Законы отражения света
На границе раздела двух различных сред, если эта граница раздела значительно превышает длину волны, происходит изменение направления распространения света: часть световой энергии возвращается в первую среду, то есть отражается, а часть проникает во вторую среду и при этом преломляется. Луч АО носит название падающий луч, а луч OD – отраженный луч (см. рис. 1.3). Взаимное расположение этих лучей определяют законы отражения и преломления света.
Рис. 1.3. Отражение и преломление света.
Угол α между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела, восстановленным к поверхности в точке падения луча, носит название угол падения.
Угол γ между отражённым лучом и тем же перпендикуляром, носит название угол отражения.
Каждая среда в определённой степени (то есть по своему) отражает и поглощает световое излучение. Величина, которая характеризует отражательную способность поверхности вещества, называется коэффициент отражения. Коэффициент отражения показывает, какую часть принесённой излучением на поверхность тела энергии составляет энергия, унесённая от этой поверхности отражённым излучением. Этот коэффициент зависит от многих причин, например, от состава излучения и от угла падения. Свет полностью отражается от тонкой плёнки серебра или жидкой ртути, нанесённой на лист стекла.
Законы отражения света
| 1 | Падающий луч, отражающий луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. |
| 2 | Угол отражения γ равен углу падения α : |
Законы отражения света были найдены экспериментально ещё в 3 веке до нашей эры древнегреческим учёным Евклидом. Также эти законы могут быть получены как следствие принципа Гюйгенса, согласно которому каждая точка среды, до которой дошло возмущение, является источником вторичных волн. Волновая поверхность (фронт волны) в следующий момент представляет собой касательную поверхность ко всем вторичным волнам. Принцип Гюйгенса является чисто геометрическим.
На гладкую отражательную поверхность КМ (рис. 1.4) падает плоская волна, то есть волна, волновые поверхности которой представляют собой полоски.
Рис. 1.4. Построение Гюйгенса.
А1А и В1В – лучи падающей волны, АС – волновая поверхность этой волны (или фронт волны).
Пока фронт волны из точки С переместится за время t в точку В, из точки А распространится вторичная волна по полусфере на расстояние AD = CB, так как AD = vt и CB = vt, где v – скорость распространения волны.
Волновая поверхность отражённой волны – это прямая BD, касательная к полусферам. Дальше волновая поверхность будет двигаться параллельно самой себе по направлению отражённых лучей АА2 и ВВ2.
Прямоугольные треугольники ΔАСВ и ΔADB имеют общую гипотенузу АВ и равные катеты AD = CB. Следовательно, они равны.
Углы САВ = = α и DBA = = γ равны, потому что это углы со взаимно перпендикулярными сторонами. А из равенства треугольников следует, что α = γ .
Из построения Гюйгенса также следует, что падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром к поверхности, восстановленным в точке падения луча.
Законы отражения справедливы при обратном направлении хода световых лучей. В следствие обратимости хода световых лучей имеем, что луч, распространяющийся по пути отражённого, отражается по пути падающего.
Большинство тел лишь отражают падающее на них излучение, не являясь при этом источником света. Освещённые предметы видны со всех сторон, так как от их поверхности свет отражается в разных направлениях, рассеиваясь. Это явление называется диффузное отражение или рассеянное отражение. Диффузное отражение света (рис. 1.5) происходит от всех шероховатых поверхностей. Для определения хода отражённого луча такой поверхности в точке падения луча проводится плоскость, касательная к поверхности, и по отношению к этой плоскости строятся углы падения и отражения.
Рис. 1.5. Диффузное отражение света.
Например, 85% белого света отражается от поверхности снега, 75% — от белой бумаги, 0,5% — от чёрного бархата. Диффузное отражение света не вызывает неприятных ощущений в глазу человека, в отличие от зеркального.
Зеркальное отражение света – это когда падающие на гладкую поверхность под определённым углом лучи света отражаются преимущественно в одном направлении (рис. 1.6). Отражающая поверхность в этом случае называется зеркало (или зеркальная поверхность). Зеркальные поверхности можно считать оптически гладкими, если размеры неровностей и неоднородностей на них не превышают длины световой волны (меньше 1 мкм). Для таких поверхностей выполняется закон отражения света.
Рис. 1.6. Зеркальное отражение света.
