Es spielt eine wichtige Rolle bei der Untersuchung seismischer Wellen. Die Reflexion wird beobachtet Oberflächenwellen in Stauseen. Bei vielen Typen wird Reflexion beobachtet Elektromagnetische Wellen, nicht nur für sichtbares Licht. Reflexion von UKW- und höherfrequenten Radiowellen hat wichtig für Radiosendungen und Radar. Selbst harte Röntgen- und Gammastrahlen können durch speziell angefertigte Spiegel in kleinen Winkeln zur Oberfläche reflektiert werden. In der Medizin wird bei der Ultraschalldiagnostik die Reflexion des Ultraschalls an den Grenzflächen zwischen Geweben und Organen genutzt.

Geschichte

Das Reflexionsgesetz wurde erstmals in Euklids Katoptrie aus dem Jahr 200 v. Chr. erwähnt. e.

Gesetze der Reflexion. Fresnel-Formeln

Das Gesetz der Lichtreflexion – legt eine Änderung der Ausbreitungsrichtung eines Lichtstrahls infolge des Auftreffens auf eine reflektierende (Spiegel-)Oberfläche fest: Der einfallende und der reflektierte Strahl liegen in derselben Ebene mit der Normalen zur reflektierenden Oberfläche bei der Einfallspunkt, und diese Normale teilt den Winkel zwischen den Strahlen in zwei gleiche Teile. Die weit verbreitete, aber weniger präzise Formulierung „Einfallswinkel ist gleich Reflexionswinkel“ gibt nicht die genaue Reflexionsrichtung des Strahls an. Allerdings sieht es so aus:

Dieses Gesetz ist eine Folge der Anwendung des Fermatschen Prinzips auf eine reflektierende Oberfläche und leitet sich wie alle Gesetze der geometrischen Optik aus der Wellenoptik ab. Das Gesetz gilt nicht nur für perfekt reflektierende Oberflächen, sondern auch für die Grenze zweier Medien, die Licht teilweise reflektieren. In diesem Fall sagt es ebenso wie das Gesetz der Lichtbrechung nichts über die Intensität des reflektierten Lichts aus.

Fedorov-Verschiebung

Arten der Reflexion

Die Reflexion von Licht kann sein gespiegelt(das heißt, wie es bei der Verwendung von Spiegeln beobachtet wird) oder diffus(in diesem Fall bleibt bei der Reflexion nicht der Strahlengang vom Objekt erhalten, sondern nur der Energieanteil des Lichtstroms) abhängig von der Beschaffenheit der Oberfläche.

Spiegelreflexion

Spiegelreflexion Licht zeichnet sich durch eine bestimmte Beziehung zwischen den Positionen der einfallenden und reflektierten Strahlen aus: 1) Der reflektierte Strahl liegt in der Ebene, die durch den einfallenden Strahl und die Normale zur reflektierenden Oberfläche verläuft und am Einfallspunkt wiederhergestellt ist. 2) Der Reflexionswinkel ist gleich dem Einfallswinkel. Die Intensität des reflektierten Lichts (charakterisiert durch den Reflexionskoeffizienten) hängt vom Einfallswinkel und der Polarisation des einfallenden Strahlenbündels (siehe Polarisation des Lichts) sowie vom Verhältnis der Brechungsindizes n 2 und n 1 ab 2. und 1. Medium. Diese Abhängigkeit (für ein reflektierendes Medium – ein Dielektrikum) wird quantitativ durch die Fresnel-Formel ausgedrückt. Daraus folgt insbesondere, dass bei senkrecht zur Oberfläche einfallendem Licht der Reflexionskoeffizient nicht von der Polarisation des einfallenden Strahls abhängt und gleich ist

Im wichtigen Sonderfall des senkrechten Einfalls von Luft oder Glas auf deren Grenzfläche (Brechungsindex von Luft = 1,0; Glas = 1,5) beträgt sie 4 %.

