Sismik dalgaların incelenmesinde önemli bir rol oynar. Su kütlelerinde yüzey dalgalarında yansıma gözlenir. Yansıma, yalnızca görünür ışıkta değil, birçok elektromanyetik dalga türünde de gözlemlenir. VHF ve yüksek frekanslı radyo dalgalarının yansıması radyo yayınları ve radar için önemlidir. Sert X-ışınları ve gama ışınları bile özel yapılmış aynalar sayesinde yüzeye küçük açılarla yansıtılabilmektedir. Tıpta, ultrason teşhisi yapılırken ultrasonun dokular ve organlar arasındaki arayüzlere yansıması kullanılır.
Hikaye
Yansıma yasasından ilk kez Öklid'in MÖ 200'e kadar uzanan Katatoptrisinde bahsedilmiştir. e.
Yansıma yasaları. Fresnel formülleri
Işık yansıması yasası - yansıtıcı (ayna) bir yüzeyle karşılaşmanın bir sonucu olarak bir ışık ışınının hareket yönünde bir değişiklik oluşturur: gelen ve yansıyan ışınlar, yansıtıcı yüzeye normal olanla aynı düzlemde bulunur. geliş noktasıdır ve bu normal, ışınlar arasındaki açıyı iki eşit parçaya böler. Yaygın olarak kullanılan ancak daha az kesin olan "geliş açısı yansıma açısına eşittir" formülasyonu ışının yansıma yönünü tam olarak göstermez. Ancak şöyle görünüyor:
Bu yasa Fermat ilkesinin yansıtıcı bir yüzeye uygulanmasının bir sonucudur ve geometrik optiğin tüm yasaları gibi dalga optiğinden türetilmiştir. Kanun sadece mükemmel yansıtıcı yüzeyler için değil, aynı zamanda ışığı kısmen yansıtan iki ortamın sınırları için de geçerlidir. Bu durumda ışığın kırılma kanunu gibi yansıyan ışığın yoğunluğu hakkında hiçbir şey ifade etmez.
Fedorov vardiyası
Yansıma türleri
Işık yansıması olabilir aynalı(yani ayna kullanırken gözlemlendiği gibi) veya yaygın(bu durumda, yansıma üzerine, yüzeyin doğasına bağlı olarak ışınların nesneden gelen yolu korunmaz, yalnızca ışık akısının enerji bileşeni korunur).
Ayna görüntüsü
Işığın speküler yansıması, gelen ve yansıyan ışınların konumları arasındaki belirli bir ilişki ile ayırt edilir: 1) yansıyan ışın, gelen ışından geçen düzlemde ve geliş noktasında restore edilmiş, yansıtıcı yüzeye normal olarak uzanır; 2) yansıma açısı geliş açısına eşittir. Yansıyan ışığın yoğunluğu (yansıma katsayısı ile karakterize edilir), gelen ışın ışınının geliş açısına ve polarizasyonuna (bkz. Işığın Polarizasyonu) ve ayrıca kırılma indislerinin n 2 ve n 1 oranına bağlıdır. 2. ve 1. medya. Bu bağımlılık (yansıtıcı bir ortam için - bir dielektrik) Fresnel formülü ile niceliksel olarak ifade edilir. Bunlardan özellikle, ışık yüzeye dik olarak geldiğinde yansıma katsayısının gelen ışının polarizasyonuna bağlı olmadığı ve şuna eşit olduğu sonucu çıkar:
Hava veya camın arayüzlerine normal gelişinin önemli özel durumunda (havanın kırılma indeksi = 1,0; cam = 1,5), %4'tür.
Toplam iç yansıma
Geliş açısının artmasıyla kırılma açısı da artar, yansıyan ışının yoğunluğu artar ve kırılan ışın azalır (toplamları gelen ışının yoğunluğuna eşittir). Belirli bir kritik değerde kırılan ışının şiddeti sıfır olur ve ışığın tam yansıması meydana gelir. Kritik geliş açısının değeri, kırılma yasasında kırılma açısının 90°'ye eşitlenmesiyle bulunabilir:
Dağınık ışık yansıması
Işık düzgün olmayan bir yüzeyden yansıdığında, yansıyan ışınlar farklı yönlerde ayrılır (bkz. Lambert Yasası). Bu nedenle pürüzlü (mat) bir yüzeye baktığınızda yansımanızı göremezsiniz. Yüzey düzensizlikleri bir dalga boyu veya daha fazla olduğunda yansıma dağınık hale gelir. Böylece, aynı yüzey görünür veya morötesi ışınım için mat, dağınık yansıtıcı, kızılötesi ışınım için ise pürüzsüz ve aynasal yansıtıcı olabilir.
Wikimedia Vakfı.
2010.
Diğer sözlüklerde “Yansıma (fizik)” in ne olduğuna bakın:
Yansıma: Yansıma (fizik), dalgaların veya parçacıkların bir yüzeyle etkileşiminin fiziksel sürecidir. Yansıma (geometri), sabit noktalar kümesi bir hiperdüzlem olan Öklid uzayının hareketidir. Yansıma... ...Wikipedia FİZİK - FİZİK, kimya ile birlikte enerji ve maddenin dönüşümünün genel yasalarını inceleyen bir bilimdir. Her iki bilim de doğa biliminin iki temel yasasına dayanmaktadır: kütlenin korunumu yasası (Lomonosov yasası, Lavoisier) ve enerjinin korunumu yasası (R. Mayer, Jaul... ...
