قوانین بازتاب نور پرتو فرود، پرتو منعکس شده و عمود کشیده شده به نقطه تابش در یک صفحه قرار دارند.

اجازه دهید چند تعریف را معرفی کنیم. زاویه تابش پرتو، زاویه بین پرتو فرودی و عمود بر سطح بازتابنده در نقطه خمشی پرتو (زاویه a) است. زاویه انعکاس پرتو، زاویه بین پرتو بازتاب شده و عمود بر سطح بازتابنده در نقطه خمشی پرتو (زاویه b) است.

وقتی نور منعکس می شود، همیشه دو الگو برآورده می شود: اول. پرتو فرود، پرتو بازتاب شده و عمود بر سطح بازتابنده در نقطه خم پرتو همیشه در یک صفحه قرار دارند. دومین. زاویه تابش برابر با زاویه بازتاب است. این دو عبارت بیانگر ماهیت قانون انعکاس نور است.

در شکل سمت چپ، پرتوها و عمود بر آینه در یک صفحه قرار ندارند. در تصویر سمت راست، زاویه انعکاس با زاویه برخورد برابر نیست. بنابراین، چنین بازتابی از پرتوها را نمی توان به طور تجربی به دست آورد.

قانون انعکاس برای هر دو مورد انعکاس چشمی و پراکنده نور معتبر است. بیایید دوباره به نقاشی های صفحه قبل نگاه کنیم. علیرغم تصادفی بودن ظاهری در بازتاب پرتوها در نقاشی سمت راست، همه آنها به گونه ای قرار گرفته اند که زوایای انعکاس با زوایای تابش برابر است. نگاهی بیندازید، سطح ناهموار نقاشی سمت راست را به عناصر جداگانه "برش" دادیم و عمودهایی را در نقاط شکست پرتوها ترسیم کردیم.

پرتوهای منعکس شده و فرودی در صفحه ای قرار دارند که دارای یک عمود بر سطح بازتابنده در نقطه تابش است و زاویه تابش برابر با زاویه بازتاب است.

تصور کنید که یک پرتو نازک نور را به یک سطح بازتابنده بتابانید، مانند تابش یک نشانگر لیزری به یک آینه یا سطح فلز صیقلی. پرتو از چنین سطحی منعکس می شود و در جهت خاصی بیشتر منتشر می شود. زاویه بین عمود بر سطح ( طبیعی) و پرتو اصلی نامیده می شود زاویه تابش، و زاویه بین پرتو معمولی و منعکس شده است زاویه بازتابقانون بازتاب بیان می کند که زاویه تابش برابر با زاویه بازتاب است. این کاملاً با آنچه شهود ما به ما می گوید سازگار است. پرتویی که تقریباً به موازات سطح می‌افتد، فقط به آرامی آن را لمس می‌کند و پس از انعکاس در زاویه‌ای مبهم، مسیر خود را در امتداد یک مسیر کم که نزدیک به سطح قرار دارد ادامه می‌دهد. از سوی دیگر، پرتویی که تقریباً به‌صورت عمودی می‌افتد، در یک زاویه حاد منعکس می‌شود و جهت پرتو منعکس شده نزدیک به جهت پرتو فرودی خواهد بود، طبق قانون.

قانون بازتاب مانند هر قانون طبیعت بر اساس مشاهدات و آزمایشات به دست آمده است. همچنین می‌توان آن را به صورت نظری استخراج کرد - به طور رسمی نتیجه اصل فرما است (اما این اهمیت توجیه تجربی آن را نفی نمی‌کند).

نکته کلیدی در این قانون این است که زاویه ها از عمود بر سطح اندازه گیری می شوند در نقطه تاثیرپرتو. برای یک سطح صاف، به عنوان مثال، یک آینه مسطح، این چندان مهم نیست، زیرا عمود بر آن به طور مساوی در تمام نقاط هدایت می شود. یک سیگنال نوری متمرکز موازی، مانند چراغ جلو یا نورافکن خودرو، می تواند به عنوان یک پرتو متراکم از پرتوهای موازی نور مشاهده شود. اگر چنین پرتویی از یک سطح صاف منعکس شود، تمام پرتوهای منعکس شده در پرتو در یک زاویه منعکس شده و موازی باقی می‌مانند. به همین دلیل است که یک آینه مستقیم تصویر بصری شما را مخدوش نمی کند.