Totale innere Reflexion

Mit zunehmendem Einfallswinkel nimmt auch der Brechungswinkel zu, während die Intensität des reflektierten Strahls zunimmt und der gebrochene Strahl abnimmt (ihre Summe ist gleich der Intensität des einfallenden Strahls). Bei einem bestimmten kritischen Wert wird die Intensität des gebrochenen Strahls Null und es kommt zu einer vollständigen Lichtreflexion. Der Wert des kritischen Einfallswinkels lässt sich ermitteln, indem man im Brechungsgesetz den Brechungswinkel auf 90° setzt:

Diffuse Lichtreflexion

Wenn Licht von einer unebenen Oberfläche reflektiert wird, divergieren die reflektierten Strahlen nach innen verschiedene Seiten(Siehe Lamberts Gesetz). Aus diesem Grund können Sie Ihr Spiegelbild nicht sehen, wenn Sie auf eine raue (matte) Oberfläche schauen. Die Reflexion wird diffus, wenn Oberflächenunregelmäßigkeiten in der Größenordnung einer Wellenlänge oder mehr liegen. So kann die gleiche Oberfläche matt sein, diffus reflektierend für sichtbare oder ultraviolette Strahlung, aber glatt und spiegelnd reflektierend für Infrarotstrahlung.

Wikimedia-Stiftung. 2010.

Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was „Reflexion (Physik)“ ist:

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PHYSIK- PHYSIK, eine Wissenschaft, die zusammen mit der Chemie die allgemeinen Gesetze der Umwandlung von Energie und Materie untersucht. Beide Wissenschaften basieren auf zwei Grundgesetzen der Naturwissenschaften: dem Massenerhaltungssatz (Lomonosov-Gesetz, Lavoisier) und dem Energieerhaltungssatz (R. Mayer, Jaul... ... Große medizinische Enzyklopädie

Physik und Realität- „PHYSIK UND REALITÄT“ ist eine Sammlung von Artikeln von A. Einstein, die in verschiedenen Perioden seines Schaffens verfasst wurden kreatives Leben. Rus. Auflage M., 1965. Das Buch spiegelt die wichtigsten erkenntnistheoretischen und methodischen Ansichten des großen Physikers wider. Unter ihnen… … Enzyklopädie der Erkenntnistheorie und Wissenschaftstheorie

I. Gegenstand und Struktur der Physik Physik ist eine Wissenschaft, die die einfachsten und zugleich allgemeinsten Gesetze natürlicher Phänomene, die Eigenschaften und Struktur der Materie sowie die Gesetze ihrer Bewegung untersucht. Daher liegen die Konzepte von F. und anderen Gesetzen allen zugrunde... ... Große sowjetische Enzyklopädie

Dieser Begriff hat andere Bedeutungen, siehe Reflexion. Optische Spiegelung von Küstenbäumen im Fluss ... Wikipedia

Eine Reihe von Studien zur Struktur von Neutronen unter Verwendung von Neutronen sowie Studien zum Licht in Neutronen und zur Struktur der Neutronen selbst (Lebensdauer, magnetisches Moment usw.). Die Abwesenheit von Elektrizität in einem Neutron. Ladung führt dazu, dass sie grundsätzlich sind interagieren... ... Physische Enzyklopädie

Ausgabe 2

In der zweiten Folge der Sendung „Academy unterhaltsame Wissenschaften. Physik“ Professor Quark wird den Kindern etwas über die Physik von Spiegeln erzählen. Es stellt sich heraus, dass der Spiegel viele hat interessante Funktionen, und mit Hilfe der Physik können Sie herausfinden, warum das passiert. Warum spiegelt der Spiegel alles andersherum wider? Warum scheinen Objekte im Spiegel weiter entfernt zu sein, als sie sind? Wie bringt man einen Spiegel dazu, Objekte richtig zu reflektieren? Die Antworten auf diese und viele andere Fragen erfahren Sie in einer Videolektion zur Physik von Spiegeln.

