Sada svi znamo da nam je objekt vidljiv samo ako svjetlost koju reflektira ili emitira dopre do našeg oka. Razumimo fenomen refleksije svjetlosti.
U ovoj lekciji ćemo naučiti:
Jeste li promatrali svjetlo baklje u mračnoj sobi kako udara u ravno ogledalo ili zid? Što se događa sa svjetlom. Vidjet ćete kako se neke svjetlosne zrake odbijaju. Taj se fenomen naziva refleksija svjetlosti.
Kada svjetlosna zraka udari granicu dvaju medija, poput zraka i stakla, dio svjetlosti se vraća u isti medij. To se zove "refleksija svjetla". Visoko polirana površina kao što je ogledalo reflektira većinu svjetlosti koja pada na nju.
Razmotrimo upad svjetlosne zrake na površinu ravnog zrcala,
Upadna zraka je zraka svjetlosti koja pada na površinu.
Reflektirana zraka je upadna zraka koja se odbija natrag u isti medij nakon što udari u reflektiranu površinu.
Točka upada , koja je ovdje 'P' je točka na reflektiranoj površini gdje pada upadna zraka, a reflektirana se odbija.
Normalna je crta povučena okomito na reflektirajuću površinu u točki upada.
Upadni kut (i) je kut između normale i upadne zrake.
Kut refleksije (r) je kut između normale i odbijene zrake.
Zakoni refleksije svjetlosti kažu da
Pravilna refleksija: Ako se paralelne upadne zrake reflektiraju na takav način da su sve odbijene zrake također paralelne jedna s drugom, tada se takva refleksija naziva pravilna refleksija ili zrcalna refleksija. Na primjer, refleksija od polirane glatke površine poput ravnog zrcala pokazuje pravilnu refleksiju. Upadni kut za sve paralelne zrake svjetlosti koje padaju na glatku površinu je isti i kut refleksije za sve reflektirane zrake svjetlosti je također isti, stoga se paralelne zrake svjetlosti koje padaju na glatku površinu odbijaju kao snop paralelnih zraka samo u jednom smjeru. Zbog ovog svojstva ogledalo, polirana metalna površina i mirna voda tvore slike. Sunčevu svjetlost također možemo usmjeriti prema tamnim mjestima pravilnom refleksijom svjetlosti pomoću sjajne površine.
Nepravilna refleksija : Kada paralelna zraka upadne svjetlosti padne na nepravilnu ili hrapavu površinu, reflektira se u različitim smjerovima, takva refleksija se naziva nepravilna refleksija ili difuzna refleksija . Upadne zrake nakon refleksije ne ostaju paralelne, već se odbijaju u različitim smjerovima. Zašto? Odgovor na ovo je da su sve čestice hrapave površine okrenute u različitim smjerovima zbog toga su upadni kutovi za sve paralelne zrake svjetlosti različiti, a time i kut refleksije za sve zrake. Na primjer, zrake koje padaju na hrapavu površinu kao što su zid i pod. Nesvjetleće predmete vidimo zbog difuzne refleksije. Knjiga koja leži na stolu vidi se iz svih dijelova prostorije zbog difuzne refleksije svjetlosti od njezine površine. Hrapava površina knjige reflektira svjetlost u svim smjerovima, pa se knjiga vidi iz svih dijelova prostorije.
Napomena: Svjetlina objekta ovisi o intenzitetu upadnih svjetlosnih zraka i također o refleksiji objekta.
Pitanje: Zašto ogledalo stvara sliku, a zid ne?
Odgovor: U zrcalu, reflektirajući dio je vrlo ravan, tako da nakon refleksije od zrcala svjetlost ima isti uzorak kao i prije i može oblikovati sliku. Ali površina zida je hrapava, pa bi se svjetlosne zrake odbijale u različitim smjerovima i pritom bi se pomiješale. To je isto kao da vidite svoj odraz na glatkom listu aluminijske folije. Zgužvajte foliju i pokušajte vidjeti svoju sliku, više se neće vidjeti.
Sada kada smo razumjeli što je refleksija, naučimo više o ravnim zrcalima i kako oblikuju slike.
Ravna zrcala izrađuju se stavljanjem tankog sloja srebrnog nitrata ili aluminija iza ravnog komada stakla. To su ogledala s ravnom reflektirajućom površinom.
Dijagram zraka ispod pokazuje kako vidimo sliku u ravnom zrcalu. Svjetlosne zrake predmeta udaraju u ogledalo i odbijaju se prema zakonu refleksije. Kada neke od svjetlosnih zraka uđu u naše oko, naše oko i mozak interpretiraju te zrake kao da su putovale ravnom putanjom. Stoga naše oči i mozak prate svjetlosne zrake unatrag do položaja iz kojeg se čini da su došle. Na ovoj poziciji vidimo sliku.