با این حال، آینه های تحریف کننده نیز وجود دارد. پیکربندی‌های هندسی مختلف سطوح آینه، تصویر منعکس شده را به روش‌های مختلف تغییر می‌دهند و به شما امکان می‌دهند تا جلوه‌های مفید مختلفی را به دست آورید. آینه مقعر اصلی تلسکوپ بازتابی به نور اجسام فضایی دوردست اجازه می دهد تا در چشمی متمرکز شود. آینه منحنی عقب خودرو به شما امکان می دهد زاویه دید را افزایش دهید. و آینه های کج در اتاق سرگرم کننده به شما این امکان را می دهد که از تماشای بازتاب های عجیب و غریب خود لذت ببرید.

نه تنها نور تابع قانون بازتاب است. هر گونه امواج الکترومغناطیسی - رادیو، مایکروویو، اشعه ایکس و غیره - دقیقاً یکسان رفتار می کنند. به همین دلیل است که، برای مثال، هر دو آنتن عظیم دریافت کننده تلسکوپ های رادیویی و ظروف تلویزیون ماهواره ای شکل یک آینه مقعر دارند - آنها از همان اصل تمرکز پرتوهای موازی ورودی به یک نقطه استفاده می کنند.

1. پدیده انتشار نور بر سه قانون استوار است: قانون انتشار مستقیم نور، قانون بازتاب نور و قانون شکست نور.

قانون انتشار مستقیم نور: در یک محیط همگن، نور به صورت مستقیم حرکت می کند. یک محیط همگن محیطی است که از همان ماده تشکیل شده است، به عنوان مثال، هوا، آب، شیشه، روغن و غیره. انتشار مستقیم نور را می توان در یک اتاق تاریک مشاهده کرد که پرتوی نور از طریق یک سوراخ کوچک به داخل آن نفوذ می کند.

پیامد انتشار مستقیم نور این است که نور به پشت صفحه نمایش، صفحه نمایش و سایر موانع نفوذ نمی کند. اما اگر مانع بسیار کوچک باشد، مثلاً یک مو، یک نخ نازک و غیره باشد، نور از آن عبور می کند، یعنی. نور در شرایط خاص
نور از انتشار خطی منحرف می شود.

انتشار مستقیم نور، تشکیل سایه از اجسام را توضیح می دهد. شکل 97 انتشار نور از یک منبع نقطه ای را نشان می دهد.

منبع نقطه ای- این منبعی است که ابعاد آن در مقایسه با فاصله آن تا ناظر کوچک است. شکل نشان می دهد که واضح است
سایه یک شی

شکل 98 انتشار نور از یک منبع گسترده را نشان می دهد.

در این حالت یک ناحیه سایه و یک ناحیه نیم سایه روی صفحه تشکیل می شود. سایه- ناحیه ای که نور در ناحیه نیم سایه وارد نمی شود، نور از یک قسمت از منبع نور وارد می شود.

دانستن چگونگی تشکیل یک سایه می تواند خورشید گرفتگی و ماه گرفتگی را توضیح دهد.

2. اگر محیطی که نور در آن منتشر می شود ناهمگن باشد، یعنی. نور روی سطح مشترک بین دو رسانه می افتد، سپس نور جهت انتشار را تغییر می دهد. در سطح مشترک بین دو محیط، سه پدیده رخ می دهد: بازتاب نور از سطح مشترک، شکست و جذب توسط ماده (شکل 99).

در شکل 99، AO پرتو فرودی است، OB پرتو منعکس شده، OS پرتو شکسته است. زاویه (\(\alpha\) ​ بین پرتو فرودی و عمود بر سطح مشترک - زاویه تابش پرتو، زاویه \(\بتا \) بین پرتو بازتاب شده و عمود بر سطح مشترک - زاویه بازتاب ، زاویه \( \گاما \) بین پرتو شکست و عمود بر سطح مشترک - زاویه شکست.