Плоское зеркало – это зеркало, отражающая поверхность которого представляет собой плоскость. Плоское зеркало даёт возможность видеть предметы, находящиеся перед ним, причём эти предметы кажутся расположенными за зеркальной плоскостью. В геометрической оптике каждая точка источника света S считается центром расходящегося пучка лучей (рис. 1.7). Такой пучок лучей называется гомоцентрическим. Изображением точки S в оптическом устройстве называется центр S’ гомоцентрического отражённого и преломлённого пучка лучей в различных средах. Если свет, рассеянный поверхностями различных тел, попадает на плоское зеркало, а затем, отражаясь от него, падает в глаз наблюдателя, то в зеркале видны изображения этих тел.
Рис. 1.7. Изображение, возникающее с помощью плоского зеркала.
Изображение S’ называется действительным, если в точке S’ пересекаются сами отражённые (преломлённые) лучи пучка. Изображение S’ называется мнимым, если в ней пересекаются не сами отражённые (преломлённые) лучи, а их продолжения. Световая энергия в эту точку не поступает. На рис. 1.7 представлено изображение светящейся точки S, возникающее с помощью плоского зеркала.
Луч SO падает на зеркало КМ под углом 0°, следовательно, угол отражения равен 0°, и данный луч после отражения идёт по пути OS. Из всего множества попадающих из точки S лучей на плоское зеркало выделим луч SO1.
Луч SO1 падает на зеркало под углом α и отражается под углом γ ( α = γ ). Если продолжить отражённые лучи за зеркало, то они сойдутся в точке S1, которая является мнимым изображением точки S в плоском зеркале. Таким образом, человеку кажется, что лучи выходят из точки S1, хотя на самом деле лучей, выходящих их этой точки и попадающих в глаз, не существует. Изображение точки S1расположено симметрично самой светящейся точке S относительно зеркала КМ. Докажем это.
Луч SB, падающий на зеркало под углом 2 (рис. 1.8), согласно закону отражения света отражается под углом 1 = 2.
Рис. 1.8. Отражение от плоского зеркала.
Из рис. 1.8 видно, что углы 1 и 5 равны – как вертикальные. Суммы углов 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Следовательно, углы 3 = 4 и 2 = 5.
Прямоугольные треугольники ΔSOB и ΔS1OB имеют общий катет ОВ и равные острые углы 3 и 4, следовательно, эти треугольники равны по стороне и двум прилежащим к катету углам. Это означает, что SO = OS1, то есть точка S1 расположена симметрично точке S относительно зеркала.
Для того чтобы найти изображение предмета АВ в плоском зеркале, достаточно опустить перпендикуляры из крайних точек предмета на зеркало и, продолжив их за пределы зеркала, отложить за ним расстояние, равное расстоянию от зеркала до крайней точки предмета (рис. 1.9). Это изображение будет мнимым и в натуральную величину. Размеры и взаимное расположение предметов сохраняются, но при этом в зеркале левая и правая стороны у изображения меняются местами по сравнению с самим предметом. Параллельность падающих на плоское зеркало световых лучей после отражения также не нарушается.
Рис. 1.9. Изображение предмета в плоском зеркале.
В технике часто применяют зеркала со сложной кривой отражающей поверхностью, например, сферические зеркала. Сферическое зеркало – это поверхность тела, имеющая форму сферического сегмента и зеркально отражающая свет. Параллельность лучей при отражении от таких поверхностей нарушается. Зеркало называют вогнутым, если лучи отражаются от внутренней поверхности сферического сегмента. Параллельные световые лучи после отражения от такой поверхности собираются в одну точку, поэтому вогнутое зеркало называют собирающим. Если лучи отражаются от наружной поверхности зеркала, то оно будет выпуклым. Параллельные световые лучи рассеиваются в разные стороны, поэтому выпуклое зеркало называют рассеивающим.
