Ang mga batas ng pagmuni-muni ng liwanag at ang kasaysayan ng kanilang pagtuklas

Ang batas ng pagmuni-muni ng liwanag ay natuklasan sa pamamagitan ng mga obserbasyon at mga eksperimento. Siyempre, maaari itong makuha sa teorya, ngunit ang lahat ng mga prinsipyo na ginagamit ngayon ay tinukoy at napatunayan sa pagsasanay. Ang pag-alam sa mga pangunahing tampok ng hindi pangkaraniwang bagay na ito ay nakakatulong sa pagpaplano ng ilaw at pagpili ng kagamitan. Gumagana rin ang prinsipyong ito sa ibang mga lugar - mga radio wave, x-ray, atbp. kumilos nang eksakto pareho sa pagmuni-muni.

Ano ang pagmuni-muni ng liwanag at ang mga varieties nito, mekanismo

Ang batas ay binabalangkas tulad ng sumusunod: ang insidente at ang mga sinasalamin na sinag ay nasa parehong eroplano, na mayroong isang patayo sa sumasalamin na ibabaw, na lumalabas mula sa punto ng insidente. Ang anggulo ng saklaw ay katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni.

Sa esensya, ang pagmuni-muni ay isang pisikal na proseso kung saan ang isang sinag, mga particle o radiation ay nakikipag-ugnayan sa isang eroplano. Ang direksyon ng mga alon ay nagbabago sa hangganan ng dalawang media, dahil mayroon silang magkaibang mga katangian.Ang naaaninag na liwanag ay palaging bumabalik sa daluyan kung saan ito nanggaling. Kadalasan sa panahon ng pagmuni-muni, ang kababalaghan ng repraksyon ng mga alon ay sinusunod din.

Ito ay isang eskematiko na paliwanag ng batas ng pagmuni-muni ng liwanag.

Pagsalamin sa salamin

Sa kasong ito, mayroong isang malinaw na ugnayan sa pagitan ng sinasalamin at mga sinag ng insidente, ito ang pangunahing tampok ng iba't-ibang ito. Mayroong ilang mga pangunahing punto na tiyak sa pag-mirror:

1. Ang sinasalamin na sinag ay palaging nasa isang eroplano na dumadaan sa sinag ng insidente at ang normal sa sumasalamin na ibabaw, na muling itinayo sa punto ng insidente.
2. Ang anggulo ng saklaw ay katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni ng sinag ng liwanag.
3. Ang mga katangian ng reflected beam ay proporsyonal sa polariseysyon ng beam beam at anggulo ng saklaw nito. Gayundin, ang tagapagpahiwatig ay naiimpluwensyahan ng mga katangian ng dalawang kapaligiran.

Sa specular reflection, ang mga anggulo ng incidence at reflection ay palaging pareho.

Sa kasong ito, ang mga refractive index ay nakasalalay sa mga katangian ng eroplano at mga katangian ng liwanag. Ang pagmuni-muni na ito ay matatagpuan saanman mayroong makinis na mga ibabaw. Ngunit para sa iba't ibang kapaligiran, maaaring magbago ang mga kundisyon at prinsipyo.

Kabuuang panloob na pagmuni-muni

Karaniwan para sa tunog at electromagnetic waves. Nangyayari sa punto kung saan nagtatagpo ang dalawang kapaligiran. Sa kasong ito, ang mga alon ay dapat mahulog mula sa isang daluyan kung saan ang bilis ng pagpapalaganap ay mas mababa. Tungkol sa liwanag, masasabi nating ang mga refractive index sa kasong ito ay tumaas nang malaki.

Ang kabuuang panloob na pagmuni-muni ay katangian ng ibabaw ng tubig.

Ang anggulo ng saklaw ng isang light beam ay nakakaapekto sa anggulo ng repraksyon. Sa pagtaas ng halaga nito, tumataas ang intensity ng mga sinasalamin na sinag, at bumababa ang mga refracted.Kapag naabot ang isang tiyak na kritikal na halaga, bumababa ang mga refractive index sa zero, na humahantong sa kabuuang pagmuni-muni ng mga sinag.

Ang kritikal na anggulo ay kinakalkula nang paisa-isa para sa iba't ibang media.

Nagkakalat na pagmuni-muni ng liwanag

Ang pagpipiliang ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng katotohanan na kapag ito ay tumama sa isang hindi pantay na ibabaw, ang mga sinag ay makikita sa iba't ibang direksyon. Kumakalat lang ang sinasalamin na liwanag at dahil dito hindi mo makikita ang iyong repleksyon sa hindi pantay o matte na ibabaw. Ang kababalaghan ng pagsasabog ng sinag ay sinusunod kapag ang mga iregularidad ay katumbas o mas malaki kaysa sa haba ng daluyong.