وقتی زاویه تابش تغییر می کند، زاویه بازتاب تغییر می کند، اما بازتاب نور از قانون بازتاب پیروی می کند:

• زاویه بازتاب نور برابر با زاویه تابش است\((\بتا=\آلفا) \)
• پرتوهای فرود و منعکس شده، و همچنین عمود بر سطح مشترک بین دو رسانه، در یک صفحه قرار دارند.

از قانون انعکاس نور چنین برمی‌آید که پرتوهای فرود و منعکس شده برگشت پذیر هستند.

اگر نور از یک سطح صاف منعکس شود، آن انعکاس را اسپکولار می نامند. در این حالت، اگر پرتوهای موازی روی سطح بیفتند، پرتوهای منعکس شده نیز موازی خواهند بود (شکل 100).

اگر پرتوهای موازی روی یک سطح ناهموار بیفتند، آنگاه پرتوهای بازتاب شده به سمت آن هدایت می شوند طرف های مختلف. این بازتاب را پراکنده یا پراکنده می نامند.

3. شکل 101 ساخت یک تصویر را در یک آینه صفحه نشان می دهد. همانطور که تجربه و ساخت تصویر یک شی در یک آینه تخت بر اساس قانون بازتاب نشان می دهد:

• یک آینه تخت تصویر مستقیمی از یک شی می دهد.
• تصویر دارای ابعاد یکسان با جسم است.
• فاصله جسم تا آینه برابر با فاصله آینه تا تصویر است.

به عبارت دیگر، جسم و تصویر آن نسبت به آینه متقارن است.

تصویر یک جسم در یک آینه هواپیما مجازی است. تصویر مجازی تصویری است که توسط چشم شکل می گیرد. در نقطه \(S') این خود پرتوها جمع آوری نمی شوند، اما ادامه آنها به این نقطه جریان نمی یابد.

4. تغییر جهت انتشار نور هنگام عبور از یک محیط دیگر، شکست نور نامیده می شود.

آزمایش ها نشان می دهد که با افزایش زاویه تابش، زاویه شکست افزایش می یابد. همچنین از آزمایشات به دست می آید که نسبت زوایای تابش و شکست به چگالی نوری محیط بستگی دارد.

چگالی نوری یک محیط با سرعت انتشار نور در آن مشخص می شود. هر چه سرعت انتشار نور بیشتر باشد، چگالی نوری محیط کمتر است. بنابراین، چگالی نوری هوا کمتر از شیشه، روغن و غیره است، زیرا سرعت نور در این محیط ها کمتر از هوا است.

پدیده شکست نور تابع قوانین زیر است:

• اگر نور از محیطی که از نظر اپتیکی چگالی کمتری دارد به محیطی که از نظر اپتیکی چگالی تر است عبور کند، آنگاه زاویه انکسار کمتر از زاویه تابش است ​\((\گاما<\alpha) \) ​;
• اگر نور از محیطی که از نظر نوری چگال تر است به محیطی که از نظر نوری چگالی کمتری دارد عبور کند، آنگاه زاویه شکست بزرگتر از زاویه تابش است \((\گاما>\آلفا)\) .
• پرتوهای فرورفته و شکسته، و همچنین عمود بر سطح مشترک بین دو رسانه، در یک صفحه قرار دارند.

هنگامی که نور از یک محیط به رسانه دیگر می رسد، شدت آن کمی کاهش می یابد. این به دلیل این واقعیت است که نور تا حدی توسط محیط جذب می شود.

قسمت 1

1. شکل یک منبع نقطه ای نور \(L\) ​، یک جسم ​(K \) و صفحه ای را نشان می دهد که سایه شیء روی آن به دست می آید. همانطور که جسم از منبع نور دور می شود و به صفحه نزدیک می شود (شکل را ببینید)

1) اندازه سایه کاهش می یابد
2) اندازه سایه افزایش می یابد
3) مرزهای سایه تار خواهد شد
4) مرزهای سایه روشن تر خواهد شد

2. ابعاد تصویر یک شی در یک آینه تخت

1) اندازه های بیشترموضوع
2) برابر با اندازه جسم
3) اندازه های کوچکترموضوع
4) بزرگتر، مساوی یا کمتر از اندازه جسم، بسته به فاصله بین جسم و آینه

