光的反射是一种光学现象,通过该现象,光线会改变方向,并在撞击两种介质的分离表面时反射,而无法穿过该表面。
这是自然界中发生的一种基本现象,古典希腊已经对此进行了研究。但是,直到十七世纪,有关光反射的法律才得以阐明。荷兰科学家W. Snell定义了反射和折射定律。这样,这些法律被称为斯涅尔定律。
光在水中的反射。Pixabay
反射本身是影响所有波的一种普遍现象,尽管光的情况最具代表性。每当光照射到人体上时,都会发生反射。根据人体吸收的光谱颜色和反射的光谱颜色,我们可以看到一种颜色或另一种颜色的人体。
在我们日常的生活中,镜子中图像的形成也存在反射。这些图像可以通过反射定律来解释。在水表面反射的图像中也可以看到,尽管在这种情况下也会发生折射现象。
元素
在研究光的反射时,必须考虑以下要素:光,两种介质,介质的分离面,入射射线,反射射线和分离面的法线。 。
在物理学中,术语“光”包括电磁光谱中包括的整个辐射场,其中术语“可见光”保留用于人眼感知的光谱部分。
在反思中,必须区别两种手段。第一种是波传播的媒介。第二个要么不穿过它,要么不穿过它,则发生波的折射。两种介质之间称为介质分离。
法线是垂直于介质分离平面的线。入射射线称为通过第一介质到达分离表面的光束。就其本身而言,反射射线是在入射射线与该表面碰撞之后被反射的射线。
反射定律
尽管欧几里得是在公元前三世纪率先发布反射定律的,但事实是1621年,荷兰天文学家和数学家Willebrord Snell van Royen与之建立了现行的反射定律和折射定律。 。
反射的两个定律在下面讨论。
第一定律
第一定律总结如下:入射光线,法线(或垂直于平面)和反射光线在同一空间平面中。
光反射的角度。没有提供机器可读的作者。假定为Arvelius(基于版权主张)。
第二定律
反射的第二定律指出,反射角与入射角完全相同。
费马原理
前两个反射定律以及折射定律都可以从费马原理推论得出。该原理指出,光线在空间中两个位置之间的路径始终是花费最短时间的路径。
光的全内反射
当光会见的折射率,n的介质时的光的全内反射2,小于介质,其中发现,N 1。在这种情况下,光不能穿过两种介质的分离面,而是被完全反射。
当然,这仅在入射角大于称为临界角的入射角时发生。
全内反射是在切工钻石中可见的火花的原因。
反射类型
反射可以有几种类型:镜面反射,漫反射或混合。发生一种反射还是另一种反射将主要取决于其路径中的表面类型。
镜面反射
当光线落在光滑,抛光的表面上时,会发生镜面反射。
漫反射
相反,当光落在未抛光的表面上时,空间中的所有方向都会发生反射。因此,据说存在漫反射。
玛丽亚卡桑德拉
混合反射
顾名思义,当前两者结合出现时,就会发生混合反射。
应用领域
光的反射具有不同的应用。因此,例如,全反射现象被用在所谓的波罗棱镜中,该棱镜用于双筒望远镜的制造中。
全反射也用于光缆中的光传播。因此,如果您的家中有光纤互联网连接,您应该知道享受它的部分责任是由于光的全反射。
回射
回射是光反射的一种应用,包括将光反射回原点或源,无论入射角度如何。为此,使用平坦的反射面。
回射的一种特殊应用是在交通标志中。这样可以使前照灯发出的光直接在原方向反射。因此,该信号看起来增强了,使得驾驶员接收到危险警告。
实验
可以通过一些简单的家庭实验来验证光反射现象,例如我们下面提出的实验。您可以在家中进行操作,没有任何风险,并且可以轻松掌握物理原理。
光的全内反射实验
要进行此实验,您只需要一杯,水,牛奶和激光笔即可。
首先,在玻璃杯中加水,然后加入几滴牛奶。完成此操作后,激光指示器将指向水位以下的玻璃。这样,来自指示器的光束将穿过水,并与空气一起反射在水的表面上。
此外,由于牛奶滴溶解在水中,因此可以遵循光波的完整路径,并且可以完美地观察入射光线和反射光线。无论如何,理想的情况是在光线很少的房间内进行实验,以更好地了解反射波的方向。
原因
如我们先前所解释的,这种现象仅在光从折射率较高的介质传递到折射率较低的介质时发生。同样,为了实现这一点,光必须以大于所谓的临界角的角度影响介质的分离。
结论
光的反射是我们生活中每天伴随的自然现象。在某种程度上说,正是这样,我们才能感知到色彩。有证据表明,它的研究已经在古典希腊进行了,尽管直到17世纪Snell才开始定义管理它的规则。
目前,它的应用是多种多样的。有些,当然您不会想象到的,它们涉及诸如光纤电缆信息传输之类的意外过程。
当物理围绕着我们时,它不仅存在于一切之中,而且光也密不可分地伴随着我们对现实的发现。并非徒劳,而是多亏了她,我们才得以感知周围的世界。
参考文献
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- 莱克纳·约翰(1987)。电磁波和粒子波的反射理论。施普林格。