Νόμος της Αντανάκλασης
Ο νόμος της αντανάκλασης δηλώνει ότι οι γωνίες μιας προσπίπτουσας ακτίνας και της ανακλώμενης ακτίνας είναι ίδιες μεταξύ τους και βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο με το κανονικό. Ο νόμος περιγράφει τη συμπεριφορά του φωτός που ανακλάται από μια πολύ λεία επιφάνεια. Αυτός είναι οπτικός προβληματισμός ή κανονική αντανάκλαση . Αντίθετα, διάχυτη αντανάκλαση εμφανίζεται από ακανόνιστη επιφάνεια. Ο νόμος της ανάκλασης προέρχεται από τις εξισώσεις Fresnel.
Ο νόμος της ανάκλασης δηλώνει ότι η γωνία ανάκλασης είναι ίδια με τη γωνία πρόσπτωσης.
Απλή δήλωση του νόμου της αντανάκλασης
Ο νόμος της ανάκλασης περιγράφει τον τύπο της ανάκλασης που βλέπετε από έναν καθρέφτη.
- Η γωνία μεταξύ της προσπίπτουσας ακτίνας και της κανονικής είναι ίδια με τη γωνία μεταξύ της ανακλώμενης ακτίνας και της κανονικής. Ένα άλλο όνομα για το κανονικό είναι η κάθετη γραμμή, ως προς την επιφάνεια.
- Η προσπίπτουσα ακτίνα, η κανονική και η ανακλώμενη ακτίνα βρίσκονται όλες στο ίδιο επίπεδο. Η αλλαγή της κατεύθυνσης της προσπίπτουσας ακτίνας αλλάζει αυτό το επίπεδο.
- Η προσπίπτουσα ακτίνα και η ανακλώμενη ακτίνα βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές από την κανονική. Δεν θα δείτε ποτέ το ανακλώμενο φως να αναπηδά από μια επιφάνεια στην ίδια πλευρά του κάθετου επιπέδου με την προσπίπτουσα ακτίνα.
Ενώ ο νόμος της ανάκλασης ισχύει για τη διάχυτη ανάκλαση, η τραχιά επιφάνεια παράγει διαφορετικούς συνδυασμούς γωνιών προσπίπτουσας/ανακλώμενης, ανάλογα με τη θέση.
Παράδειγμα προβλημάτων του νόμου της ανάκλασης
Για παράδειγμα, ποια είναι η γωνία ανάκλασης εάν μια προσπίπτουσα ακτίνα προσπίπτει σε επίπεδο κάτοπτρο με γωνία 30° ως προς την επιφάνεια του καθρέφτη;
Για να απαντήσετε στην ερώτηση, βρείτε πρώτα τη γωνία πρόσπτωσης. Θυμηθείτε, αυτή είναι η γωνία μεταξύ της ακτίνας και της κανονικής (όχι της ακτίνας και της επιφάνειας). Εφόσον η κανονική είναι 90°, η γωνία πρόσπτωσης είναι 90 – 30 =60°. Σύμφωνα με το νόμο της ανάκλασης, τόσο η προσπίπτουσα όσο και η ανακλώμενη γωνία είναι ίδιες, σε σχέση με την κανονική. Άρα, η γωνία ανάκλασης είναι 60°.
Ως άλλο παράδειγμα, βρείτε τη γωνία μεταξύ μιας ανακλώμενης ακτίνας και της επιφάνειας εάν το φως χτυπήσει έναν καθρέφτη με γωνία πρόσπτωσης 36°.
Γνωρίζοντας ότι η γωνία πρόσπτωσης είναι 36°, γνωρίζετε επίσης ότι η γωνία ανάκλασης είναι 36°. Ωστόσο, το ερώτημα αφορά τη γωνία μεταξύ της ανακλώμενης ακτίνας και της επιφάνειας. Άρα, αφαιρέστε τη γωνία ανάκλασης από την κανονική (90°):90 – 36 =54°.
Δείτε το μόνοι σας
Η επιβεβαίωση του νόμου της ανάκλασης είναι εύκολη. Χρειάζεστε έναν καθρέφτη, μια πηγή φωτός και ένα φύλλο χαρτιού. Ένας μικρός δείκτης λέιζερ λειτουργεί καλύτερα επειδή έχει μια σφιχτή δέσμη, αλλά μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε κατευθυντικό φως. Εάν χρησιμοποιείτε λέιζερ, αποφύγετε να κοιτάξετε την ακτίνα.
- Κρατήστε το χαρτί ώστε να είναι κάθετο στον καθρέφτη. Με άλλα λόγια, μια επίπεδη άκρη του χαρτιού κάθεται ομοιόμορφα στην επιφάνεια του καθρέφτη.
- Λάμψη της ακτίνας λέιζερ κατά μήκος της επιφάνειας του χαρτιού, προς τον καθρέφτη. Παρατηρήστε τη γωνία της ανακλώμενης δέσμης στο χαρτί. Αν θέλετε, χαράξτε τη διαδρομή του φωτός στο χαρτί χρησιμοποιώντας ένα μολύβι και μετρήστε τις γωνίες με ένα μοιρογνωμόνιο.
Σημασία του νόμου της ανάκλασης
Ο νόμος της ανάκλασης επιτρέπει την πρόβλεψη της διαδρομής που ακολουθεί το φως όταν προσκρούει σε μια γυαλιστερή επιφάνεια. Αυτό βρίσκει χρήση σε καθρέφτες, φακούς, κάμερες και τηλεσκόπια. Ο νόμος της αντανάκλασης διέπει τον τρόπο με τον οποίο τα μάτια μας βλέπουν τις εικόνες. Οι κάμερες καταγράφουν επίσης το ανακλώμενο φως. Εάν πολλές παράλληλες ακτίνες χτυπήσουν μια επιφάνεια καθρέφτη, μόνο ένας θεατής σε μια συγκεκριμένη γωνία βλέπει την αντανάκλαση.
Αναφορές
- Fox, Mark (2010). Οπτικές ιδιότητες στερεών (2η έκδ.). Οξφόρδη:Oxford University Press. ISBN 978-0-19-957336-3.
- Lekner, John (1987). Θεωρία της Ανάκλασης, των Ηλεκτρομαγνητικών και Σωματιδιακών Κυμάτων . Πηδών. ISBN 9789024734184.
- Mandelstam, L.I. (1926). «Διασκέδαση φωτός από ανομοιογενή μέσα». Ζ. Russ. Fiz-Khim . Ωα. 58:381.
- Tan, R.T. (2013). Speccularity, Specular Reflectance. Στο:Ikeuchi K. (επιμ.) Computer Vision – A Reference Guide . Boston, MA:Springer. ISBN 978-0-387-31439-6. doi:10.1007/978-0-387-31439-6