3. پرتوی از نور بر روی یک آینه هواپیما می افتد. زاویه بین پرتو فرودی و پرتو منعکس شده 30 درجه افزایش یافت. زاویه بین آینه و پرتو منعکس شده

1) 30 درجه افزایش یافت
2) 15 درجه افزایش یافت
3) 30 درجه کاهش یافت
4) 15 درجه کاهش یافت

4. کدام یک از تصاویر - A، B، C یا D - با جسم MN واقع در جلوی آینه مطابقت دارد؟

1) الف
2) ب
3) ب
4) جی

5. جسمی که در مقابل یک آینه تخت قرار دارد، 5 سانتی متر به آن نزدیکتر شده است.

1) 5 سانتی متر افزایش یافته است
2) 5 سانتی متر کاهش یافت
3) 10 سانتی متر افزایش یافته است
4) 10 سانتی متر کاهش یافت

6. جسمی که در مقابل یک آینه تخت قرار دارد از آن دور می شود تا فاصله بین جسم و تصویر آن دو برابر شود. فاصله بین جسم و آینه چند برابر شده است؟

1) 0.5 بار
2) 2 بار
3) 4 بار
4) 8 بار

7. اگر معلوم شود که زاویه شکست برابر با زاویه تابش است، زاویه تابش پرتو در مرز آب و هوا چقدر است؟

1) 90 درجه
2) 60 درجه
3) 45 درجه
4) 0 درجه

8. یک پرتو نور از شیشه به هوا می‌گذرد و در سطح مشترک بین دو رسانه شکسته می‌شود. کدام یک از جهات 1-4 با پرتو شکست مطابقت دارد؟

1) 1
2) 2
3) 3
4) 4

9. نور از روغن به هوا می رود و در سطح مشترک بین این رسانه ها شکست می خورد. در کدام شکل پرتوهای فرورفته و شکسته به درستی نشان داده شده است؟

10. یک پرتو نور روی رابط بین دو رسانه می افتد. سرعت نور در محیط دوم

1) برابر با سرعت نور در محیط اول
2) بیشتر از سرعت نور در محیط اول
3) کمتر از سرعت نور در محیط اول
4) با استفاده از یک تیر نمی توان دقیق داد

11. برای هر مثال از ستون اول، پدیده فیزیکی مربوطه را از ستون دوم انتخاب کنید. اعداد انتخاب شده را در جدول زیر حروف مربوطه بنویسید.

پدیده های طبیعی
الف) تصویر درختان ایستاده در ساحل در "آینه" آب
ب) تغییر قابل مشاهده در موقعیت سنگ در کف دریاچه
ب) پژواک در کوهستان

پدیده های فیزیکی
1) بازتاب نور
2) شکست نور
3) پراکندگی نور
4) بازتاب امواج صوتی
5) شکست امواج صوتی

12. از لیستی که در زیر آورده شده است، دو مورد صحیح را انتخاب کرده و اعداد آنها را در جدول بنویسید

1) اگر چگالی نوری دو محیط مجاور یکسان باشد، زاویه شکست برابر با زاویه برخورد است.
2) هر چه ضریب شکست محیط بیشتر باشد، سرعت نور در آن بیشتر است
3) بازتاب داخلی کامل زمانی اتفاق می افتد که نور از یک محیط نوری متراکم تر به یک محیط نوری کمتر چگال تر می شود.
4) زاویه شکست همیشه کمتر از زاویه تابش است
5) زاویه شکست همیشه برابر با زاویه تابش است

پاسخ ها

قدمت آن به حدود 300 سال قبل از میلاد می رسد. ه.