Physik der Spiegel

Ein Spiegel ist eine glatte Oberfläche, die Licht reflektieren soll. Die Erfindung des echten Glasspiegels lässt sich bis ins Jahr 1279 zurückverfolgen, als der Franziskaner John Peckham eine Methode beschrieb, Glas mit einer dünnen Bleischicht zu beschichten. Die Physik eines Spiegels ist nicht so kompliziert. Der Weg der vom Spiegel reflektierten Strahlen ist einfach, wenn wir die Gesetze der geometrischen Optik anwenden. Ein Lichtstrahl fällt auf eine Spiegeloberfläche in einem Winkel Alpha zur Normalen (Senkrechten), die zum Einfallspunkt des Strahls auf dem Spiegel verläuft. Der Winkel des reflektierten Strahls entspricht demselben Alpha-Wert. Ein Strahl, der im rechten Winkel zur Spiegelebene auf einen Spiegel trifft, wird an sich selbst zurückreflektiert. Beim einfachsten, flachen Spiegel befindet sich das Bild hinter dem Spiegel symmetrisch zum Objekt relativ zur Spiegelebene; es ist virtuell, gerade und hat die gleiche Größe wie das Objekt selbst. Mit dem Gesetz der Lichtreflexion ist dies nicht schwer festzustellen. Reflexion ist ein physikalischer Vorgang der Wechselwirkung von Wellen oder Teilchen mit einer Oberfläche, eine Richtungsänderung der Wellenfront an der Grenze zweier Medien mit unterschiedlichen Eigenschaften, bei der die Wellenfront in das Medium zurückkehrt, aus dem sie stammt. Gleichzeitig mit der Reflexion von Wellen an der Grenzfläche zwischen Medien kommt es in der Regel zu einer Brechung von Wellen (mit Ausnahme von Fällen der Totalreflexion). Das Gesetz der Lichtreflexion – legt eine Änderung der Ausbreitungsrichtung eines Lichtstrahls infolge des Auftreffens auf eine reflektierende (Spiegel-)Oberfläche fest: Der einfallende und der reflektierte Strahl liegen in derselben Ebene mit der Normalen zur reflektierenden Oberfläche bei der Einfallspunkt, und diese Normale teilt den Winkel zwischen den Strahlen in zwei gleiche Teile. Die weit verbreitete, aber weniger präzise Formulierung „Der Reflexionswinkel ist gleich dem Einfallswinkel“ gibt nicht die genaue Reflexionsrichtung des Strahls an. Die Physik eines Spiegels ermöglicht es Ihnen, verschiedene interessante Tricks auszuführen, die auf optischen Täuschungen basieren. Einige dieser Tricks wird Daniil Edisonovich Quark den Fernsehzuschauern in seinem Labor demonstrieren.

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Bekannte moderne Spiegel sind in der Regel nichts anderes als eine Glasscheibe, auf deren Rückseite eine dünne Metallschicht aufgebracht ist. Es scheint, als hätte es Spiegel schon immer gegeben, in der einen oder anderen Form, doch in ihrer jetzigen Form sind sie relativ neu. Bis vor tausend Jahren waren Spiegel polierte Scheiben aus Kupfer oder Bronze, die mehr kosteten, als sich die meisten Menschen dieser Zeit leisten konnten. Ein Bauer, der sein Spiegelbild sehen wollte, schaute in den Teich. Spiegel rein vollständige Höhe sind eine noch neuere Erfindung. Sie sind erst etwa 400 Jahre alt.

Spiegel präsentieren uns Wahrheit und Illusion zugleich. Vielleicht macht dieses Paradoxon Spiegel zum Anziehungspunkt für Magie und Wissenschaft.

Spiegel in der Geschichte

Als die Menschen um 600 v. Chr. mit der Herstellung einfacher Spiegel begannen, verwendeten sie polierten Obsidian als reflektierende Oberfläche. Schließlich begannen sie mit der Herstellung komplexerer Spiegel aus Kupfer, Bronze, Silber, Gold und sogar Blei.

Aufgrund des Gewichts des Materials waren diese Spiegel für unsere Verhältnisse jedoch winzig. Sie erreichten selten einen Durchmesser von 20 cm und dienten hauptsächlich der Dekoration. Besonders schick war es, einen Spiegel zu tragen, der mit einer Kette am Gürtel befestigt war.

Eine Ausnahme bildete der Faros-Leuchtturm, eines der sieben Weltwunder, dessen großer Bronzespiegel nachts das Feuer eines riesigen Feuers reflektierte.

Moderne Spiegel tauchten erst am Ende des Mittelalters auf, ihre Herstellung war jedoch damals schwierig und teuer. Eines der Probleme bestand darin, dass der Glassand zu viele Verunreinigungen enthielt, die eine echte Transparenz verhinderten. Darüber hinaus zerbrach der thermische Schock, der durch die Zugabe von geschmolzenem Metall zur Erzeugung einer reflektierenden Oberfläche verursacht wurde, fast immer zum Zersplittern des Glases.