Büyük Tıp Ansiklopedisi- “FİZİK VE GERÇEKLİK”, A. Einstein'ın yaratıcı yaşamının farklı dönemlerinde yazdığı makalelerden oluşan bir koleksiyondur. Rusya. baskı M., 1965. Kitap, büyük fizikçinin temel epistemolojik ve metodolojik görüşlerini yansıtmaktadır. Aralarında... ... Epistemoloji ve Bilim Felsefesi Ansiklopedisi
I. Fiziğin konusu ve yapısı Fizik, doğa olaylarının en basit ve aynı zamanda en genel yasalarını, maddenin özelliklerini ve yapısını ve hareket yasalarını inceleyen bir bilimdir. Dolayısıyla her şeyin temelinde F. ve diğer kanunların kavramları yatıyor... ... Büyük Sovyet Ansiklopedisi
Bu terimin başka anlamları da vardır, bkz. Yansıma. Nehirdeki kıyı ağaçlarının optik yansıması ... Wikipedia
Nötronları kullanan nötronların yapısına ilişkin bir dizi çalışmanın yanı sıra nötronların ışık ve yapısına (ömür boyu, manyetik moment vb.) ilişkin çalışmalar. Bir nötronda elektriğin olmaması. suçlama onların temelde oldukları gerçeğine yol açar etkileşime girmek... ... Fiziksel ansiklopedi
Bu derste ışığın yansımasını öğreneceksiniz ve ışık yansımasının temel yasalarını formüle edeceğiz. Bu kavramları sadece geometrik optik açısından değil, aynı zamanda ışığın dalga doğası açısından da tanıyalım.
Etrafımızdaki nesnelerin büyük çoğunluğunu nasıl görüyoruz çünkü onlar ışık kaynağı değiller mi? Cevabını çok iyi biliyorsunuz; bunu 8. sınıftaki fizik dersinde aldınız. Işığın yansıması sayesinde çevremizdeki dünyayı görüyoruz.
Öncelikle tanımını hatırlayalım.
Bir ışık demeti iki ortam arasındaki arayüze çarptığında yansımaya uğrar, yani orijinal ortama geri döner.
Lütfen aşağıdakilere dikkat edin: Işığın yansıması, gelen ışının daha sonraki davranışının tek olası sonucu olmaktan uzaktır; bir kısmı başka bir ortama nüfuz eder, yani emilir.
Işık emilimi (absorbsiyon), bir maddeden geçen bir ışık dalgasının enerji kaybı olgusudur.
Gelen ışın, yansıyan ışın ve geliş noktasına dik olan bir ışın oluşturalım (Şekil 1.).
Pirinç. 1. Olay ışını
Gelme açısı, gelen ışın ile dikey arasındaki açıdır (),
Kayma açısı.
Bu yasalar ilk olarak Öklid tarafından Catoptrics adlı eserinde formüle edildi. Ve biz onlarla zaten 8. sınıf fizik dersi kapsamında tanışmıştık.
Işığın yansıması kanunları
1. Gelen ışın, yansıyan ışın ve geliş noktasına dik olan ışın aynı düzlemde yer alır.
2. Gelme açısı yansıma açısına eşittir.
Işık yansıması yasası, ışık ışınlarının tersinirliğini ifade eder. Yani, gelen ışının ve yansıyan ışının yerlerini değiştirirsek, ışık akısının yörüngesi açısından hiçbir şey değişmeyecektir.
Işığın yansıması kanununun uygulama alanı çok geniştir. Çevremizdeki nesnelerin çoğunu (ay, ağaç, masa) yansıyan ışıkta gördüğümüz gerçeği de derse başladığımız gerçektir. Işık yansımasının kullanımına bir başka güzel örnek ise aynalar ve ışık reflektörleridir (reflektörler).
Reflektörler
Basit bir reflektörün çalışma prensibini anlayalım.
Reflektör (eski Yunan kata'sından - çaba anlamına gelen bir önek, fos - “ışık”), retroreflektör, titreme (İngilizce fiskeden - “yanıp sönme”) - bir ışık ışınını kaynağa doğru yansıtmak için tasarlanmış bir cihaz minimum dağılım.
Her bisikletçi geceleri reflektörler olmadan seyahat etmenin tehlikeli olabileceğini bilir.
Titreşimler aynı zamanda yol çalışanları ve trafik polis memurlarının üniformalarında da kullanılıyor.
Şaşırtıcı bir şekilde, reflektör özelliği en basit geometrik gerçeklere, özellikle de yansıma yasasına dayanmaktadır.
Bir ışının ayna yüzeyinden yansıması yasaya göre gerçekleşir: geliş açısı yansıma açısına eşittir. Düz bir durum düşünün: 90 derecelik bir açı oluşturan iki ayna. Bir düzlemde ilerleyen ve aynalardan birine çarpan ışın, ikinci aynadan yansıdıktan sonra tam olarak geldiği yöne gidecektir (bkz. Şekil 2).
Pirinç. 2. Köşe reflektörünün çalışma prensibi
Sıradan üç boyutlu uzayda böyle bir etki elde etmek için üç aynanın karşılıklı dik düzlemlere yerleştirilmesi gerekir. Kenarı normal üçgen şeklinde olan bir küpün köşesini alın. Böyle bir ayna sistemine çarpan ışın, üç düzlemden yansıdıktan sonra, gelen ışına ters yönde paralel gidecektir (bkz. Şekil 3.).
Pirinç. 3. Köşe reflektörü
Yansıma meydana gelecektir. Köşe reflektörü adı verilen, özelliklerine sahip bu basit cihazdır.
Düzlem bir dalganın yansımasını ele alalım (eşit fazdaki yüzeyler düzlem ise dalgaya düzlem denir) (Şekil 1.)