قوانین بازتاب فرمول های فرنل

قانون انعکاس نور - تغییر جهت حرکت یک پرتو نور را در نتیجه برخورد با سطح بازتابنده (آینه) ایجاد می کند: پرتوهای فرود و منعکس شده در یک صفحه با سطح عادی به سطح بازتابنده قرار دارند. نقطه تابش، و این نرمال زاویه بین پرتوها را به دو قسمت مساوی تقسیم می کند. فرمول پرکاربرد اما کمتر دقیق "زاویه تابش برابر است با زاویه بازتاب" جهت دقیق انعکاس پرتو را نشان نمی دهد. با این حال، به نظر می رسد این است:

این قانون نتیجه اعمال اصل فرما بر سطح بازتابنده است و مانند همه قوانین اپتیک هندسی از اپتیک موجی مشتق شده است. این قانون نه تنها برای سطوح کاملاً بازتابنده، بلکه برای مرز دو رسانه ای که تا حدی نور را منعکس می کنند نیز معتبر است. در این مورد مانند قانون شکست نور چیزی در مورد شدت نور بازتاب شده بیان نمی کند.

مکانیسم بازتاب

هنگامی که یک موج الکترومغناطیسی به سطح رسانا برخورد می کند، جریانی ایجاد می شود که میدان الکترومغناطیسی آن تمایل به جبران این اثر دارد که منجر به انعکاس تقریباً کامل نور می شود.

انواع انعکاس

انعکاس نور می تواند باشد آینه شده(یعنی همانطور که هنگام استفاده از آینه مشاهده می شود) یا پراکنده(در این مورد، با بازتاب، مسیر پرتوهای جسم حفظ نمی شود، بلکه تنها جزء انرژی شار نور است) بسته به ماهیت سطح.

آینه O.s. با رابطه معینی بین موقعیت تابش و پرتوهای منعکس شده متمایز می شود: 1) پرتو منعکس شده در صفحه ای که از پرتو فرودی می گذرد و سطح عادی به سطح بازتابنده قرار دارد. 2) زاویه انعکاس برابر با زاویه تابش j است. شدت نور منعکس شده (که با ضریب بازتاب مشخص می شود) به j و قطبش پرتو فرودی پرتوها (به قطبش نور مراجعه کنید) و همچنین به نسبت ضریب شکست n2 و n1 محیط دوم و اول بستگی دارد. . این وابستگی (برای یک محیط بازتابنده - یک دی الکتریک) به صورت کمی با فرمول فرنل بیان می شود. از آنها، به ویژه، چنین استنباط می شود که وقتی نور به سطح عادی برخورد می کند، ضریب بازتاب به قطبش پرتو فرودی بستگی ندارد و برابر است با

(n2 - n1)²/(n2 + n1)²

در مورد خاص بسیار مهم سقوط معمولی از هوا یا شیشه بر روی رابط آنها (nair "1.0؛ nst = 1.5) "4٪ است.

ماهیت پلاریزاسیون نور منعکس شده با تغییرات j تغییر می کند و برای مولفه های نور فرودی موازی (p-component) و عمود بر (s-component) پلاریزه شده با صفحه تابش متفاوت است. منظور ما از صفحه پلاریزاسیون، طبق معمول، صفحه نوسان بردار الکتریکی موج نور است. در زوایای j برابر با زاویه به اصطلاح بروستر (به قانون بروستر مراجعه کنید)، نور بازتاب شده کاملاً عمود بر صفحه تابش قطبی می شود (جزء p نور فرودی به طور کامل به محیط بازتابنده منکس می شود؛ اگر این محیط به شدت نور را جذب می کند، سپس جزء p شکست خورده به محیط عبور می کند مسیر بسیار کوچکی است). این ویژگی آینه O.s. در تعدادی از دستگاه های پلاریزه استفاده می شود. برای j بزرگتر از زاویه بروستر، ضریب انعکاس از دی الکتریک با افزایش j افزایش می یابد، بدون توجه به قطبش نور فرودی به 1 در حد میل می کند. همانطور که از فرمول‌های فرنل مشخص است، در یک سیستم نوری دوربینی، فاز نور منعکس شده در حالت کلی به طور ناگهانی تغییر می‌کند. اگر j = 0 (نور به طور معمول به رابط می افتد)، سپس برای n2 > n1، فاز موج بازتاب شده توسط p تغییر می کند، برای n2< n1 - остаётся неизменной. Сдвиг фазы при О. с. в случае j ¹ 0 может быть различен для р- и s-составляющих падающего света в зависимости от того, больше или меньше j угла Брюстера, а также от соотношения n2 и n1. О. с. от поверхности оптически менее плотной среды (n2 < n1) при sin j ³ n2 / n1 является полным внутренним отражением, при котором вся энергия падающего пучка лучей возвращается в 1-ю среду. Зеркальное О. с. от поверхностей сильно отражающих сред (например, металлов) описывается формулами, подобными формулам Френеля, с тем (правда, весьма существенным) изменением, что n2 становится комплексной величиной, мнимая часть которой характеризует поглощение падающего света.

