бетінен радиацияның шағылысуымен сипатталады. Бұл кезде тараптарға дисперсия пайда болады. Осы себепті мұндай объектілерді «шашырау» деп атайды.

Дөңес айна

Бұл жағдайда сәулелердің әрекетінің бірнеше нұсқасы бар:

• бетіне параллель дерлік жану. Бұл жағдайда ол бетіне сәл ғана тиіп, өте доғал бұрышта шағылысады. Содан кейін ол айтарлықтай төмен траекториямен жүреді;
• кері құлаған кезде сәулелер өткір бұрышпен шағылысады. Бұл жағдайда, жоғарыда айтқанымыздай, шағылған сәуле оқиғаға өте жақын жолмен жүреді.

Көріп отырғанымыздай, заң барлық жағдайда орындалады.

Қорытынды

Жарық сәулеленуінің шағылысу заңдары біз үшін өте маңызды, өйткені олар іргелі физикалық құбылыстар. Олар адам қызметінің әртүрлі салаларында кең қолданыс тапты. Оптика негіздерін зерттеу жылы жүреді орта мектеп, бұл осындай негізгі білімнің маңыздылығын тағы бір рет дәлелдейді.

Өз қолыңызбен вазаға періштенің көзін қалай жасауға болады?

Оптика(қайтадан Ескі грекὀ πτική сыртқы түрінемесе көру) – негізінен көрінетін және оған жақын диапазондардағы (инфрақызыл және ультракүлгін сәулелер) электромагниттік толқындардың таралуымен байланысты құбылыстарды зерттейтін физика саласы. Оптика жарықтың қасиеттерін сипаттайды және онымен байланысты құбылыстарды түсіндіреді. Оптика әдістері көптеген қолданбалы пәндерде, соның ішінде электротехникада, физикада және медицинада (атап айтқанда, офтальмологияда) қолданылады. Бұларда, сондай-ақ пәнаралық салаларда қолданбалы оптиканың жетістіктері кеңінен қолданылады.

Оптиканың маңызды ұғымдары: жарықтың сынуы және шағылыуы (призма мысалында жарық сәулелерінің жолы).

Рефлексия заңы:

1) Түсу бұрышы шағылу бұрышына тең.

2) Түскен сәуле, шағылған сәуле және сәуленің түсу нүктесіне енгізілген перпендикуляр бір жазықтықта жатады.
Сыну заңы:

1) Түсу бұрышы синусының сыну бұрышының синусына қатынасы осы екі орта үшін тұрақты шама болып табылады, қатынасына теңБұл ортадағы жарық жылдамдығы:

2) Түскен сәуле, сынған сәуле және сәуленің түсу нүктесіндегі екі орта арасындағы интерфейске перпендикуляр бір жазықтықта жатады.

Жарықтың табиғаты

Оптика табиғат туралы классикалық идеялардың шектеулері ашылған физиканың алғашқы салаларының бірі болды. Жарықтың екі жақты табиғаты анықталды:

Жарықтың сипаттамалары

Жарық толқынының ұзындығы λ толқынның ортадағы таралу жылдамдығына тәуелді және онымен және жиілікпен келесі қатынаспен байланысты:

Практикада ортаның сыну көрсеткіші толқын ұзындығының функциясы болып табылатыны жалпы қабылданған: n = n(λ). Сыну көрсеткішінің толқын ұзындығына (дәлірек айтсақ, жиілікке) тәуелділігі жарық дисперсиясы құбылысы түрінде көрінеді.

Жарықтың сипаттамалары:

• 
  жарықтың толқын ұзындығының диапазонымен анықталатын спектрлік құрамы.
• 
  электромагниттік толқынның электр векторының амплитудасының квадратына пропорционал қарқындылық.
• 
  толқынның кеңістікте таралуына қарай электр векторының кеңістіктік бағдарының өзгеруімен анықталатын поляризация.
• 
  толқындық фронтқа нормаль бағытымен сәйкес келетін жарық сәулесінің таралу бағыты (қос сыну құбылысы болмаған жағдайда

Жарық жылдамдығы

Әмбебап және тұрақты ұғым – жарық жылдамдығы c= 3∙ . Жарық әртүрлі ортада тараған кезде жарық жылдамдығы vтөмендейді: υ = в / n, Қайда nортаның оптикалық қасиеттерін сипаттайтын және жарық жиілігіне байланысты сыну көрсеткіші: n = n(ν)

Масштаб электромагниттік сәулелену

Геометриялық оптика

Геометриялық оптика немесе сәулелік оптика, сәуле терминімен жарықтың таралуын сипаттайды. Гюйгенс, Ньютон, Гук еңбектері.