Upadne zrake 1 (krećući od vrha svijeće) i 2 (krećući od vrha svijeće) udaraju o površinu zrcala, slijede zakone refleksije odbijaju se i dolaze do oka promatrača. Ako su reflektirane zrake produžene unatrag iza zrcala (vidi isprekidane linije 5 i 6), čini se da potječu iz točaka A' i B'. Formiranjem slika svih točaka predmeta dobivamo uspravnu sliku predmeta iza zrcala.
Ravno zrcalo tvori virtualnu sliku. Ovdje vidimo da se svjetlosne zrake razilaze ili rašire nakon refleksije, stoga kada svjetlosne zrake iz izvora ne prelaze i tvore sliku. Umjesto toga, mogu se 'pratiti' do točke iza zrcala. Virtualne slike mogu se vidjeti izravno bez korištenja ekrana za projekciju. Virtualne slike nastaju iza zrcala gdje svjetlost ne dopire. Virtualne slike su uspravne slike.
Na vrlo jednostavnom konceptu događa se da će u ravnom zrcalu udaljenost objekta od zrcala biti jednaka udaljenosti slike od zrcala, tako da kada napišete 'IF' i dođe do formiranja slike, udaljenost F iz zrcala je isto što i F nastalo u zrcalu.
Izum ravnog zrcala doista je najveći doprinos čovječanstvu. Sada znamo da se ravna zrcala prvenstveno koriste za gledanje odraza predmeta. Neke od upotreba ravnog zrcala su:
1. Ravna zrcala koriste se kao zrcala.
2. Koriste se u solarnim štednjacima kako bi reflektirali većinu sunčeve svjetlosti kako bi uhvatili i koncentrirali snagu sunca za kuhanje hrane.
3. Također se koriste u izradi periskopa koji se koristi u podmornicama. Ravna zrcala koja se koriste u periskopu odražavaju sliku svih brodova koji su prisutni na površini vode. Donji dijagram prikazuje princip na kojem je dizajniran periskop.
4. Koriste se i za izradu kaleidoskopa, igračke koja proizvodi prekrasne šare. Zainteresirani ste napraviti jedan za sebe?
5. Također se koriste u raznim znanstvenim instrumentima poput mikroskopa.
6. Koriste se u automobilima za reflektiranje snažnog snopa paralelnog svjetla, vozila naširoko koriste ogledala u svojim prednjim svjetlima.
7. Koriste se u bakljama - Ravna zrcala se koriste u bakljama i svjetiljkama za reflektiranje svjetlosnih zraka.
8. Koriste ga stomatolozi da vide slike zuba i pregledaju ih.
Eksperiment koji možete isprobati - Pogledajmo kako možemo stvoriti prekrasne slike koristeći refleksiju svjetlosti od ravnog zrcala tako da napravimo kaleidoskop.
Potrebni materijali:
Tri mala zrcala približno iste veličine. Tanak karton. Prozirna folija ili plastična zaštita za stranice, komadi stakla u boji, traka.
Što učiniti:
1. Duge rubove zrcala zalijepite ljepljivom trakom tako da tvore oblik piramide, s reflektirajućim stranama zrcala okrenutim prema unutra.
2. Zatim izrežite trokut od tankog kartona kako bi odgovarao jednom kraju kaleidoskopa i zalijepite ga. Oštrom olovkom probušite rupu u sredini kartona koja će služiti kao špijunka.
3. Izrežite dva trokuta prozirne tvari, poput plastične prozirne folije, kako bi odgovarali drugom kraju; zalijepite dva ruba kako biste oblikovali trostranu omotnicu i unutra stavite komadiće stakla u boji. Zalijepite treću stranu zatvorenu, a zatim ljepljivom trakom pričvrstite omotnicu na kraj kaleidoskopa.
4. Sada pogledajte kroz kraj koji ima špijunku i usmjerite kaleidoskop prema izvoru svjetla. Obojeni predmeti na drugom kraju će se odraziti od ogledala u uzorke u obliku zvijezde.
Izazov: Što je minimalna duljina ravnog zrcala potrebna za prikaz pune slike dječaka visokog 4 stope?
Rješenje: Da bi se vidjela potpuna slika osobe, minimalna veličina ogledala bi trebala biti polovica visine osobe. Pokušajmo to dokazati pomoću dijagrama zraka.
Zraka iz stopala udari u ogledalo u točki Y, odbije se natrag i dopre do vaših očiju. Svjetlosna zraka koja kreće od vaše glave udara u ogledalo u točki X i reflektira vaše oči. Minimalna duljina zrcala potrebna za gledanje cijele slike dječaka je XY.
Da bi upadni kut bio jednak kutu refleksije, normalna linija N mora biti točno na pola puta između točke promatranja i stopala. Stoga je XY = polovica dječakove visine.
Odgovor: Minimalna potrebna visina ogledala je 2 stope.