Işık yansıması yasaları ve keşiflerinin tarihi

Işığın yansıması yasası, gözlemler ve deneyler yoluyla keşfedildi. Elbette teorik olarak türetilebilir, ancak şu anda kullanılan tüm ilkeler pratikte tanımlanmış ve doğrulanmıştır. Bu fenomenin ana özelliklerini bilmek, aydınlatma planlamasına ve ekipman seçimine yardımcı olur. Bu ilke diğer alanlarda da çalışır - radyo dalgaları, x-ışınları vb. yansımada tamamen aynı şekilde davranırlar.

Işığın yansıması ve çeşitleri, mekanizması nedir

Kanun şu şekilde formüle edilmiştir: gelen ve yansıyan ışınlar, gelme noktasından ortaya çıkan yansıtıcı yüzeye dik olan aynı düzlemde bulunur. Gelme açısı yansıma açısına eşittir.

Özünde yansıma, bir ışının, parçacıkların veya radyasyonun bir düzlemle etkileşime girdiği fiziksel bir süreçtir. Dalgaların yönü, farklı özelliklere sahip oldukları için iki ortamın sınırında değişir.Yansıyan ışık her zaman geldiği ortama geri döner. Çoğu zaman yansıma sırasında, dalgaların kırılma olgusu da gözlenir.

Bu, ışığın yansıma yasasının şematik bir açıklamasıdır.

ayna yansıması

Bu durumda, yansıyan ve gelen ışınlar arasında açık bir ilişki vardır, bu çeşitliliğin ana özelliği budur. Yansıtmaya özgü birkaç ana nokta vardır:

1. Yansıyan ışın her zaman gelen ışından geçen bir düzlemdedir ve gelme noktasında yeniden oluşturulan yansıtıcı yüzeyin normalidir.
2. Gelme açısı, ışık huzmesinin yansıma açısına eşittir.
3. Yansıyan ışının özellikleri, ışın demetinin polarizasyonu ve geliş açısı ile orantılıdır. Ayrıca gösterge, iki ortamın özelliklerinden etkilenir.

Aynasal yansımada, gelme ve yansıma açıları her zaman aynıdır.

Bu durumda, kırılma indisleri düzlemin özelliklerine ve ışığın özelliklerine bağlıdır. Bu yansıma, pürüzsüz yüzeylerin olduğu her yerde bulunabilir. Ancak farklı ortamlar için koşullar ve ilkeler değişebilir.

Toplam iç yansıma

Ses ve elektromanyetik dalgalar için tipiktir. İki ortamın birleştiği noktada oluşur. Bu durumda dalgalar, yayılma hızının daha düşük olduğu bir ortamdan düşmelidir. Işıkla ilgili olarak, bu durumda kırılma indekslerinin büyük ölçüde arttığını söyleyebiliriz.

Toplam iç yansıma, su yüzeyinin özelliğidir.

Bir ışık huzmesinin gelme açısı kırılma açısını etkiler. Değerinde bir artış ile yansıyan ışınların yoğunluğu artar ve kırılanlar azalır.Belirli bir kritik değere ulaşıldığında, kırılma indisleri sıfıra düşer ve bu da ışınların toplam yansımasına yol açar.

Kritik açı, farklı ortamlar için ayrı ayrı hesaplanır.

Işığın dağınık yansıması

Bu seçeneğin özelliği, düz olmayan bir yüzeye çarptığında ışınların farklı yönlerde yansıtılmasıdır. Yansıyan ışık basitçe saçılır ve bu nedenle düz olmayan veya mat bir yüzeyde yansımanızı göremezsiniz. Işın difüzyonu fenomeni, düzensizlikler dalga boyuna eşit veya daha büyük olduğunda gözlenir.

Bu durumda, bir ve aynı düzlem, ışık veya ultraviyole için dağınık yansıtıcı olabilir, ancak aynı zamanda kızılötesi spektrumu iyi yansıtabilir. Her şey dalgaların özelliklerine ve yüzeyin özelliklerine bağlıdır.

Dağınık yansıma, yüzeydeki düzensizlikler nedeniyle kaotiktir.

Ters yansıma

Bu fenomen, ışınlar, dalgalar veya diğer parçacıklar geri, yani kaynağa doğru yansıdığında gözlenir. Bu özellik astronomi, doğa bilimleri, tıp, fotoğrafçılık ve diğer alanlarda kullanılabilir. Teleskoplardaki dışbükey mercek sistemi sayesinde çıplak gözle görülemeyen yıldızların ışığını görmek mümkündür.

Geri yansıma, yansıtıcı yüzeyin küresel şekli ile kontrol edilebilir.

Işığın kaynağa geri dönmesi için belirli koşulların yaratılması önemlidir, bu çoğunlukla optikler ve ışınların ışın yönü ile sağlanır. Örneğin ultrason çalışmalarında bu prensip kullanılır, yansıyan ultrasonik dalgalar sayesinde incelenen organın görüntüsü monitörde gösterilir.

Yansıma yasalarının keşfinin tarihi

Bu fenomen uzun zamandır bilinmektedir.İlk kez M.Ö. 200 yıllarına tarihlenen "Katoptrik" adlı eserde ışığın yansımasından bahsedilmiştir. ve antik Yunan bilgini Öklid tarafından yazılmıştır. İlk deneyler basitti, bu yüzden o zaman teorik bir temel ortaya çıkmadı, ancak bu fenomeni keşfeden oydu. Bu durumda ayna yüzeyler için Fermat prensibi kullanıldı.