Закону преломления света соответствует утверждение что :
а) каждая точка среды, до которой дошло возмущение сама становится источников вторичных волн
б) угол отражения равен углу падения; падающий луч, луч отраженный и перпендикуляо, востановленный в точке падения, лежат в одной плоскости
в) падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости; отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина потсоянная двух сред
г) угол отражения равен углу падения; падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости
д) падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости; угол отражения равен углу падения
Голосование за лучший ответ
физика
нужна ваша помощь
Закону преломления света соответствует утверждение что :
а)каждая точка среды,до которой дошло возмущение сама становится источников вторичных волн
б)угол отражения равен углу падения;падающий луч,луч отраженный и перпендикуляо,востановленный в точке падения,лежат в одной плоскости
в)падающий луч,луч преломленный и перпендикуляр ,восстановленный в точке падения,лежат в одной плоскости;отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина потсоянная двух сред
г)угол отражения равен углу падения;падающий луч,луч преломленный и перпендикуляр,восстановленный в точке падения,лежат в одной плоскости
д)падающий луч,луч преломленный и перпендикуляр,восстановленный в точке падения,лежат в одной плоскости;угол отражения равен углу падения
Добавлено 3 минуты назад
правда очень нужно,помогите
P.S. «приколы» вроде поездов и прочего не в тему,я впервые вообще сюда зашла и действительно ищу помощи
Дополнен 13 лет назад
сколько шикарных ответов осталось подождать ответов «а» и «г» для полной растерянности 🙁
Дополнен 13 лет назад
да вы правы конечно, просто намертво забыла эту физику, а дочке затвра сдавать
Лучший ответ
Закон Снелла (Снеллиуса) преломления света описывает преломление света на границе двух сред и ничего более. Поэтому в)
n1 — показатель преломления среды, из которой свет падает на границу раздела;
a1 — угол падения света — угол между падающим на поверхность лучом и нормалью к поверхности;
n2 — показатель преломления среды, в которую свет попадает, пройдя границу раздела;
a2 — угол преломления света — угол между прошедшим через поверхность лучом и нормалью к поверхности.
upd: «сколько шикарных ответов осталось подождать ответов «а» и «г» для полной растерянности :-(»
чего ждать? ? отраженный луч описывает закон отражения света, а не преломления.
насчет а) — это вообще принцип Гюйгенса-Френеля
Тестовое задание (разноуровневое) для осуществления текущего контроля по теме «Оптика»
А. … увеличивается. Б. … уменьшается. В. … не изменяется. Г. … не зависит от угла падения.
2. От чего зависит цветность световых волн?
А. От их частоты. Б. От скорости их распространения. В. От длины волны. Г. От среды в которой они распространяются.
3. Излучают ли обычные источники света когерентные волны?
А. Да. Б. Нет. В. Электролампа – да, пламя костра – нет. Г. Да, если цвет излучаемых световых волн одинаков.
4. Что можно наблюдать более отчетливо: дифракцию звука или дифракцию света?
А. Дифракцию звука, т. к. λзв = λсв . Б. Дифракцию света, т. к. λзв < λсв. В. Дифракцию звука, т. к. λзв > λсв. Г. Дифракцию света, т. к. λзв = λсв .
5. Какое из наблюдаемых явлений объясняется интерференцией света?
А. Радужная окраска компакт-дисков. Б. Радуга. В. Появление светлого пятна в центре тени от малого непрозрачного диска. Г. Кажущийся излом ложки, поставленной в стакан с водой.
6. Закону преломления света соответствует утверждение, что…
А. … каждая точка среды, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных волн. Б.. угол отражения равен углу падения; падающий луч, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. В.. падающий луч, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Г. … падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости.
7. Какое явление связано с различием скорости распространения света в веществе? А. Дисперсия. Б. Дифракция. В. Интерференция. Г.Отражение.
8. На поверхность жидкости под углом 30 0 из воздуха падает луч света. Его скорость в жидкости равна 240∙10 3 км/с. Определить угол преломления луча. А. 38 0 . Б. 44 0 . В. 24 0 . Г. Преломление не происходит, т. к. sin β>1.
9. В некоторую точку пространства приходят два пучка когерентного излучения с оптической разностью хода 2,0 мкм. Определить, произойдет усиление или ослабление в этой точке света с длиной волны 760 нм.
А. Ослабление, т. к. k-целое число. Б. Усиление, т. к. k-целое число. В. Ослабление, т. к. kнецелое число. Г. Усиление, т. к. k-нецелое число.
10. Дифракционная решетка, постоянная которой равна 0,004 мм, освещается светом с длиной волны 640 нм. Под каким углом к решетке нужно производить наблюдение, чтобы увидеть изображение спектра третьего порядка.
А. 1 0 . Б. 9 0 . В. 29 0 . Г. Преломление не происходит, т. к. sin β>1.
11. Длина волны желтого света натрия в вакууме 590 нм, а в воде 442 нм. Каков показатель преломления воды для этого света? А. 0,75.Б. 2,6∙10 5 . В.1,33. Г.7,8.
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА.
1. Возможно ли полное отражение, если световой луч падает из воздуха в воду?
А. Нет. Б. Если угол падения равен предельному углу преломления. В. Если угол падения больше предельного угла преломления. Г. Да.