Pirinç. 4. Düzlem dalga yansıması
Şekilde - bir yüzey ve - gelen bir düzlem dalgasının iki ışını, bunlar birbirine paraleldir ve düzlem bir dalga yüzeyidir. Yansıyan dalganın dalga yüzeyi, merkezleri ortamlar arasındaki arayüzde bulunan ikincil dalgaların zarfının çizilmesiyle elde edilebilir.
Dalga yüzeyinin farklı bölümleri yansıma sınırına aynı anda ulaşmaz. Salınımların bir noktada uyarılması, belirli bir süre boyunca bir noktadan daha erken başlayacaktır. Dalganın bir noktaya ulaştığı ve bu noktada salınımların uyarılmasının başladığı anda, bu noktada merkezlenen ikincil dalga (yansıyan ışın) zaten yarıçaplı bir yarım küre olacaktır. 
. Az önce yazdıklarımıza göre bu yarıçap da doğru parçasına eşit olacaktır.
Şimdi şunu görüyoruz: , üçgenler ve dikdörtgenler, yani 
. Bir de geliş açısı var. A yansıma açısıdır. Bu nedenle gelme açısının yansıma açısına eşit olduğunu anlıyoruz.
Böylece Huygens ilkesini kullanarak ışığın yansıması yasasını kanıtladık. Aynı kanıt Fermat ilkesi kullanılarak da elde edilebilir.
Örnek olarak (Şekil 5), dalgalı, pürüzlü bir yüzeyden yansıma gösterilmektedir.
Pirinç. 5. Pürüzlü, dalgalı bir yüzeyden yansıma
Şekil, yansıyan ışınların çeşitli yönlerde gittiğini göstermektedir. Sonuçta, farklı ışınlar için geliş noktasına dik olan yön farklı olacaktır ve buna göre hem geliş açısı hem de yansıma açısı aynı olacaktır. farklı.
Düzensizliklerin boyutu ışık dalgalarının uzunluğundan az değilse, yüzeyin düzgün olmadığı kabul edilir.
Işınları her yöne eşit şekilde yansıtacak yüzeye mat denir. Böylece mat bir yüzey bize düzensizlik, pürüzlülük ve çiziklerden kaynaklanan dağınık veya dağınık yansımayı garanti eder.
Işığı her yöne eşit şekilde dağıtan bir yüzeye tamamen mat denir. Doğada tamamen mat bir yüzey bulamazsınız ancak kar, kağıt ve porselen yüzeyi bunlara çok yakındır.
Yüzey düzensizliklerinin boyutu ışığın dalga boyundan küçükse bu tür bir yüzeye ayna adı verilecektir.
Bir ayna yüzeyinden yansıtıldığında ışının paralelliği korunur (Şekil 6).
Pirinç. 6. Ayna yüzeyinden yansıma
Suyun, camın ve cilalı metalin pürüzsüz yüzeyi yaklaşık olarak aynaya benzer. Işınların geliş açısını değiştirirseniz mat bir yüzey bile aynaya benzeyebilir.
Dersin başında gelen ışının bir kısmının yansıtıldığını, bir kısmının ise emildiğini söylemiştik. Fizikte, gelen ışının enerjisinin ne kadarının yansıtıldığını ve ne kadarının emildiğini karakterize eden bir miktar vardır.
Albedo
Albedo, gelen ışının enerjisinin ne kadarının yüzeyden yansıdığını gösteren bir katsayıdır (Latince albedo'dan - "beyazlık") - bir yüzeyin dağınık yansımasının bir özelliği.
Veya başka bir deyişle yüzeye gelen enerjiden yansıyan radyasyon enerjisinin yüzde olarak ifade edilen payıdır.
Albedo yüze ne kadar yakınsa yüzeyden o kadar fazla enerji yansır. Albedo katsayısının yüzeyin rengine bağlı olduğunu tahmin etmek kolaydır; özellikle enerji beyaz bir yüzeyden siyah olana göre çok daha iyi yansıtılacaktır.
Kar, maddeler açısından en büyük albedoya sahiptir. Yeniliğine ve çeşidine göre %70-90 civarındadır. Bu nedenle kar taze, daha doğrusu beyaz iken yavaş yavaş erir. Diğer madde ve yüzeylere ait albedo değerleri Şekil 7’de gösterilmektedir.
Pirinç. 7. Bazı yüzeyler için Albedo değeri
Işığın yansıması yasasının uygulanmasına çok önemli bir örnek, ışığı aynasal olarak yansıtan düz bir yüzey olan düzlem aynalardır. Evinizde böyle aynalar var.
Düz bir aynada nesnelerin görüntüsünün nasıl oluşturulacağını bulalım (Şek. 8).
Pirinç. 8. Düz aynada bir nesnenin görüntüsünü oluşturmak
Farklı yönlerde ışınlar yayan bir nokta ışık kaynağı, düzlem aynaya düşen iki yakın ışının olayını ele alalım. Yansıyan ışınlar ayna düzlemine göre simetrik olan bir noktadan geliyormuş gibi gidecektir. En ilginç şey, yansıyan ışınlar gözümüze çarptığında başlayacak: beynimiz, ıraksak ışını kendisi tamamlıyor ve onu aynanın arkasında noktaya kadar devam ettiriyor.
Bize öyle geliyor ki yansıyan ışınlar noktadan geliyor.
Bu nokta ışık kaynağının görüntüsü görevi görür. Elbette gerçekte aynanın arkasında hiçbir şey parlamaz, bu sadece bir yanılsamadır, bu yüzden bu noktaya hayali görüntü denir.