Геометриялық оптикадағы «сәуле» - нақты оптикалық толқындардың импульстік фронтына перпендикуляр абстрактілі геометриялық объект. Геометриялық оптика оптикалық жүйе арқылы сәулелердің өту ережелерін сипаттайды.

Егер бір-біріне параллель бетке түсетін тар жарық шоқтары шағылысқаннан кейін де параллель болса,

Айна бейнесі

Егер сәулелер бетке параллель түссе, бірақ бетінен шағылған кезде олар параллель болып қалатын болса, шағылысу спекулярлық болады.

Мысал. Айнадағы рефлексия.

Диффузиялық шағылысу.

Егер сәулелер бетке параллель түссе, бірақ барлық мүмкін бағытта шағылыса, шағылысу диффузиялық болады.

Толқындық оптика.

Физикалық оптиканемесе Толқындық оптикаГюйгенс принципіне негізделген және толқынның амплитудасы мен фазасын қоса алғанда, оптикалық жүйелер арқылы күрделі импульстік фронттардың таралуын модельдейді. Оптиканың бұл бөлімі дифракцияны, интерференцияны, поляризациялық әсерлерді, аберрацияны және басқа да күрделі әсерлердің табиғатын түсіндіреді.

Толқын- осы ортада таралатын және өзімен бірге энергия алып жүретін орта күйінің өзгеруі (пертурбация). Басқаша айтқанда: «...толқындар немесе толқындар кез келген максимумдар мен минимумдардың кеңістіктегі кезектесуі болып табылады. физикалық шама, мысалы, заттың тығыздығы, электр өрісінің күші, температура».

Интерференция

Интерференция –толқындық суперпозиция құбылысы, оның нәтижесінде кеңістіктің әртүрлі нүктелерінде пайда болған тербелістердің уақытқа созылған күшеюі немесе әлсіреуі байқалады. Бұл жалпы меншіккез келген сипаттағы толқындар.

Интерференцияның негізгі формулалары.

Оптикалық жолдың айырмашылығы:

Δ= Л 1 - Л 2 .

Тербелістердің Δφ фазалық айырмасы мен толқындық жолдардағы оптикалық айырмашылық арасындағы байланыс

Δφ=2 πΔ/ λ ..

Интерференция кезінде максималды жарық қарқындылығының шарты

Δ= ± kλ (к=0, л,2, 3, …).

Интерференция кезіндегі жарық интенсивтілігінің минималды шарты

Δ= ± (2к+1) (λ /2).
Толқын дифракциясы(лат. дифракция- тура мағынасында сынған, жарылған) - толқынның кедергіні айналып иілу құбылысы.

D
Бөлшек әсерлер толқын ұзындығы мен ортадағы біртекті еместіктердің сипаттамалық өлшемі немесе толқынның өз құрылымындағы біртекті еместігі арасындағы қатынасқа байланысты.

Дифракциялық тор- жарық дифракциясы принципі бойынша жұмыс істейтін оптикалық құрылғы комбинация болып табылады үлкен санбелгілі бір бетке қолданылатын жүйелі аралық штрихтар (саңылаулар, шығыңқылар). Құбылыстың алғашқы сипаттамасын құс қауырсындарын тор ретінде пайдаланған Джеймс Грегори жасады.

Дифракцияның негізгі формулалары:

Сәулелердің қалыпты түсуі кезіндегі дифракциялық тордағы жарықтың дифракциясы кезіндегі негізгі максимумдардың шарты

d sinφ=± кλ, к=0,1,2,3,…,

Қайда d- торлы период (тұрақты); к-негізгі максималды сан; φ - тор бетіне нормаль мен дифракциялық толқындардың бағыты арасындағы бұрыш.