Während der Renaissance, als die Florentiner eine Methode zur Herstellung von Niedertemperatur-Bleiträgern erfanden, feierten moderne Spiegel ihr Debüt. Diese Spiegel waren schließlich klar und konnten in der Kunst verwendet werden. Beispielsweise schuf der Architekt Filippo Brunelleschi eine lineare Perspektive mit Spiegeln, um die Illusion von Tiefe im Raum zu erzeugen. Darüber hinaus wurden Spiegel gegründet neue Uniform Kunst - Selbstporträt. Venezianische Meister der Spiegelherstellung erreichten Spitzenleistungen in der Glastechnologie. Ihre Geheimnisse waren so kostbar und der Handel mit Spiegeln so lukrativ, dass verräterische Meister, die versuchten, ihr Wissen im Ausland zu verkaufen, oft getötet wurden.

Zu dieser Zeit waren Spiegel noch nur den Reichen zugänglich, doch Wissenschaftler begannen, nach alternativen Verwendungsmöglichkeiten für sie zu suchen. In den frühen 1660er Jahren stellten Mathematiker fest, dass Spiegel anstelle von Linsen möglicherweise in Teleskopen verwendet werden könnten. James Bradley nutzte dieses Wissen, um 1721 das erste Spiegelteleskop zu bauen.

Ein moderner Spiegel wird durch Versilbern hergestellt – das Aufsprühen einer dünnen Schicht Silber oder Aluminium auf die Rückseite einer Glasscheibe. Justus von Leibig erfand dieses Verfahren 1835. Die meisten heute hergestellten Spiegel werden durch ein fortschrittlicheres Verfahren hergestellt, bei dem Aluminium im Vakuum erhitzt wird, das dann am kühleren Glas haftet. Silber kann immer noch für Haushaltsspiegel verwendet werden, hat aber einen erheblichen Nachteil: Es oxidiert schnell und absorbiert atmosphärischen Schwefel, wodurch dunkle Bereiche entstehen. Aluminium neigt weniger zum Nachdunkeln, da die dünne Aluminiumoxidschicht transparent bleibt. Spiegel werden heute für alles verwendet, von der LCD-Projektion bis hin zu Autoscheinwerfern und Lasern.

Physik der Spiegel

Um die Physik eines Spiegels zu verstehen, müssen wir zunächst die Physik des Lichts verstehen. IN Gesetz der Reflexion Man sagt, wenn ein Lichtstrahl auf eine Oberfläche trifft, prallt er auf eine bestimmte Art und Weise ab, wie ein Ball, der gegen eine Wand geworfen wird. Der eingehende Winkel, genannt Einfallswinkel, ist immer gleich dem Winkel, in dem der Strahl die Oberfläche verlässt, oder Reflexionswinkel.

Licht selbst ist unsichtbar, bis es von etwas reflektiert wird und auf unsere Augen trifft. Ein Lichtstrahl, der sich durch den Weltraum bewegt, ist von außen erst sichtbar, wenn er auf ein Medium trifft, das ihn streut, beispielsweise eine Wasserstoffwolke. Diese Dispersion ist bekannt als diffuse Reflexion und so interpretieren unsere Augen, was passiert, wenn Licht auf eine unebene Oberfläche trifft. Das Gesetz der Reflexion gilt immer noch, aber statt auf eine glatte Oberfläche zu treffen, trifft das Licht auf viele mikroskopisch kleine Oberflächen.

Spiegel mit glatter Oberfläche reflektieren das Licht, ohne die einfallenden Bilder zu stören. Das heißt Spiegelbild. Das Bild im Spiegel ist imaginär, da es nicht durch den Schnittpunkt der reflektierten Lichtstrahlen selbst entsteht, sondern durch ihre „Fortsetzung durch den Spiegel“. Viele Menschen haben eine neugierige Frage: Warum zeigen Spiegel immer Bilder, die „von“ gedreht sind? von links nach rechts“ und nicht „richtig“? Der Punkt ist, dass das Spiegelbild wie ein „Lichtstempel“ aussieht und nicht wie eine Ansicht des Objekts aus der Sicht des Spiegels. Gleichzeitig bleiben sowohl der Abstand zum Objekt als auch die Größe des Objekts in einem Planspiegel gleich wie im Original.

Arten von Spiegeln

Eine einfache Möglichkeit, die Funktionsweise eines Spiegels zu ändern, besteht darin, ihn zu biegen. Gebogene Spiegel gibt es in zwei Hauptvarianten: konvex und konkav.