Kaynağın konumu ve aynanın boyutu, görüş alanını - kaynağın görüntüsünün görülebildiği alan alanını - belirler. Görüş alanı aynanın kenarları ve ile tanımlanır.
Örneğin banyodaki aynaya belli bir açıdan bakabilirsiniz ama ondan uzaklaşırsanız ne kendinizi ne de bakmak istediğiniz nesneyi göremezsiniz.
Düzlem aynada rastgele bir nesnenin görüntüsünü oluşturmak için, her bir noktasının görüntüsünü oluşturmak gerekir. Ancak bir noktanın görüntüsünün ayna düzlemine göre simetrik olduğunu biliyorsak, o zaman nesnenin görüntüsü ayna düzlemine göre simetrik olacaktır (Şekil 9).
Büyük ihtimalle bugün aynanın olmadığı tek bir ev bile yok. Hayatımızda o kadar sağlam bir şekilde yerleşmiştir ki, bir insanın onsuz yaşaması zordur. Bu nesne nedir, görüntü onu nasıl yansıtıyor? İki aynayı birbirinin karşısına koyarsanız ne olur? Bu muhteşem nesne birçok masalın merkezi haline geldi. Onun hakkında yeterli sayıda işaret var. Bilim ayna hakkında ne diyor?
Küçük bir tarih
Modern aynaların çoğu kaplamalı camdır. Kaplama olarak camın arka kısmına ince bir metal tabaka uygulanır. Kelimenin tam anlamıyla bin yıl önce aynalar özenle parlatılmış bakır veya bronz disklerdi. Ancak herkesin ayna almaya gücü yetmezdi. Çok paraya mal oldu. Bu nedenle, fakir insanlar, bir kişiyi tam boyda gösteren kendi aynalarına bakmaya zorlandılar - bu genellikle nispeten genç bir icattır. Yaklaşık 400 yaşındadır.
Ayna, aynadaki yansımasını görebildiklerinde insanları daha da şaşırttı; bu onlara genellikle büyülü bir şey gibi geldi. Sonuçta görüntü gerçek değil, onun bir tür yansıması, bir tür yanılsamadır. Gerçeği ve yanılsamayı aynı anda görebildiğimiz ortaya çıktı. İnsanların bu nesneye pek çok büyülü özellik atfetmesi ve hatta ondan korkması şaşırtıcı değil.
İlk aynalar platinden (şaşırtıcı bir şekilde bu metale bir zamanlar hiç değer verilmiyordu), altından veya kalaydan yapılmıştır. Bilim adamları Tunç Çağı'nda yapılmış aynalar keşfettiler. Ancak bugün görebildiğimiz aynanın tarihi, Avrupa'da cam üfleme teknolojisinin ustalaşmasıyla başladı.
Bilimsel görüş
Fizik bilimi açısından bakıldığında bir aynanın aynadaki yansıması aynı yansımanın çoğaltılmış etkisidir. Bu tür aynalar birbirine ne kadar zıt yerleştirilirse, aynı görüntüyle dolu olduğu yanılsaması da o kadar büyük olur. Bu etki genellikle eğlence amaçlı turistik mekanlarda kullanılır. Örneğin Disney parkında sonsuz salon denilen bir yer var. Orada karşılıklı iki ayna yerleştirildi ve bu etki birçok kez tekrarlandı.
Sonuçta ortaya çıkan aynanın aynadaki yansıması, nispeten sonsuz sayıda katlanarak en popüler cazibe merkezlerinden biri haline geldi. Bu tür cazibe merkezleri uzun zamandır eğlence endüstrisinin bir parçası olmuştur. 20. yüzyılın başında Paris'teki uluslararası bir sergide "İllüzyonlar Sarayı" adı verilen bir cazibe ortaya çıktı. Son derece popülerdi. Yaratılış prensibi, devasa bir köşkte, tam bir insan büyüklüğünde, arka arkaya yerleştirilen aynalardaki aynaların yansımasıdır. İnsanlar büyük bir kalabalığın içinde oldukları izlenimini edindiler.
Yansıma Yasası
Herhangi bir aynanın çalışma prensibi uzayda yayılma ve yansıma yasasına dayanır. Bu yasa optikte temel yasadır: yansıma açısıyla aynı (eşit) olacaktır. Düşen bir top gibi. Eğer onu yere doğru dikey olarak atarsanız, aynı zamanda dikey olarak yukarı doğru da sıçrayacaktır. Belirli bir açıyla fırlatırsanız, çarpma açısına eşit bir açıyla geri sekecektir. Işık ışınları da benzer şekilde bir yüzeyden yansır. Üstelik bu yüzey ne kadar düzgün ve pürüzsüz olursa bu yasa o kadar ideal şekilde işler. Düz aynadaki yansıma bu yasaya göre çalışır ve yüzeyi ne kadar idealse yansıma da o kadar iyi olur.
Ancak mat veya pürüzlü yüzeylerle uğraşıyorsak ışınlar düzensiz bir şekilde dağılır.
Aynalar ışığı yansıtabilir. Yansıyan nesnelerin tamamı, güneşe benzeyen ışınlar sayesinde görülür. Işık yoksa aynada hiçbir şey görünmez. Işık ışınları bir cismin ya da herhangi bir canlının üzerine düştüğünde yansır ve cismin bilgilerini beraberinde taşır. Yani kişinin aynadaki yansıması, bir nesnenin gözünün retinasında oluşan ve tüm özellikleriyle (renk, boyut, uzaklık vb.) beyne iletilen fikridir.