Дифракциялық тордың шешуші күші

мұндағы Δλ – екі іргелес спектрлік сызықтардың (λ және λ+Δλ) толқын ұзындықтарының ең аз айырмашылығы, онда бұл сызықтарды осы тор арқылы алынған спектрде бөлек көруге болады; N-тор сызықтарының саны; к-дифракциялық максимумның сериялық нөмірі.

Үйлесімділік(латын тілінен cohaerens - «байланысқан») - уақыт бойынша бірнеше тербелмелі немесе толқындық процестердің корреляциясы, олар қосылған кезде көрінеді. Тербеліс когерентті болады, егер олардың фазалар айырмашылығы уақыт бойынша тұрақты болса және тербелістерді қосқанда бірдей жиіліктегі тербеліс алынады.

Толқындық когеренттілік екі нүкте арасындағы фазалар айырмасының уақытқа тәуелсіз екенін білдіреді.

Келісімділік болмаса, интерференция сияқты құбылысты байқау мүмкін емес.

Толқындық поляризация- таралудағы бұзылыстардың симметриясын бұзу құбылысы көлденеңоның таралу бағытына қатысты толқын. IN бойлықтолқында поляризация болуы мүмкін емес, өйткені толқынның бұл түріндегі бұзылулар әрқашан таралу бағытымен сәйкес келеді.

Поляризация – толқындық сипаттаманың бір тербеліс бағытын таңдау. Көлденең толқын екі бағытпен сипатталады: толқын векторыжәне амплитудалық вектор, әрқашан толқын векторына перпендикуляр.

Толқынның поляризациясының себебі:

• 
  бұзылу көзіндегі толқындардың асимметриялық генерациясы;
• 
  толқынның таралу ортасының анизотропиясы;
• 
  екі ортаның шекарасындағы сыну және шағылу.

Жарық дисперсиясы

Призмадан өткенде жарықтың дисперсияға байланысты спектрге ыдырауы (Ньютон тәжірибесі).

Жарықтың дисперсиясы (жарықтың ыдырауы) абсолютті тәуелділік құбылысы сыну көрсеткішізаттар жарықтың толқын ұзындығына (немесе жиілігіне) (жиілік дисперсиясы) немесе бірдей тәуелділік фазалық жылдамдықтолқын ұзындығы (немесе жиілігі) бойынша заттағы жарық. 1672 жылы Ньютон эксперименталды түрде ашты, бірақ теориялық тұрғыдан әлдеқайда кейінірек түсіндірілді.

Жарық дисперсиясымен ұқсастық бойынша кез келген басқа сипаттағы толқындардың таралуының толқын ұзындығына (немесе жиілігіне) тәуелділігінің ұқсас құбылыстары да дисперсия деп аталады. Осы себепті, мысалы, жиілік пен толқын санын байланыстыратын сандық қатынастың атауы ретінде қолданылатын дисперсия заңы термині тек электромагниттік толқын , бірақ кез келген толқындық процеске.

Призма- геометриялық дене пішініндегі мөлдір материалдан жасалған оптикалық элемент (мысалы, оптикалық шыны) - жарықтың кіріп-шығатын тегіс жылтыратылған жиектері бар призма. Призмадағы жарық сынады.

Дисперсия кемпірқосақтың жаңбырдан кейін пайда болуын түсіндіреді (дәлірек айтқанда, кемпірқосақтың ақ емес, көп түсті болуы).

Анықтамалар.

1. 
   Ашық физика [Электрондық ресурс]
2. 
   Мякишев, Г.Я.. Физика. 11 сынып. [Мәтін]
3. 
   Сайттардан алынған суреттер:

• 
  http:// narod.ru/pic/
• 
  http:// fizika.ayp.ru/6/6_1.html
• 
  http://festival.1september.ru/articles/310913/pril2.doc
• 
  http://ftl.kherson.ua/EDU/OC/Astronomy/content/chapter2/section1/paragraph1/theory.html
• 
  http://optika8.narod.ru/7.Ploskoe_zerkalo.htm