Ayrıca okuyun

Işık boşlukta ne kadar hızlı hareket eder

 

fresnel formülleri

Auguste Fresnel, bugüne kadar yaygın olarak kullanılan bir dizi formül geliştiren bir Fransız fizikçiydi. Yansıyan ve kırılan elektromanyetik dalgaların yoğunluğunun ve genliğinin hesaplanmasında kullanılırlar. Aynı zamanda, farklı kırılma değerlerine sahip iki ortam arasında net bir sınırdan geçmeleri gerekir.

Bir Fransız fizikçinin formüllerine uyan tüm fenomenlere Fresnel yansıması denir. Ancak, türetilen tüm yasaların yalnızca ortam izotropik olduğunda ve aralarındaki sınırın net olduğu zaman geçerli olduğu unutulmamalıdır. Bu durumda, gelme açısı her zaman yansıma açısına eşittir ve kırılma değeri Snell yasası ile belirlenir.

Işık düz bir yüzeye düştüğünde iki tür polarizasyon olması önemlidir:

1. p-polarizasyon, elektromanyetik alan vektörünün geliş düzleminde yer almasıyla karakterize edilir.
2. s-polarizasyonu, elektromanyetik dalga yoğunluk vektörünün hem gelen hem de yansıyan ışının bulunduğu düzleme dik olarak konumlandırılması bakımından birinci türden farklıdır.

Fresnel, gerekli tüm hesaplamaları yapmanıza izin veren bir dizi formül çıkardı.

Farklı polarizasyonlara sahip durumlar için formüller farklıdır.Bunun nedeni polarizasyonun ışının özelliklerini etkilemesi ve farklı şekillerde yansımasıdır. Işık belirli bir açıyla düştüğünde yansıyan ışın tamamen polarize olabilir. Bu açıya Brewster açısı denir, ara yüzeydeki ortamın kırılma özelliklerine bağlıdır.

Bu arada! Gelen ışık polarize olmasa bile yansıyan ışın her zaman polarizedir.

Huygens ilkesi

Huygens, herhangi bir doğadaki dalgaları tanımlamayı mümkün kılan ilkeleri türetmeyi başaran Hollandalı bir fizikçidir. Yardımı ile çoğu zaman hem yansıma yasasını hem de ışığın kırılma yasası.

Bu, Huygens ilkesinin en basit şematik gösterimidir.

Bu durumda ışık, düz bir şekle sahip bir dalga olarak anlaşılır, yani tüm dalga yüzeyleri düzdür. Bu durumda dalga yüzeyi aynı fazda salınımları olan noktalar kümesidir.

Söz böyle gider: Pertürbasyonun sonradan geldiği herhangi bir nokta, küresel dalgaların kaynağı haline gelir.

Videoda 8. sınıf fizikten bir kanun çok basit kelimelerle grafikler ve animasyonlar kullanılarak anlatılıyor.

Fedorov'un vardiyası

Aynı zamanda Fedorov-Köz etkisi olarak da adlandırılır. Bu durumda, toplam iç yansıma ile ışık huzmesinin yer değiştirmesi vardır. Bu durumda kayma önemsizdir, her zaman dalga boyundan küçüktür. Bu yer değiştirme nedeniyle, yansıyan ışın, gelen ışın ile aynı düzlemde yer almaz, bu da ışığın yansıması yasasına aykırıdır.

Bilimsel keşif diploması F.I. 1980 yılında Fedorov.

Işınların yanal yer değiştirmesi, 1955 yılında matematiksel hesaplamalar sayesinde bir Sovyet bilim adamı tarafından teorik olarak kanıtlanmıştır. Bu etkinin deneysel olarak doğrulanmasına gelince, Fransız fizikçi Amber bunu biraz sonra yaptı.

Hukukun pratikte kullanımı

Işık yansıması örnekleri her yerde bulunur.

Söz konusu yasa göründüğünden çok daha yaygın. Bu ilke, çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır:

1. Ayna en basit örneğidir. Işığı ve diğer radyasyon türlerini iyi yansıtan pürüzsüz bir yüzeydir. Hem düz versiyonlar hem de diğer şekillerdeki elemanlar kullanılır, örneğin küresel yüzeyler nesnelerin uzaklaştırılmasına izin verir, bu da onları bir arabada dikiz aynaları olarak vazgeçilmez kılar.
2. Çeşitli optik ekipman ayrıca dikkate alınan ilkeler nedeniyle çalışır. Bu, her yerde bulunan gözlüklerden, dışbükey lensli güçlü teleskoplara veya tıp ve biyolojide kullanılan mikroskoplara kadar her şeyi içerir.
3. ultrason cihazları da aynı prensibi kullanın. Ultrason ekipmanı doğru incelemelere izin verir. X-ışınları aynı prensiplere göre yayılır.
4. mikrodalga fırınlar - Söz konusu kanunun pratikteki uygulamasına bir başka örnek. Kızılötesi radyasyon nedeniyle çalışan tüm ekipmanları da içerir (örneğin gece görüş cihazları).
5. çukur aynalar el fenerlerinin ve lambaların performansı artırmasına izin verin. Bu durumda, ampulün gücü, ayna elemanı kullanmadan olduğundan çok daha az olabilir.

Bu arada! Işığın yansımasıyla ayı ve yıldızları görürüz.

Işığın yansıma yasası birçok doğal olayı açıklar ve özelliklerinin bilgisi, zamanımızda yaygın olarak kullanılan ekipmanların oluşturulmasını mümkün kılmıştır.