2. Укажите правильный ответ. Дисперсией называется …
А. … зависимость показателя преломления света от среды, в которой рассеивается свет. Б. … зависимость показателя преломления света от длины волны (или частоты колебаний световой волны). В. … зависимость показателя преломления света от угла падения световой волны на поверхность среды. Г. … зависимость показателя преломления света от скорости световой волны в среде.
3. Как изменяется частота фиолетового излучения при переходе светового луча из вакуума в воду?
А. Увеличивается. Б. Уменьшается. В. Не изменяется. Г. Зависит от длины световой волны.
4. Условие максимума в дифракционной картине, полученной с помощью решетки, d sin φ = k λ . В этой формуле k должно быть…
А. …дробным числом. Б. … четным числом. В. … нечетным числом. Г. целым числом.
5. Какое из наблюдаемых явлений объясняется преломлением света?
А. Радужная окраска мыльных пузырей. Б. Радуга. В. Кажущийся излом ложки, поставленной в стакан с водой. Г. Появление светлого пятна в центре тени от малого непрозрачного диска.
6. В каком случае угол падения равен углу отражения луча?
А. Когда угол падения равен 0 0 . Б. Когда угол падения равен 90 0 В. Когда показатели преломления двух сред одинаковы. Г. Когда угол падения равен 90 0 и показатели преломления двух сред одинаковы.
7. Какое из приведенных выражений определяет понятие интерференции?
А. Наложение когерентных волн. Б. Разложение света в спектр. В. Огибание волной препятствий. Г.Отклонение от направления прямолинейного распространения.
8. Луч света падает на поверхность раздела двух сред под углом 44 0 и преломляется под углом 60 0 . Скорость распространения света во второй 240∙10 3 км/с. Определите скорость распространения света в первой среде.
А. 33∙10 3 км/с. Б. 52∙10 3 км/с. В. 299∙10 3 км/с. Г.190∙10 3 км/с. 9. В некоторую точку пространства приходят два пучка когерентного излучения с оптической разностью хода 2,0 мкм. Определить, произойдет усиление или ослабление в этой точке света с длинной волны 400 нм.
А. Ослабление, т. к. k-целое число. Б. Усиление, т. к. k-целое число. В. Ослабление, т. к. kнецелое число. Г. Усиление, т. к. k-нецелое число.
10. Определить длину волны для линии в дифракционном спектре четвертого порядка, если постоянная дифракционной решетки 0,0008 мм, а угол отклонения луча от прямолинейного распространения 20 0 .
А. 146∙10 9 м. Б. 684 нм. В. 8206 нм. Г. 146 нм.
11. Длина волны красного света в воздухе равна 700 нм. Какова длина волны данного света в воде? Абсолютный показатель преломления воды 1,33. А. 931 нм. Б. 526 нм. В. 1,9 мкм. Г. 5,7 мкм.
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА.
1. При переходе луча из воды в воздух полное отражение будет наблюдаться, если … А. … угол падения меньше предельного угла отражения. Б. … угол падения больше предельного угла отражения. В. … при переходе светового луча из воды в воздух полного отражения не будет, ни при каком угле. Г. … угол падения равен предельному углу отражения.
2. Поверхность воды освещена красным светом, у которого длина волны λ=0,7 мкм. Какой цвет увидит человек, открыв глаза под водой? Как изменится длина волны?
А. Зелёный; уменьшится. Б. Красный; увеличится. В. . Красный; уменьшится. Г. Зелёный; увеличится.
3. Какие световые волны называют когерентными?
А. Имеющие одинаковые частоты. Б. Имеющие одинаковые частоты и разность начальных фаз, равную нулю. В. Имеющие одинаковые частоты и постоянные разности фаз. Г. Имеющие постоянные разности фаз.
4. При каком условии более четко происходит выраженное огибание предмета?
А. Длина волны гораздо меньше размеров предмета. Б. Длина волны равна размерам предмета. В. Длина волны больше размеров предмета. Г. При любом размере предмета.
5. Какое из наблюдаемых явлений объясняется дисперсией света?
А. Радужная окраска компакт-дисков. Б. Радуга. В. Появление светлого пятна в центре тени от малого непрозрачного диска. Г. Кажущийся излом ложки, поставленной в стакан с водой.
6. Закону отражения света соответствует утверждение, что…
А. … каждая точка среды, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных волн. Б.. угол отражения равен углу падения; падающий луч, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. В.. падающий луч, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Г. … падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости.
7. Какие условия необходимы для наблюдения максимума интерференционной картины?