Reflexion eines parallelen Strahlenbündels an einem konvexen Spiegel. F – imaginärer Fokus des Spiegels, O – optisches Zentrum; OP – optische Hauptachse

Konvex Ein Spiegel, dessen Mitte nach außen gewölbt ist, reflektiert in der Nähe seiner Ränder einen weiten Winkel und erzeugt so ein leicht verzerrtes Bild, das kleiner als seine tatsächliche Größe ist. Konvexe Spiegel haben viele Verwendungsmöglichkeiten. Je kleiner die Bildgröße, desto mehr können Sie in einem solchen Spiegel sehen. Konvexe Spiegel werden in Autorückspiegeln verwendet. Einige Kaufhäuser installieren vertikal konvexe Spiegel in Umkleidekabinen, weil sie die Kunden größer und dünner erscheinen lassen, als sie tatsächlich sind.

Reflexion eines parallelen Strahlenbündels an einem konkaven sphärischen Spiegel. Punkte O – optisches Zentrum, P – Pol, F – Hauptfokus des Spiegels; OP – optische Hauptachse, R – Krümmungsradius des Spiegels

Konkav oder sphärisch Spiegel mit Innenkrümmung sehen aus wie ein Kugelfragment. Mit diesen Spiegeln wird Licht in einem bestimmten Bereich vor ihnen reflektiert. Dieser Bereich heißt Mittelpunkt. Aus der Entfernung erscheinen Objekte in einem solchen Spiegel auf dem Kopf, wenn Sie sich dem Spiegel jedoch näher an den Brennpunkt nähern, wird das Bild auf dem Kopf stehen. Hohlspiegel werden überall eingesetzt, beispielsweise zum Anzünden der olympischen Flamme.

Den Brennweiten sphärischer Spiegel ist ein bestimmtes Vorzeichen zugeordnet:

für einen konkaven Spiegel für einen konvexen Spiegel, wobei R der Krümmungsradius des Spiegels ist.

Nachdem Sie nun die wichtigsten Spiegeltypen kennen, können Sie über andere, ungewöhnlichere Typen nachdenken. Hier ist eine kurze Liste:

1. Nicht umkehrbarer Spiegel: Das Patent für den nicht umkehrbaren Spiegel stammt aus dem Jahr 1887, als John Derby ihn schuf, indem er zwei Spiegel senkrecht zueinander platzierte.

2. Akustische Spiegel: Akustische Spiegel, die wie riesige Betonschalen geformt sind, sollen eher Schall als Licht reflektieren und streuen. Das britische Militär nutzte sie vor ihrer Erfindung Radar als Frühwarnsystem gegen Luftangriffe.

3. Doppelseitige Spiegel: Diese Spiegel werden hergestellt, indem eine Seite einer Glasscheibe mit einer sehr dünnen Schicht reflektierenden Materials bedeckt wird, die durchgelassen werden kann. helles Licht. Solche Spiegel werden in Verhörräumen installiert. Auf der einen Seite eines solchen Spiegels befindet sich ein dunkler Raum zur Beobachtung von Polizisten, auf der anderen Seite ein hell erleuchteter Verhörraum. Beobachter aus einem dunklen Raum sehen den Verhörten in einem hellen Raum, er sieht in einem solchen Spiegel jedoch nur sein eigenes Spiegelbild. Gewöhnliches Fensterglas ist ebenfalls ein schwach reflektierendes Material. Aus diesem Grund ist es schwierig, auf der Straße etwas zu erkennen dunkle Zeit Tage, an denen das Licht im Zimmer brennt.

Spiegel in Literatur und Aberglaube

Es gibt viele Zauberspiegel in der Literatur, von alte Geschichteüber den hübschen Narziss, der verliebt ist und sich nach seinem eigenen Spiegelbild in einer Wasserpfütze sehnt, vor Alices Reise durch den Spiegel. In der chinesischen Mythologie gibt es eine Geschichte über das Spiegelkönigreich, in dem Kreaturen durch die Magie des Schlafes gebunden sind, aber eines Tages wieder auferstehen, um gegen unsere Welt zu kämpfen.