Ayna yüzey çeşitleri
Aynalar düz veya küresel olabileceği gibi içbükey veya dışbükey de olabilir. Bugün zaten akıllı aynalar var: hedef kitleye gösteri yapmak için tasarlanmış bir tür medya taşıyıcısı. Çalışma prensibi şu şekildedir: Bir kişi yaklaştığında ayna canlanır gibi görünür ve bir video göstermeye başlar. Üstelik bu video tesadüfen seçilmedi. Aynanın içine, kişinin ortaya çıkan görüntüsünü tanıyan ve işleyen bir sistem yerleştirilmiştir. Cinsiyetini, yaşını, duygusal ruh halini hızla belirler. Böylece aynadaki sistem, kişinin ilgisini çekebilecek bir demo videoyu seçer. Bu 100 seferin 85'inde işe yarar! Ancak bilim insanları bununla yetinmiyor ve %98 doğruluk oranına ulaşmak istiyor.
Küresel ayna yüzeyleri
Küresel bir aynanın veya aynı zamanda kavisli bir ayna olarak da adlandırıldığı gibi dışbükey ve içbükey yüzeylere sahip bir aynanın çalışmasının temeli nedir? Bu tür aynalar görüntüyü bükmeleri bakımından sıradan olanlardan farklıdır. Dışbükey ayna yüzeyleri düz olanlardan daha fazla nesneyi görmeyi mümkün kılar. Ancak aynı zamanda tüm bu nesnelerin boyutları daha küçük görünüyor. Bu tür aynalar arabalara monte edilir. Daha sonra sürücü görüntüyü hem solda hem de sağda görme fırsatına sahip olur.
İçbükey kavisli bir ayna, ortaya çıkan görüntüyü odaklar. Bu durumda yansıyan nesneyi mümkün olduğunca ayrıntılı görebilirsiniz. Basit bir örnek: Bu aynalar genellikle tıraş için ve tıpta kullanılıyor. Bu tür aynalarda bir nesnenin görüntüsü, bu nesnenin birçok farklı ve bireysel noktasının görüntülerinden bir araya getirilir. İçbükey aynada bir nesnenin görüntüsünü oluşturmak için, onun iki uç noktasının görüntüsünü oluşturmak yeterli olacaktır. Kalan noktaların görüntüleri aralarında yer alacaktır.
Yarı saydamlık
Yarı saydam yüzeylere sahip başka bir ayna türü daha vardır. Bir tarafı sıradan bir ayna gibi, diğer tarafı yarı şeffaf olacak şekilde tasarlanmışlar. Bu şeffaf taraftan aynanın arkasındaki manzarayı görebilirsiniz, ancak normal taraftan yansımadan başka hiçbir şeyi göremezsiniz. Bu tür aynalar genellikle polisiye filmlerde, polisin bir şüpheliyi araştırıp sorguladığı, diğer taraftan onu izlediği veya kimlik tespiti için tanık getirdiği ancak görülmeyecek şekilde görülebildiği bir durumdur.
Sonsuzluk Efsanesi
Ayna koridoru oluşturarak aynalardaki ışık huzmesinin sonsuzluğunu elde edebileceğinize dair bir inanış var. Falcılığa inanan batıl inançlı kişiler bu ritüeli sıklıkla kullanırlar. Ancak bilim bunun imkansız olduğunu uzun zamandır kanıtladı. Aynanın hiçbir zaman %100 tamamlanmaması ilginçtir. Bunun için ideal, %100 pürüzsüz bir yüzey gerekir. Ve yaklaşık %98-99 olabilir. Her zaman bazı hatalar vardır. Dolayısıyla bu tür aynalı koridorlarda mum ışığında fal bakan kızlar, en fazla kendilerini olumsuz etkileyebilecek belirli bir psikolojik duruma girme riskiyle karşı karşıya kalırlar.
İki aynayı karşılıklı yerleştirip aralarına bir mum yakarsanız, birçok ışığın tek sıra halinde dizildiğini göreceksiniz. Soru: Kaç tane ışık sayabilirsin? İlk bakışta bu sonsuz bir sayıdır. Sonuçta bu serinin sonu yok gibi görünüyor. Ancak bazı matematiksel hesaplamalar yaparsak, %99 yansıma oranına sahip aynalarda bile yaklaşık 70 döngüden sonra ışığın yarı yarıya zayıflayacağını görürüz. 140 yansımadan sonra iki kat daha zayıflayacak. Her seferinde ışık ışınları söner ve renk değiştirir. Böylece ışığın tamamen söneceği bir an gelecektir.
Peki sonsuzluk hala mümkün mü?
Bir ışının bir aynadan sonsuz yansıması, yalnızca tamamen paralel yerleştirilmiş kesinlikle ideal aynalarla mümkündür. Peki maddi dünyada hiçbir şey mutlak ve ideal değilken böyle bir mutlaklığa ulaşmak mümkün müdür? Eğer bu mümkünse, bu sadece mutlak mükemmelliğin her yerde ve her yerde mevcut olan Yaratıcı olan Tanrı olduğu dinsel bilinç açısındandır.
Aynaların ideal yüzeyinin olmaması ve birbirlerine ideal paralelliklerinden dolayı, bir takım yansımalar bükülmeye uğrayacak ve görüntü sanki bir köşedeymiş gibi kaybolacaktır. İki ayna varken ve aralarında bir mum varken bakan kişinin de tam olarak paralel durmayacağı gerçeğini de hesaba katarsak, görünen mum sırası ayna çerçevesinin arkasında tamamen kaybolacaktır. hızlıca.