Sa kasong ito, ang isa at ang parehong eroplano ay maaaring maging diffusely reflective para sa liwanag o ultraviolet, ngunit sa parehong oras ay sumasalamin sa infrared spectrum na rin. Ang lahat ay nakasalalay sa mga katangian ng mga alon at mga katangian ng ibabaw.

Ang diffuse reflection ay magulo dahil sa mga iregularidad sa ibabaw.

Baliktad na pagmuni-muni

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay sinusunod kapag ang mga sinag, alon o iba pang mga particle ay makikita pabalik, iyon ay, patungo sa pinagmulan. Maaaring gamitin ang ari-arian na ito sa astronomiya, natural na agham, medisina, litrato at iba pang mga lugar. Dahil sa sistema ng convex lenses sa mga teleskopyo, posibleng makita ang liwanag ng mga bituin na hindi nakikita ng mata.

Ang pagmuni-muni sa likod ay maaaring kontrolin ng spherical na hugis ng reflective surface.

Mahalagang lumikha ng ilang mga kundisyon para sa ilaw na bumalik sa pinagmulan, ito ay kadalasang nakakamit sa pamamagitan ng optika at direksyon ng sinag ng mga sinag. Halimbawa, ang prinsipyong ito ay ginagamit sa mga pag-aaral ng ultrasound, salamat sa mga sinasalamin na ultrasonic waves, ang isang imahe ng organ na pinag-aaralan ay ipinapakita sa monitor.

Kasaysayan ng pagtuklas ng mga batas ng pagmuni-muni

Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay kilala sa mahabang panahon.Sa unang pagkakataon, ang pagmuni-muni ng liwanag ay binanggit sa akdang "Katoptrik", na itinayo noong 200 BC. at isinulat ng sinaunang Griyegong iskolar na si Euclid. Ang mga unang eksperimento ay simple, kaya walang teoretikal na batayan ang lumitaw sa oras na iyon, ngunit siya ang natuklasan ang hindi pangkaraniwang bagay na ito. Sa kasong ito, ginamit ang prinsipyo ng Fermat para sa mga ibabaw ng salamin.

Basahin din

Gaano kabilis ang paglalakbay ng liwanag sa isang vacuum

 

Mga formula ng fresnel

Si Auguste Fresnel ay isang French physicist na bumuo ng ilang formula na malawakang ginagamit hanggang ngayon. Ginagamit ang mga ito sa pagkalkula ng intensity at amplitude ng reflected at refracted electromagnetic waves. Kasabay nito, dapat silang dumaan sa isang malinaw na hangganan sa pagitan ng dalawang media na may magkakaibang mga halaga ng repraktibo.

Ang lahat ng phenomena na akma sa mga formula ng isang French physicist ay tinatawag na Fresnel reflection. Ngunit dapat tandaan na ang lahat ng mga batas na nakuha ay may bisa lamang kapag ang media ay isotropic, at ang hangganan sa pagitan ng mga ito ay malinaw. Sa kasong ito, ang anggulo ng saklaw ay palaging katumbas ng anggulo ng pagmuni-muni, at ang halaga ng repraksyon ay tinutukoy ng batas ni Snell.

Mahalaga na kapag bumagsak ang liwanag sa isang patag na ibabaw, maaaring mayroong dalawang uri ng polariseysyon:

1. Ang p-polarization ay nailalarawan sa pamamagitan ng katotohanan na ang vector ng electromagnetic field ay namamalagi sa eroplano ng saklaw.
2. Ang s-polarization ay naiiba sa unang uri dahil ang electromagnetic wave intensity vector ay matatagpuan patayo sa eroplano kung saan nakahiga ang insidente at ang reflected beam.

Nag-deduce si Fresnel ng isang buong hanay ng mga formula na nagbibigay-daan sa iyo upang maisagawa ang lahat ng kinakailangang kalkulasyon.

Ang mga formula para sa mga sitwasyong may iba't ibang polarisasyon ay magkakaiba.Ito ay dahil sa ang katunayan na ang polariseysyon ay nakakaapekto sa mga katangian ng sinag at ito ay makikita sa iba't ibang paraan. Kapag bumagsak ang liwanag sa isang tiyak na anggulo, ang sinasalamin na sinag ay maaaring ganap na polarized. Ang anggulong ito ay tinatawag na anggulo ng Brewster, depende ito sa mga katangian ng repraksyon ng media sa interface.