Auch Spiegel stehen in engem Zusammenhang mit dem Konzept der Seele. Dies führt zu vielen wilden Aberglauben. Wenn man zum Beispiel einen Spiegel zerbricht, wird man angeblich ganze sieben Jahre lang Pech haben. Die Erklärung ist, dass Ihre Seele, die sich alle sieben Jahre erneuert, zerstört wird, wenn der Spiegel zerbricht. Aus derselben Theorie folgt, dass Vampire, die keine Seele haben, im Spiegel unsichtbar werden. Auch für Babys, deren Seele unentwickelt ist oder zu stottern beginnt, ist der Blick in den Spiegel gefährlich.

Parfüm wird oft mit Spiegeln in Verbindung gebracht. Während der jüdischen Trauer werden Spiegel aus Respekt vor den Toten mit Stoff bedeckt, in vielen Ländern ist dies jedoch auch üblich. Dem Aberglauben zufolge kann ein Spiegel die Seele eines Sterbenden einfangen. Eine Frau, die ein Kind zur Welt bringt und in den Spiegel schaut, wird bald geisterhafte Gesichter hinter ihrem Spiegelbild hervorlugen sehen. Wenn Sie außerdem an Heiligabend mit einer Kerze in der Hand in einen Spiegel schauen und mit lauter Stimme den Namen des Verstorbenen rufen, zeigt Ihnen die Kraft des Spiegels das Gesicht dieser Person. Üblich ist auch die Mädchen-Wahrsagerei für die „Verlobte“, bei der nach dem Plan der Wahrsager der Spiegel das Gesicht des zukünftigen Bräutigams zeigen soll.

An der Schnittstelle zwischen zwei verschiedenen Medien, falls vorhanden Schnittstelle die Wellenlänge deutlich überschreitet, kommt es zu einer Änderung der Lichtausbreitungsrichtung: Ein Teil der Lichtenergie kehrt in das erste Medium zurück, d. h reflektiert, und ein Teil dringt gleichzeitig in die zweite Umgebung ein gebrochen. Der AO-Strahl heißt einfallender Strahl, und Strahl OD – reflektierter Strahl(siehe Abb. 1.3). Die relative Position dieser Strahlen wird bestimmt Gesetze der Reflexion und Brechung des Lichts.

Reis. 1.3. Reflexion und Brechung von Licht.

Der Winkel α zwischen dem einfallenden Strahl und der Senkrechten zur Grenzfläche, die am Einfallspunkt des Strahls auf die Oberfläche zurückgeführt wird, wird aufgerufen Einfallswinkel.

Der Winkel γ zwischen dem reflektierten Strahl und derselben Senkrechten wird aufgerufen Reflexionswinkel.

Jedes Medium reflektiert und absorbiert in gewissem Maße (also auf seine eigene Weise) Lichtstrahlung. Die Größe, die das Reflexionsvermögen der Oberfläche eines Stoffes charakterisiert, heißt Reflexionsfaktor. Der Reflexionskoeffizient gibt an, welcher Teil der durch Strahlung auf die Oberfläche eines Körpers gebrachten Energie die von dieser Oberfläche durch reflektierte Strahlung abgetragene Energie ist. Dieser Koeffizient hängt von vielen Faktoren ab, beispielsweise von der Zusammensetzung der Strahlung und vom Einfallswinkel. Das Licht wird vollständig von einem dünnen Film aus Silber oder flüssigem Quecksilber reflektiert, der auf einer Glasscheibe aufgebracht ist.

Gesetze der Lichtreflexion

Die Gesetze der Lichtreflexion wurden im 3. Jahrhundert v. Chr. vom antiken griechischen Wissenschaftler Euklid experimentell entdeckt. Diese Gesetze können auch als Folge des Huygens-Prinzips erhalten werden, wonach jeder Punkt im Medium, den eine Störung erreicht hat, eine Quelle von Sekundärwellen ist. Die Wellenoberfläche (Wellenfront) ist im nächsten Moment eine Tangentenoberfläche für alle Sekundärwellen. Huygens-Prinzip ist rein geometrisch.

Ein CM fällt auf eine glatte, reflektierende Oberfläche (Abb. 1.4). ebene Welle, also eine Welle, deren Wellenoberflächen Streifen sind.

Reis. 1.4. Huygens' Konstruktion.

A 1 A und B 1 B sind die Strahlen der einfallenden Welle, AC ist die Wellenoberfläche dieser Welle (oder die Wellenfront).