Çoklu yansıma
Okulda öğrenciler, ışığın aynada yansıması yasasını kullanarak bir nesnenin görüntülerini oluşturmayı öğrenirler; bir nesne ve onun ayna görüntüsü simetriktir. İki veya daha fazla aynadan oluşan bir sistem kullanarak görüntülerin oluşturulmasını inceleyen okul çocukları, sonuç olarak çoklu yansımanın etkisini alırlar.
Tek bir düz aynaya birinciye dik açıda bulunan ikinci bir yansıma eklerseniz, aynada iki yansıma değil üç yansıma görünecektir (bunlar genellikle S1, S2 ve S3 olarak adlandırılır). Kural işe yarıyor: Bir aynada görünen görüntü ikinciye yansıyor, sonra ilki diğerine yansıyor ve tekrar. Yeni olan S2, ilkine yansıtılarak üçüncü bir görüntü oluşturulacak. Tüm yansımalar eşleşecektir.
Simetri
Şu soru ortaya çıkıyor: Aynadaki yansımalar neden simetrik? Cevap geometrik bilim tarafından ve psikolojiyle yakın bağlantılı olarak verilmektedir. Bizim için üst ve alt olan ayna için yer değiştirir. Ayna, önündekini tersine çeviriyor gibi görünüyor. Ancak sonuçta zeminin, duvarların, tavanın ve diğer her şeyin gerçekte olduğu gibi yansımada aynı görünmesi şaşırtıcıdır.
Bir insan aynadaki yansımayı nasıl algılar?
İnsan ışık sayesinde görür. Kuantaları (fotonları) dalga ve parçacık özelliklerine sahiptir. Birincil ve ikincil ışık kaynakları teorisine dayanarak, opak bir nesneye düşen ışık ışınından gelen fotonlar, yüzeyindeki atomlar tarafından emilir. Uyarılan atomlar emdikleri enerjiyi hemen geri verirler. İkincil fotonlar her yöne eşit şekilde yayılır. Pürüzlü ve mat yüzeyler dağınık yansıma sağlar.
Eğer bu bir aynanın (veya benzeri bir şeyin) yüzeyiyse, o zaman ışık yayan parçacıklar sıralanır ve ışık dalga özellikleri sergiler. İkincil dalgalar, geliş açısının yansıma açısına eşit olması kanununa tabi olmalarına ek olarak her yönde telafi edilir.
Fotonlar aynadan esnek bir şekilde yansıyor gibi görünüyor. Yörüngeleri arkasındaymış gibi görünen nesnelerden başlıyor. Bunlar insan gözünün aynaya baktığında gördükleridir. Aynanın ardındaki dünya gerçeğinden farklıdır. Oradaki metni okumak için sağdan sola başlamanız gerekiyor ve saatin ibreleri ters yöne gidiyor. Aynanın önünde duran kişi sağ elini kaldırdığında aynadaki ikili sol elini kaldırır.
Aynadaki yansımalar, aynı anda ona bakan ancak farklı mesafelerde ve farklı konumlarda bulunan kişiler için farklı olacaktır.
Antik çağda en iyi aynalar özenle parlatılmış gümüşten yapılan aynalardı. Günümüzde camın arkasına bir metal katman uygulanmaktadır. Birkaç kat boya ile hasara karşı korunur. Paradan tasarruf etmek için gümüş yerine sıklıkla bir alüminyum tabakası uygulanır (yansıma katsayısı yaklaşık %90'dır). İnsan gözü pratikte gümüş kaplama ile alüminyum arasındaki farkı fark etmez.
Sayı 2Programın ikinci bölümünde “Eğlenceli Bilimler Akademisi. Fizik" Profesörü Quark çocuklara aynaların fiziğini anlatacak. Aynanın birçok ilginç özelliğe sahip olduğu ortaya çıktı ve fiziğin yardımıyla bunun neden olduğunu anlayabilirsiniz. Ayna neden her şeyi tam tersi yansıtıyor? Aynadaki nesneler neden olduklarından daha uzakta görünüyor? Bir aynanın nesneleri doğru şekilde yansıtması nasıl sağlanır? Aynaların fiziği üzerine bir video dersi izleyerek bu ve bunun gibi birçok sorunun cevabını öğreneceksiniz.
Aynaların fiziği
Ayna, ışığı yansıtacak şekilde tasarlanmış pürüzsüz bir yüzeydir. Gerçek cam aynanın icadı, Fransisken John Peckham'ın camı ince bir kurşun tabakasıyla kaplama yöntemini tanımladığı 1279 yılına kadar uzanabilir. Aynanın fiziği o kadar da karmaşık değil. Geometrik optik yasalarını uygularsak aynadan yansıyan ışınların yolu basittir. Bir ışık ışını ayna yüzeyine, ışının aynaya geldiği noktaya çizilen normale (dik) alfa açısıyla düşer. Yansıyan ışının açısı aynı alfa değerine eşit olacaktır. Aynanın düzlemine dik açıyla gelen bir ışın, aynanın kendisine geri yansıyacaktır. En basit - düz - ayna için görüntü, aynanın düzlemine göre nesneye simetrik olarak aynanın arkasına yerleştirilecektir; sanal, düz ve nesnenin kendisiyle aynı boyutta olacaktır. Işığın yansıması yasasını kullanarak bunu belirlemek zor değil. Yansıma, dalgaların veya parçacıkların bir yüzeyle etkileşiminin fiziksel bir sürecidir; farklı özelliklere sahip iki ortamın sınırında dalga cephesinin yönünde bir değişiklik olup, dalga cephesinin geldiği ortama geri dönmesidir. Ortamlar arasındaki arayüzde dalgaların yansımasıyla eşzamanlı olarak, kural olarak dalgaların kırılması meydana gelir (toplam iç yansıma durumları hariç). Işık yansıması yasası - yansıtıcı (ayna) bir yüzeyle karşılaşmanın bir sonucu olarak bir ışık ışınının hareket yönünde bir değişiklik oluşturur: gelen ve yansıyan ışınlar, yansıtıcı yüzeye normal olanla aynı düzlemde bulunur. geliş noktasıdır ve bu normal, ışınlar arasındaki açıyı iki eşit parçaya böler. Yaygın olarak kullanılan ancak daha az kesin olan "yansıma açısı geliş açısına eşittir" formülasyonu ışının yansıma yönünü tam olarak göstermez. Aynanın fiziği, optik illüzyonlara dayalı çeşitli ilginç numaralar yapmanıza olanak tanır. Daniil Edisonovich Quark bu hilelerden bazılarını laboratuvarında televizyon izleyicilerine gösterecek.
