Здравствуйте, уважаемые обучающиеся. На прошлой лекции мы с вами решали задачи на закон прямолинейного распространения света. А теперь идем дальше. Давайте еще раз вспомним закон прямолинейного распространения света.
Закон прямолинейного распространения света - в однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно.
Стоит сделать очень важное уточнение, если нарушается однородность среды, то условие для выполнения закона прямолинейного распространения света не выполняются и свет уже должен не распространятся прямолинейно. На прошлых лекциях мы видели, что если среда имеет плавную неоднородность, например, внизу, где у нас в опыте был расположен концентрированный раствор сахара, затем область, где концентрация сахара уменьшалась, затем область чистой воды, то вот в этой области где существует изменение концентрации с водой свет у нас распространялся по кривой линии.
А сегодня мы поговорим о свойствах среды, когда ее свойства меняются не плавно, а скачкообразно. Например...
Отражение - это изменение направление пучка света при попадании на границу двух сред и продолжение ее движения в первой среде.
Преломление - вход луча и изменение его направления во второй среде.
И давайте ниже представим на схеме то, что мы представили в ролике выше.
И так давайте перейдем к изучению свойств отраженного света, но только перед этим поговорим о другом виде отражения...
И давайте поговорим об этом подробнее...и дадим этим видам отражений более строгие названия...
Давайте дадим этим отражениям определение...
Диффузное отражение - это отражение при котором отраженные лучи имеют всевозможные направления отражения световых лучей.
Зеркальное отражение - это пучок параллельных лучей, остающийся параллельным при отражении от зеркальной поверхности.
И возникает логический вопрос, а почему от одних материалов свет отражается диффузно, а от других зеркально? Чем отличается бумага от зеркала? Что мы увидем, если посмотрим на бумагу под микроскопом? Мы увидим волокна целлюлозы, т.е бумага не является абсолютно гладким материалом...
Можем резюмировать, что диффузное отражение наблюдается при падении света на неровную поверхность, а зеркальное отражение при падении света на гладкую поверхность.
А из чего состоит поверхность металла? Из чего вообще состоит любое вещество? Из молекул и атомов. А атомы они же в конечном счете имеют какие-то определенные размеры, т.е в конечном счете, грубо говоря, поверхность зеркала тоже представляет собой набор атомных бугорков. Почему же все-таки не смотря на это от металлического зеркала отражение происходит зеркально, а от бумаги диффузно? И там и там есть неровности. Размеры неровностей на зеркале гораздо меньше, чем размеры неровностей на бумаге. Например, размеры расстояний между соседними бугорками на бумаге мы будем обозначать D или d. Если расстояние d, то отражение мы будем считать зеркальным, а если D - то диффузным. Только подождите, когда мы говорим большое или маленькое. Мы обязательно должны сравнивать с чем-то, так вот сравнивать нужно оказывается с длиной световой волны. Оказывается, что свет представляет собой электромагнитную волну, т.е это очень быстро меняющееся магнитное поле. Одно порождает другое. На более поздних лекциях мы об этом будем подробнее говорить. И как любая волна, световая волна характеризуется длиной, мы уже об этом говорили на предыдущих лекциях.
И так мы определили в каком диапазоне лежит длина волны видимого для человека спектра. И оказывается, что если отражение зеркальное, то размеры неровностей гораздо меньше, чем длина световой волны. Если d гораздо меньше, чем "лямбда", то это будет зеркальное отражение. И наоборот, если d гораздо больше, чем "лямбда", то отражение будет диффузным. Размеры волокон бумаги - это десятки микрометров, т.е это гораздо больше, чем пол микрометра в среднем. Поэтому от бумаги отражение происходит диффузно. Размеры неоднородностей металлического зеркала порядка размеров атомов - это тысячные доли микрометров, поэтому от металла отражение происходит зеркально. Мы можем провести такой опыт. Взять полированную металлическую пластину и начать ее тереть наждачной бумагой и мы увидим как зеркальное отражение перейдет в диффузное. Потому что тот же самый материал, который сначала был гладким, станет шероховатым. Но тут может возникнуть вопрос: а что будет, если у нас длина волны будет иметь порядок с размерами неоднородностей, тогда получится что-то промежуточное между зеркальным и диффузным отражением. Т.е если мы направим луч лазера на пластину у которой размеры шероховатостей лежать в указанных пределах, то мы увидим центральное пятно, окруженное ореолом, таким каким он получается при падении света на лист бумаги, отраженный от другого листа бумаги. Т.е мы будем наблюдать плавный переход у которого нет резкой границы между зеркальным и диффузным отражением. Как вы думаете какой из видов отражения более важен для нас, просто как для людей? Зеркальное или диффузное? Конечно, диффузное...Если бы все тела отражали свет зеркально мы бы не могли бы ориентироваться в этом мире. Дело в том, что само зеркало, если оно достаточно чистое мы не видим. Мы видим что-то там в за зеркальном мире. Как что-то построить в за зеркальном мире мы будем изучать на следующих лекциях. В бывшем музее интересной науки есть зеркальный лабиринт и когда заходишь в такой лабиринт, то полностью теряешься. Ты видишь множество своих копий, при этом ты теряешься и не можешь понять куда при этом идти. Если же окружающие тела отражают диффузно, то с какой бы стороны не находился источник света и с какой бы стороны мы не смотрели на этот источник, мы всегда его увидим. Поэтому для нас имеет большое практическое значение - диффузное отражение.
Если шутливо, то зеркальное отражение имеет большее значение для девочек и их красоты и идя на встречу им в этом вопросе, на этой лекции мы будем рассматривать законы, именно зеркального отражения. Ну а теперь серьезно...и так ... все о чем мы с вами сегодня будет говорить относится к зеркальному отражению. Диффузное отражение описывается более сложно и это пока не вписывается в наши планы лекционных занятий. Давайте теперь для того, чтобы мы могли сформулировать законы отражения договоримся о языке на котором мы с вами будем говорить. Т.е нам необходимо определить терминологию для дальнейшего использования. И так вырабатываем язык...
Ну а теперь когда мы введи всю терминологию, давайте теперь сформулируем два закона зеркального отражения.
Первый закон отражения - падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к отражающей поверхности, проведенный через точку падения лежат в одной плоскости.
Второй закон отражения - угол отражения равен углу падения.
Ну и зная эти два закона мы уже можем решать кое-какие задачи. И так первая задача на определение угла между отраженными лучами.
Следующая задача на определение угла отражения падающего луча.
На этом мы эту лекцию закончим.
Если тебе понравилось, пожалуйста подпишись на канал и поддержи автора