Siya nga pala! Palaging polarized ang reflected beam, kahit na unpolarized ang ilaw ng insidente.

Prinsipyo ng Huygens

Si Huygens ay isang Dutch physicist na nagtagumpay sa pagkuha ng mga prinsipyo na ginagawang posible na ilarawan ang mga alon ng anumang kalikasan. Ito ay sa tulong nito na kadalasang pinatutunayan nila ang parehong batas ng pagmuni-muni at batas ng repraksyon ng liwanag.

Ito ang pinakasimpleng eskematiko na representasyon ng prinsipyo ng Huygens.

Sa kasong ito, ang liwanag ay nauunawaan bilang isang alon ng isang patag na hugis, iyon ay, ang lahat ng mga ibabaw ng alon ay patag. Sa kasong ito, ang ibabaw ng alon ay isang hanay ng mga puntos na may mga oscillations sa parehong yugto.

Ang mga salita ay ganito: anumang punto kung saan dumating ang kaguluhan ay nagiging pinagmulan ng mga spherical wave.

Sa video, ang isang batas mula sa grade 8 physics ay ipinaliwanag sa napakasimpleng salita gamit ang mga graphics at animation.

Paglipat ni Fedorov

Tinatawag din itong Fedorov-Ember effect. Sa kasong ito, mayroong isang displacement ng light beam na may kabuuang panloob na pagmuni-muni. Sa kasong ito, ang paglilipat ay hindi gaanong mahalaga, ito ay palaging mas mababa kaysa sa haba ng daluyong. Dahil sa displacement na ito, ang reflected beam ay hindi nakahiga sa parehong eroplano gaya ng incident beam, na sumasalungat sa batas ng light reflection.

Ang diploma para sa siyentipikong pagtuklas ay iginawad sa F.I. Fedorov noong 1980.

Ang lateral displacement ng rays ay theoretically proven ng isang Soviet scientist noong 1955 salamat sa mathematical calculations. Tulad ng para sa pang-eksperimentong kumpirmasyon ng epekto na ito, ang Pranses na pisisista na si Amber ay ginawa ito ng ilang sandali.

Paggamit ng batas sa pagsasagawa

Ang mga halimbawa ng light reflection ay nasa lahat ng dako.

Ang batas na pinag-uusapan ay mas karaniwan kaysa sa tila. Ang prinsipyong ito ay malawakang ginagamit sa iba't ibang larangan:

1. Salamin ay ang pinakasimpleng halimbawa. Ito ay isang makinis na ibabaw na sumasalamin sa liwanag at iba pang uri ng radiation na rin. Ang parehong mga flat na bersyon at mga elemento ng iba pang mga hugis ay ginagamit, halimbawa, ang mga spherical na ibabaw ay nagbibigay-daan sa mga bagay na ilipat palayo, na ginagawang kailangan ang mga ito bilang mga rear-view mirror sa isang kotse.
2. Iba't ibang optical equipment gumagana din dahil sa isinasaalang-alang na mga prinsipyo. Kabilang dito ang lahat mula sa mga salamin, na matatagpuan sa lahat ng dako, hanggang sa makapangyarihang mga teleskopyo na may matambok na lente o mga mikroskopyo na ginagamit sa medisina at biology.
3. Mga aparatong ultratunog gumamit din ng parehong prinsipyo. Ang mga kagamitan sa ultratunog ay nagbibigay-daan para sa tumpak na pagsusuri. Ang mga X-ray ay nagpapalaganap ayon sa parehong mga prinsipyo.
4. mga microwave oven - Isa pang halimbawa ng paglalapat ng batas na pinag-uusapan sa pagsasanay. Kasama rin dito ang lahat ng kagamitan na gumagana dahil sa infrared radiation (halimbawa, mga night vision device).
5. malukong na salamin payagan ang mga flashlight at lamp na pataasin ang pagganap. Sa kasong ito, ang kapangyarihan ng bombilya ay maaaring mas mababa kaysa sa walang paggamit ng elemento ng salamin.

Siya nga pala! Sa pamamagitan ng repleksyon ng liwanag, nakikita natin ang buwan at mga bituin.

Ang batas ng pagmuni-muni ng liwanag ay nagpapaliwanag ng maraming natural na phenomena, at ang kaalaman sa mga tampok nito ay naging posible upang lumikha ng kagamitan na malawakang ginagamit sa ating panahon.