İki farklı ortam arasındaki arayüzde, eğer bu arayüz dalga boyunu önemli ölçüde aşarsa, ışığın yayılma yönünde bir değişiklik meydana gelir: ışık enerjisinin bir kısmı ilk ortama geri döner, yani yansıyan ve kısım ikinci ortama nüfuz eder ve aynı zamanda kırılmış. AO ışınına denir gelen ışın ve ışın OD – yansıyan ışın(bkz. Şekil 1.3). Bu ışınların göreceli konumu belirlenir Işığın yansıma ve kırılma kanunları.
Pirinç. 1.3. Işığın yansıması ve kırılması.
Gelen ışın ile ışının geliş noktasında yüzeye geri getirilen arayüze dik arasındaki açıya α denir. geliş açısı.
Yansıyan ışın ile aynı dik arasındaki γ açısına denir yansıma açısı.
Her ortam belirli bir dereceye kadar (yani kendi yöntemiyle) ışık radyasyonunu yansıtır ve emer. Bir maddenin yüzeyinin yansıtıcılığını karakterize eden miktara denir. yansıma katsayısı. Yansıma katsayısı, radyasyonun bir cismin yüzeyine getirdiği enerjinin ne kadarının, yansıyan radyasyon tarafından bu yüzeyden taşınan enerji olduğunu gösterir. Bu katsayı, radyasyonun bileşimi ve geliş açısı gibi birçok faktöre bağlıdır. Işık tamamen bir cam tabakası üzerine biriken ince bir gümüş veya sıvı cıva filminden yansıtılır.
Işığın yansıması kanunları
Işığın yansımasının yasaları, MÖ 3. yüzyılda eski Yunan bilim adamı Öklid tarafından deneysel olarak keşfedildi. Ayrıca bu yasalar, ortamdaki bir rahatsızlığın ulaştığı her noktanın ikincil dalga kaynağı olduğunu söyleyen Huygens ilkesinin bir sonucu olarak da elde edilebilir. Bir sonraki anda dalga yüzeyi (dalga cephesi) tüm ikincil dalgalara teğet bir yüzeydir. Huygens ilkesi tamamen geometriktir.
Bir CM'nin (Şekil 1.4) pürüzsüz yansıtıcı yüzeyine, yani dalga yüzeyleri çizgili olan bir dalgaya bir düzlem dalga düşer.
Pirinç. 1.4. Huygens'in yapısı.
A 1 A ve B 1 B gelen dalganın ışınlarıdır, AC bu dalganın (veya dalga cephesinin) dalga yüzeyidir.
Güle güle dalga cephesi C noktasından t zamanında B noktasına hareket edecek, A noktasından ikincil bir dalga yarım küre boyunca AD = CB mesafesine yayılacaktır, çünkü AD = vt ve CB = vt, burada v dalganın hızıdır yayılma.
Yansıyan dalganın dalga yüzeyi yarımkürelere teğet olan düz bir BD çizgisidir. Ayrıca dalga yüzeyi, yansıyan AA 2 ve BB 2 ışınları yönünde kendisine paralel hareket edecektir.
ΔACB ve ΔADB dik üçgenlerinin ortak hipotenüsü AB ve eşit kenarları AD = CB'dir. Bu nedenle eşittirler.
CAB = = α ve DBA = = γ açıları eşittir çünkü bunlar kenarları birbirine dik olan açılardır. Ve üçgenlerin eşitliğinden α = γ sonucu çıkar.
Huygens'in yapısından, gelen ve yansıyan ışınların, ışının geldiği noktada düzeltilen yüzeye dik olan aynı düzlemde yer aldığı sonucu çıkar.
Yansıma yasaları, ışık ışınları ters yönde hareket ettiğinde geçerlidir. Işık ışınlarının yolunun tersinirliğinin bir sonucu olarak, yansıyan ışının yolu boyunca yayılan bir ışının, gelen ışının yolu boyunca yansımasını elde ederiz.
Çoğu cisim bir ışık kaynağı olmaksızın sadece radyasyon olayını üzerine yansıtır. Işık, yüzeylerinden farklı yönlerde yansıyarak dağıldığı için aydınlatılmış nesneler her taraftan görülebilir. Bu fenomene denir dağınık yansıma veya dağınık yansıma. Işığın dağınık yansıması (Şekil 1.5) tüm pürüzlü yüzeylerden meydana gelir. Böyle bir yüzeyden yansıyan ışının yolunu belirlemek için ışının geldiği noktada yüzeye teğet bir düzlem çizilir ve bu düzleme göre geliş ve yansıma açıları oluşturulur.
Pirinç. 1.5. Işığın dağınık yansıması.
