Отражение света

Введение

Свет — одно из самых удивительных явлений природы. Благодаря ему мы видим окружающий мир, различаем цвета, формы и расстояния. Световые явления изучает раздел физики, который называется оптика. Одним из важнейших явлений оптики является отражение света.
Мы встречаемся с ним повсюду: видим себя в зеркале, наблюдаем блеск воды на солнце, замечаем, как солнечные лучи отражаются от окон и металлических поверхностей. Понимание закономерностей отражения света помогает объяснить, как работают зеркала, перископы, телескопы, фотоаппараты и даже наши глаза.

Рассмотрим подробнее, как происходит отражение света, какие бывают его виды и как формулируется закон отражения.

Граница раздела между двумя прозрачными средами

Когда луч света падает на границу двух различных сред (например, воздух — стекло, воздух — вода), часть света переходит во вторую среду, а часть отражается обратно в первую.
Ту поверхность, где происходит это взаимодействие, называют границей раздела сред.
На ней и происходит явление отражения света, которое можно наблюдать невооружённым глазом — например, отражение облаков в воде или своего лица в окне.

Закон отражения света

Основные закономерности отражения были открыты ещё в древности и окончательно сформулированы в XVII веке.
Закон отражения света гласит:

Угол падения равен углу отражения, а падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр к поверхности в точке падения лежат в одной плоскости.

Это означает, что если луч света падает под углом 30° к нормали, то и отражается он под углом 30° в противоположную сторону.

Закон отражения применим для всех поверхностей, но по-разному проявляется в зависимости от их структуры.

Диффузное и зеркальное отражения

Отражение света бывает зеркальным и диффузным.

• Зеркальное отражение происходит от гладких поверхностей, таких как зеркало, спокойная вода или отполированный металл. При этом отражённые лучи остаются параллельными, и мы видим чёткое изображение предмета.
  Пример: отражение лица в зеркале.

• Диффузное отражение происходит от неровных поверхностей — бумаги, стены, ткани. Отражённые лучи расходятся в разные стороны, и изображение не образуется.
  Благодаря диффузному отражению мы видим предметы, которые сами не излучают свет. Например, книга на столе отражает солнечный свет во все стороны, и часть отражённых лучей попадает в наши глаза.

Зеркало

Зеркало — это специальная гладкая поверхность, предназначенная для отражения света.
Обычно зеркала изготавливают из стекла, одна сторона которого покрыта тонким слоем металла (серебра или алюминия).
Главная особенность зеркала — способность образовывать изображение предмета. Это изображение кажется находящимся за зеркалом на таком же расстоянии, на каком предмет находится перед ним.
При этом изображение — мнимое, равно по величине предмету и обращено влево и вправо (т. е. зеркально).

Зеркала широко применяются в быту и технике: в автомобилях, телескопах, лазерах, приборах ночного видения и медицинских инструментах.

Практическое значение отражения света

Явление отражения света лежит в основе множества устройств и технологий.

• Перископы используют систему зеркал, чтобы передавать изображение из одного уровня на другой.

• Лазерные дальномеры определяют расстояние, измеряя время между посылкой луча и получением отражённого сигнала.

• Оптоволоконные линии связи работают благодаря многократному внутреннему отражению света внутри волокон.

• Даже наша способность видеть связана с отражением света от предметов и его попаданием на сетчатку глаза.

Заключение

Отражение света — одно из фундаментальных оптических явлений, объясняющее, как мы видим окружающий мир.
Понимание закона отражения и различий между его типами позволяет объяснить работу множества приборов, от простого зеркала до сложных оптических систем.
Эти знания являются основой для дальнейшего изучения оптики — науки, без которой невозможно развитие современной физики, медицины, астрономии и техники.

Вопросы для самопроверки

1. Что называется отражением света?

2. В чём заключается закон отражения света?

3. Какие условия выполняются при отражении света от поверхности?

4. Чем отличается зеркальное отражение от диффузного?

5. Почему мы видим предметы, которые сами не излучают свет?

6. Что представляет собой изображение предмета в зеркале?

7. Где в жизни и технике применяется явление отражения света?

8. Почему поверхность воды иногда действует как зеркало, а иногда нет?

9. Как изменится угол отражения, если увеличить угол падения луча света?

10. Какие устройства используют принцип отражения света в своей работе?