А. Источники волн когерентны, разность хода — любая. Б. Источники волн когерентны, разность хода 2k∙λ/2.В. Источники волн когерентны, разность хода (2k+1)∙λ/2.Г. Источники волн когерентны, разность хода равна нулю.
8. Скорость распространения света в первой прозрачной среде составляет 250∙10 3 км/с, во второй 200∙10 3 км/с. Луч света падает на поверхность раздела этих сред под углом 60 0 и переходит во вторую среду. Определите угол преломления луча. А. 10 0 . Б. 24 0 . В. 44 0 . Г.Преломление не происходит, т. к. sin β>1.
9. В некоторую точку пространства приходят два пучка когерентного излучения с оптической разностью хода 2,0 мкм. Определить, произойдет усиление или ослабление в этой точке света с длинной волны 600 нм.
А. Ослабление, т. к. k-целое число. Б. Усиление, т. к. k-целое число. В. Ослабление, т. к. kнецелое число. Г. Усиление, т. к. k-нецелое число.
10. Какой наибольший порядок спектра можно видеть в дифракционной решетке под углом 60 0 , при освещении её светом с длиной волны 690 нм, если её постоянная 0,002мм?
А. Второй. Б. Третий. В. Четвертый. Г. Пятый.
11. Длина световой волны в среде с абсолютным показателем преломления 1,41 равна 435 нм. Какова длина волны данного света в вакууме? А. 613 нм. Б. 309 нм. В. 3,24 мкм. Г. 9,7 мкм.
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА.
1. Одинаковы ли скорости распространения красного и фиолетового излучений в вакууме и стекле?
А. В вакууме – нет, в стекле – да. Б. В вакууме – да, в стекле – нет. В. В вакууме и стекле одинаковы.
2. Могут ли две разноцветные световые волны, например красного и зеленого излучений, иметь одинаковые длины волн?
А. Длина волны красного излучения всегда больше зеленого. Б. Длина волны красного излучения всегда меньше зеленого. В. Могут, если волны распространяются в различных средах.
3. Через призму смотрят на большую белую стену. Будет ли эта стена окрашена в свет спектра?
А. Нет. Б. Да. В. В зависимости от расстояния до стены. Г. Только в затемненной комнате.
4. Принципу Гюйгенса соответствует утверждение, что…
А. … каждая точка среды, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных волн. Б.. угол отражения равен углу падения; падающий луч, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. В.. падающий луч, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Г. … падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости.
5. Условие максимума в дифракционной картине, полученной с помощью решетки, d sin φ = k λ . В этой формуле выражение d sin φ…
А. … разность хода волн. Б. … период решетки. В. … угол отклонения луча от прямолинейного распространения. Г. …длина световой волны.
6. Какое из наблюдаемых явлений объясняется дифракцией света?
А. Радужная окраска компакт-дисков. Б. Радуга. В. Появление светлого пятна в центре тени от малого непрозрачного диска. Г. Кажущийся излом ложки, поставленной в стакан с водой.
7. Какое условие является необходимым для наблюдения устойчивой интерференционной картины?
А. Одинаковые амплитуды и частота колебаний. Б. Одинаковые амплитуды и период колебаний. В. Одинаковая частота и период колебаний. Г. Одинаковая частота и постоянная разность фаз колебаний.
8. На поверхность жидкости из воздуха падает луч света. Угол падения луча 30 0 , угол преломления луча равен 20 0 .Определить его скорость в жидкости. А. 33∙10 3 км/с. Б. 50∙10 3 км/с. В. 300∙10 3 км/с. Г.195∙10 3 км/с.
9. В некоторую точку пространства приходят два пучка когерентного излучения с оптической разностью хода 4 мкм. Определить, произойдет усиление или ослабление в этой точке света с длинной волны 760 нм.
А. Ослабление, т. к. k-целое число. Б. Усиление, т. к. k-целое число. В. Ослабление, т. к. kнецелое число. Г. Усиление, т. к. k-нецелое число.
10. Определить постоянную дифракционной решетки, если при её освещении светом с длиной волны 650 нм спектр третьего порядка виден под углом 27 0 . А. 2,3∙10 5 м. Б. 4,3∙10 -3 м. В. 4,8∙10 -7 м. Г. 2∙10 -6 м.
11. Какова длина волны света в стекле с показателем преломления 1,56? Длина волны этого света в воздухе равна 590 нм. А. 378 нм. Б. 2 мкм. В. 6 мкм. Г.920 нм.