Örneğin beyaz ışığın %85'i kar yüzeyinden, %75'i beyaz kağıttan, %0,5'i siyah kadifeden yansır. Işığın dağınık yansıması, aynasal yansımanın aksine insan gözünde hoş olmayan hislere neden olmaz.
- bu, pürüzsüz bir yüzeye belirli bir açıyla gelen ışık ışınlarının ağırlıklı olarak tek yönde yansıtılmasıdır (Şekil 1.6). Bu durumda yansıtıcı yüzeye denir ayna(veya ayna yüzeyi). Ayna yüzeyleri, üzerlerindeki düzensizliklerin ve homojensizliklerin boyutları ışık dalga boyunu (1 mikrondan az) aşmıyorsa optik olarak pürüzsüz kabul edilebilir. Bu tür yüzeyler için ışığın yansıması kanunu karşılanmıştır.
Pirinç. 1.6. Işığın spesifik yansıması.
Düz ayna Yansıtıcı yüzeyi düzlem olan bir aynadır. Düz bir ayna, önündeki nesneleri görmeyi mümkün kılar ve bu nesneler ayna düzleminin arkasında yer alıyormuş gibi görünür. Geometrik optikte, S ışık kaynağının her noktası, uzaklaşan ışın ışınının merkezi olarak kabul edilir (Şekil 1.7). Böyle bir ışın demetine denir eşmerkezli. Optik bir cihazdaki S noktasının görüntüsü, çeşitli ortamlardaki eşmerkezli yansıyan ve kırılan ışın demetinin S merkezidir. Çeşitli cisimlerin yüzeylerinden saçılan ışık düz bir aynaya düşerse ve ondan yansıyarak gözlemcinin gözüne düşerse, bu cisimlerin görüntüleri aynada görülebilir.
Pirinç. 1.7. Düz aynanın oluşturduğu görüntü.
Işının yansıyan (kırılan) ışınları S' noktasında kesişirse S' görüntüsü gerçek olarak adlandırılır. Kesişen yansıyan (kırılan) ışınların kendisi değil de onların devamıysa, S' görüntüsüne hayali denir. Işık enerjisi bu noktaya ulaşmaz. Şek. Şekil 1.7 düz bir ayna kullanılarak görünen parlak bir S noktasının görüntüsünü göstermektedir.
SO ışını CM aynasına 0° açıyla düşer, dolayısıyla yansıma açısı 0° olur ve bu ışın yansımadan sonra OS yolunu takip eder. S noktasından düz bir aynaya düşen ışınların tamamından SO 1 ışınını seçiyoruz.
SO 1 ışını aynaya α açısıyla düşer ve γ açısıyla (α = γ) yansıtılır. Yansıyan ışınlara aynanın arkasında devam edersek, bunlar düzlem aynadaki S noktasının sanal görüntüsü olan S 1 noktasında birleşeceklerdir. Böylece insana ışınlar S1 noktasından çıkıyormuş gibi görünür, oysa gerçekte bu noktadan çıkıp göze giren ışın yoktur. S 1 noktasının görüntüsü, CM aynasına göre en parlak S noktasına simetrik olarak yerleştirilir. Hadi kanıtlayalım.
Işığın yansıması yasasına göre aynaya 2 açıyla gelen SB ışın (Şekil 1.8), 1 = 2 açıyla yansıtılır.
Pirinç. 1.8. Düz bir aynadan yansıma.
Şek. 1.8'de 1 ve 5 numaralı açıların dikey açılar gibi eşit olduğunu görebilirsiniz. Açıların toplamı 2 + 3 = 5 + 4 = 90°'dir. Bu nedenle açılar 3 = 4 ve 2 = 5'tir.
ΔSOB ve ΔS 1 OB dik üçgenleri ortak bir OB bacağına ve eşit 3 ve 4 dar açılarına sahiptir, bu nedenle bu üçgenler yanlarda eşittir ve bacağa bitişik iki açıdır. Bu, SO = OS 1, yani S 1 noktasının aynaya göre S noktasına simetrik olarak yerleştirildiği anlamına gelir.
Düz bir aynada bir AB nesnesinin görüntüsünü bulmak için, nesnenin uç noktalarından dik açıları aynaya indirmek ve aynanın ötesinde devam ettirerek arkasına mesafeye eşit bir mesafe koymak yeterlidir. aynayı nesnenin en uç noktasına kadar (Şekil 1.9). Bu görüntü sanal ve gerçek boyutlu olacaktır. Nesnelerin boyutları ve göreceli konumu korunur, ancak aynı zamanda aynada görüntünün sol ve sağ tarafları nesnenin kendisine göre yer değiştirir. Düz bir aynaya yansıdıktan sonra gelen ışık ışınlarının paralelliği de ihlal edilmez.
Pirinç. 1.9. Bir cismin düzlem aynadaki görüntüsü.
Teknolojide, karmaşık kavisli yansıtma yüzeyine sahip aynalar, örneğin küresel aynalar sıklıkla kullanılır. Küresel ayna- bu, küresel bir segment şekline sahip olan ve ışığı aynasal olarak yansıtan gövdenin yüzeyidir. Bu tür yüzeylerden yansıyan ışınların paralelliği ihlal edilir. Ayna denir içbükeyışınlar küresel parçanın iç yüzeyinden yansıyorsa. Paralel ışık ışınları böyle bir yüzeyden yansıdıktan sonra bir noktada toplanır, bu nedenle içbükey ayna denir. toplama. Işınlar aynanın dış yüzeyinden yansıyorsa, o zaman dışbükey. Paralel ışık ışınları farklı yönlere dağılır, bu nedenle dışbükey ayna isminde dağıtıcı.