Odraz a lom světla

Odraz a lom světla jsou dva fyzikální jevy, které může paprsek světla zažít. Při odrazu se světelný paprsek odrazí od povrchu, zatímco při lomu světelný paprsek, který prochází z jednoho média do druhého, mění svůj úhel šíření.

Co je to odraz světla?

Odraz světla je jev, ke kterému dochází, když máme pocit, že paprsek světla se odráží od povrchu.
Ve skutečnosti se stane, že světelný paprsek se vrací, když se srazí s jiným médiem, než je médium, které se pohybuje, jako by se to stalo, kdyby byl míč kopnut do zdi.

V odrazu světla můžete rozlišit původní paprsek nebo dopadající blesk a paprsek, který se vrací o odražený paprsek. V místě, kde se setkávají dopadající a odražené paprsky, je nakreslena imaginární čára kolmá k povrchu, známá jako normální.

Mezi dopadajícím paprskem a normálem se vytváří úhel dopadu a mezi normálním a odraženým paprskem se vytváří úhel odrazu. Směr, ve kterém se světlo odráží, tedy závisí na tvaru odrazné plochy a směru dopadajícího paprsku..

Světlo má vlnovou frekvenci a rychlost, která je stejná v dopadajícím i odraženém paprsku. Intenzita odraženého světla je však nižší než dopadající světlo..

Zákony odrazu světla

Zákony odrazu světla vysvětlují šíření světelného paprsku po jeho návratu. Existují dva zákony:

• První zákon: dopadající paprsek, kolmice k dopadajícímu povrchu a odražený paprsek jsou ve stejné rovině.

• Druhý zákon: úhel dopadu α ​​a úhel odrazu β jsou stejné. Pokud je úhel dopadu roven 30 ° C, bude úhel odrazu roven 30 ° C. Pokud světlo dopadá kolmo, úhel dopadu a úhel odrazu se rovnají 0 ° C, takže se světlo odrazí opačným směrem šíření..

Příklady odrazu světla

Odraz světla se v přírodě vyskytuje v mnoha situacích a při různých aplikacích.

Solární pec

Na mnoha místech se sluneční světlo používá k vaření, a to prostřednictvím solárních trub, které mají leštěné zakřivené povrchy, které odrážejí a koncentrují paprsky na malé ploše.
Francouzské národní středisko pro vědecký výzkum postavilo v Odeillu solární pec pro studium vlastností materiálů v prostředí s vysokou solární teplotou. Tato pec je založena na koncentraci slunečních paprsků odrazem a dosahuje 1000 kilowattů na metr čtvereční..

Zrcadlové zobrazení

Zrcadlo je hladký povrch, kde se paprsky světla odrážejí a obraz je tvořen odrazem světla. Nejběžnější zrcátka jsou plochá zrcátka vyrobená z kusu skla pokrytého na jedné straně dusičnanem stříbrným nebo hliníkovým..

Kaleidoskopy

Kaleidoskop je optický přístroj, který se skládá z trubice s vnitřními zrcátky a kousky barevného skla. Při otáčení kaleidoskopu se vytvářejí postavy různých různobarevných vzorů díky odrazu světla uvnitř hračky.

Totální vnitřní odraz

Totální vnitřní odraz je speciální odraz, který lze pozorovat v drahokamech, jako jsou diamanty. V tomto případě světlo vstupuje do diamantu s takovým sklonem, že paprsky se odrážejí uvnitř krystalu a odrážejí paprsky proti vnitřním plochám.

Solární halo

Někdy můžeme vidět rozptýlený kruh, který obklopuje slunce. To je produkováno odrazem slunečního světla na povrchu vodních kapiček plovoucích v atmosféře..

Co je to lom světla?

K lomu světla dochází, když světlo prochází z jednoho média do druhého. Je to fenomén, který vysvětluje, proč přímý předmět vypadá ohnutý, když jej vložíme do vody. Paprsek světla se vychýlí při přechodu na jiné médium, než od kterého pochází.

K lomu světla dochází na separačním povrchu médií různé hustoty, jako je vzduch a voda, nebo vzduch a sklo, což ovlivňuje rychlost šíření světla. Odchylka od směru šíření bude větší, tím větší bude rozdíl v rychlosti šíření ve dvou médiích.

Při lomu světla se rozlišuje dopadající paprsek a lomený paprsek. Úhel dopadu je tvořen mezi dopadajícím paprskem a normálovou čarou. Mezi lomeným paprskem a normálou je vytvořen úhel lomu.

Každé médium má a index lomu (n), což je vztah mezi rychlostí šíření světla ve vakuu (c) a rychlostí šíření světla v tomto médiu (v):

n = c / v

Index lomu je nepřímo úměrný rychlosti světla v médiu; to znamená, že čím vyšší je index lomu, tím nižší je rychlost šíření a naopak. U skla, vody a plastu je tedy větší než 1; nemá žádné jednotky, protože jde o vztah mezi rychlostmi.

Lom světla může nastat současně s odrazem. Například pokud světlo dopadá na jednu stranu skleněného bloku, odráží se a láme na hranici skla a vzduchu..

Zákony lomu (Snell-Descartesův zákon)

Zákony lomu vysvětlují, jak k tomuto jevu dochází. Byl to fyzik a matematik Christiaan Huygens, kdo odvodil tyto zákony, které jsou shrnuty v:

• První zákon: dopadající paprsek na separačním povrchu dvou médií, kolmý na povrch v bodě dopadu a lomený paprsek jsou ve stejné rovině.
• Druhý zákon: indexy lomu č₁ a n_dva, úhel dopadu α₁ a úhel lomu α_dva jsou spojeny následujícím výrazem:

n₁. hřích (α_dva ) = n_dva. hřích (α_dva)

Když světlo dopadá kolmo (úhel dopadu rovný 0), nedochází k vychýlení světla, to znamená, že dopadající paprsek sleduje svou lineární dráhu.

Příklady lomu světla

Lom světla vysvětluje mnoho jevů, se kterými se setkáváme v každodenním životě. Podívejme se na několik příkladů.

Nespojitá sláma

Pokud je rovný předmět, například tužka nebo sláma, vložen do sklenice s vodou nebo jinou tekutinou, zdá se, že se láme.

Dvojitý obraz ve vodních nádržích

Voda má jiný index lomu než vzduch. Proto když vidíme objekty nebo bytosti uvnitř akvária, můžeme vidět více než jeden obraz..

Refraktometrie

Index lomu látky se používá k označení koncentrace některých sloučenin. K tomu se používá přístroj zvaný refraktometr, kde se několik kapek roztoku umístí na hranolový povrch a změří se úhel lomu..

Také by vás mohly zajímat přírodní jevy.