Tschüss Wellenfront Von Punkt C bewegt sich die Welle in der Zeit t zu Punkt B, von Punkt A breitet sich eine Sekundärwelle über die Hemisphäre bis zu einer Entfernung AD = CB aus, da AD = vt und CB = vt, wobei v die Geschwindigkeit der Welle ist Vermehrung.

Die Wellenoberfläche der reflektierten Welle ist eine gerade Linie BD, die die Halbkugeln tangiert. Außerdem bewegt sich die Wellenoberfläche parallel zu sich selbst in Richtung der reflektierten Strahlen AA 2 und BB 2.

Rechtwinklige DreieckeΔАСВ und ΔADB haben eine gemeinsame Hypotenuse AB und gleiche Schenkel AD = CB. Deshalb sind sie gleich.

Die Winkel CAB = = α und DBA = = γ sind gleich, da es sich um Winkel mit zueinander senkrechten Seiten handelt. Und aus der Gleichheit der Dreiecke folgt α = γ.

Aus der Konstruktion von Huygens folgt auch, dass der einfallende und der reflektierte Strahl in derselben Ebene liegen, wobei die Senkrechte zur Oberfläche am Einfallspunkt des Strahls wiederhergestellt wird.

Die Reflexionsgesetze gelten, wenn Lichtstrahlen in die entgegengesetzte Richtung wandern. Als Folge der Umkehrbarkeit des Weges der Lichtstrahlen haben wir, dass ein Strahl, der sich entlang des Weges des reflektierten Strahls ausbreitet, entlang des Weges des einfallenden Strahls reflektiert wird.

Die meisten Körper reflektieren lediglich die auf sie einfallende Strahlung, ohne eine Lichtquelle zu sein. Beleuchtete Objekte sind von allen Seiten sichtbar, da Licht von ihrer Oberfläche in verschiedene Richtungen reflektiert und gestreut wird. Dieses Phänomen nennt man diffuse Reflexion oder diffuse Reflexion. An allen rauen Oberflächen kommt es zu einer diffusen Lichtreflexion (Abb. 1.5). Um den Weg des reflektierten Strahls einer solchen Oberfläche zu bestimmen, wird am Einfallspunkt des Strahls eine Ebene tangential zur Oberfläche gezeichnet und die Einfalls- und Reflexionswinkel in Bezug auf diese Ebene konstruiert.

Reis. 1.5. Diffuse Lichtreflexion.

Beispielsweise werden 85 % des weißen Lichts von der Schneeoberfläche reflektiert, 75 % von weißem Papier und 0,5 % von schwarzem Samt. Die diffuse Lichtreflexion verursacht im Gegensatz zur Spiegelreflexion keine unangenehmen Empfindungen im menschlichen Auge.

- Dabei werden Lichtstrahlen, die in einem bestimmten Winkel auf eine glatte Oberfläche einfallen, überwiegend in eine Richtung reflektiert (Abb. 1.6). Die reflektierende Oberfläche wird in diesem Fall genannt Spiegel(oder Spiegelfläche). Spiegeloberflächen können als optisch glatt angesehen werden, wenn die Größe der Unregelmäßigkeiten und Inhomogenitäten auf ihnen die Lichtwellenlänge (weniger als 1 Mikrometer) nicht überschreitet. Für solche Oberflächen gilt das Gesetz der Lichtreflexion.

Reis. 1.6. Spiegelnde Lichtreflexion.

Flacher Spiegel ist ein Spiegel, dessen reflektierende Oberfläche eine Ebene ist. Ein flacher Spiegel ermöglicht es, Objekte vor sich zu sehen, und diese Objekte scheinen sich hinter der Spiegelebene zu befinden. IN geometrische Optik Jeder Punkt der Lichtquelle S gilt als Mittelpunkt eines divergierenden Strahlenbündels (Abb. 1.7). Ein solches Strahlenbündel nennt man homozentrisch. Das Bild des Punktes S in einem optischen Gerät ist das Zentrum S‘ eines homozentrisch reflektierten und gebrochenen Strahlenbündels in verschiedene Umgebungen. Wenn von den Oberflächen verschiedener Körper gestreutes Licht auf einen flachen Spiegel fällt und dann von diesem reflektiert in das Auge des Betrachters fällt, sind im Spiegel Bilder dieser Körper sichtbar.

Reis. 1.7. Ein von einem Planspiegel erzeugtes Bild.

Das Bild S‘ heißt real, wenn sich die reflektierten (gebrochenen) Strahlen des Strahls im Punkt S‘ schneiden. Das Bild S‘ heißt imaginär, wenn sich nicht die reflektierten (gebrochenen) Strahlen selbst, sondern deren Fortsetzungen schneiden. Lichtenergie erreicht diesen Punkt nicht. In Abb. Abbildung 1.7 zeigt ein Bild eines leuchtenden Punktes S, der unter Verwendung eines flachen Spiegels erscheint.

Der Strahl SO fällt in einem Winkel von 0° auf den CM-Spiegel, daher beträgt der Reflexionswinkel 0°, und dieser Strahl folgt nach der Reflexion dem Weg OS. Aus der Gesamtheit der Strahlen, die vom Punkt S auf einen flachen Spiegel fallen, wählen wir den Strahl SO 1 aus.

Der SO 1-Strahl fällt unter einem Winkel α auf den Spiegel und wird unter einem Winkel γ (α = γ) reflektiert. Wenn wir die reflektierten Strahlen hinter dem Spiegel fortsetzen, konvergieren sie am Punkt S 1, der ein virtuelles Bild des Punktes S in einem ebenen Spiegel ist. Somit scheint es für einen Menschen, dass die Strahlen vom Punkt S 1 ausgehen, obwohl tatsächlich keine Strahlen diesen Punkt verlassen und in das Auge eindringen. Das Bild des Punktes S 1 liegt symmetrisch zum hellsten Punkt S relativ zum CM-Spiegel. Lass es uns beweisen.

Der in einem Winkel von 2 auf den Spiegel einfallende Strahl SB (Abb. 1.8) wird nach dem Gesetz der Lichtreflexion in einem Winkel von 1 = 2 reflektiert.

Reis. 1.8. Reflexion von einem flachen Spiegel.

Aus Abb. In Abb. 1.8 sieht man, dass die Winkel 1 und 5 gleich sind – wie die vertikalen. Die Winkelsummen betragen 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Daher sind die Winkel 3 = 4 und 2 = 5.

Die rechtwinkligen Dreiecke ΔSOB und ΔS 1 OB haben eine gemeinsame Seite OB und sind gleich scharfe Kanten 3 und 4, daher haben diese Dreiecke die gleichen Seiten und zwei an das Bein angrenzende Winkel. Dies bedeutet, dass SO = OS 1, d. h. Punkt S 1 liegt symmetrisch zum Punkt S relativ zum Spiegel.

Um das Bild eines Objekts AB in einem flachen Spiegel zu finden, genügt es, die Senkrechten von den Extrempunkten des Objekts auf den Spiegel abzusenken und sie über den Spiegel hinaus fortzusetzen und den Abstand dahinter beiseite zu legen, gleich der Entfernung vom Spiegel bis Extrempunkt Objekt (Abb. 1.9). Dieses Bild wird virtuell und lebensgroß sein. Die Abmessungen und die relative Position der Objekte bleiben erhalten, aber gleichzeitig ändern sich im Spiegel die linke und rechte Seite des Bildes im Vergleich zum Objekt selbst. Auch die Parallelität der auf einen ebenen Spiegel einfallenden Lichtstrahlen nach der Reflexion wird nicht verletzt.

Reis. 1.9. Bild eines Objekts in einem Planspiegel.

In der Technik werden häufig Spiegel mit einer komplex gekrümmten reflektierenden Oberfläche, beispielsweise sphärische Spiegel, verwendet. Sphärischer Spiegel- Dies ist die Oberfläche des Körpers, die die Form eines Kugelsegments hat und Licht spiegelnd reflektiert. Die Parallelität der von solchen Oberflächen reflektierten Strahlen wird verletzt. Der Spiegel heißt konkav, wenn die Strahlen von der Innenfläche des Kugelsegments reflektiert werden. Parallele Lichtstrahlen werden nach der Reflexion an einer solchen Oberfläche an einem Punkt gesammelt, weshalb man einen Hohlspiegel nennt sammeln. Wenn die Strahlen von der Außenfläche des Spiegels reflektiert werden, dann wird dies der Fall sein konvex. Parallele Lichtstrahlen werden also in verschiedene Richtungen gestreut konvexer Spiegel angerufen dispersiv.