جذب در یک محیط بازتابی منجر به عدم وجود زاویه بروستر و مقادیر بالاتر (در مقایسه با دی الکتریک) ضریب انعکاس می شود - حتی در حالت عادی می تواند از 90٪ تجاوز کند (این توضیح می دهد. کاربرد گستردهفلزات صاف و سطوح متالایز در آینه ها ویژگی های پلاریزاسیون امواج نور منعکس شده از محیط جاذب نیز متفاوت است (به دلیل جابجایی های فاز دیگر اجزای p- و s امواج فرودی). ماهیت پلاریزاسیون نور منعکس شده به اندازه ای به پارامترهای محیط بازتاب حساس است که روش های نوری متعددی برای مطالعه فلزات بر اساس این پدیده است (نگاه کنید به Magneto-optics، Metal-optics).

منتشر O. s. - پراکندگی آن توسط سطح ناهموار محیط دوم در تمام جهات ممکن. توزیع فضایی شار تابش منعکس شده و شدت آن در موارد مختلف متفاوت است موارد خاصو با رابطه بین l و اندازه بی‌نظمی‌ها، توزیع بی‌نظمی‌ها روی سطح، شرایط نور و ویژگی‌های محیط بازتابنده تعیین می‌شوند. مورد محدود توزیع فضایی نور منعکس شده پراکنده، که در طبیعت کاملاً برآورده نشده است، توسط قانون لامبرت توصیف شده است. منتشر O. s. از محیط ها نیز مشاهده می شود ساختار داخلیکه ناهمگن است که منجر به پراکندگی نور در حجم محیط و بازگشت بخشی از آن به محیط 1 می شود. الگوهای منتشر O. s. از چنین رسانه هایی با ماهیت فرآیندهای پراکندگی نور منفرد و چندگانه در آنها تعیین می شود. هم جذب و هم پراکندگی نور می توانند وابستگی شدیدی به l نشان دهند. نتیجه این تغییر در ترکیب طیفی نور منعکس شده منتشر است که (هنگامی که با نور سفید روشن می شود) از نظر بصری به عنوان رنگ اجسام درک می شود.

بازتاب داخلی کل

با افزایش زاویه تابش من، زاویه شکست نیز افزایش می یابد، در حالی که شدت پرتو بازتابی افزایش می یابد و پرتو شکست کاهش می یابد (مجموع آنها برابر با شدت پرتو فرودی است). با مقداری ارزش من = من ک گوشه r= π / 2، شدت پرتو شکست برابر با صفر می شود، تمام نور منعکس می شود. با افزایش بیشتر زاویه من > من ک هیچ پرتوی شکستی وجود نخواهد داشت.

ما مقدار زاویه بحرانی تابش را که در آن بازتاب کامل شروع می شود، در قانون شکست قرار خواهیم داد. r= π / 2، سپس گناه r= 1 یعنی:

پراکندگی نور منتشر

θ i = θ r .
زاویه تابش برابر با زاویه بازتاب است

اصل عملکرد بازتابنده گوشه

بنیاد ویکی مدیا

2010. لازم به ذکر است که تصویری که در آن سوی آینه می بینیم توسط خود پرتوها ایجاد نمی شود، بلکه توسط تداوم ذهنی آنها ایجاد می شود. این تصویر نام داردخیالی

این را می توان با چشم دید، اما روی صفحه دیده نمی شود، زیرا نه توسط پرتوها، بلکه توسط تداوم ذهنی آنها ایجاد شده است. هنگام بازتاب، اصل کوتاه ترین زمان انتشار نور نیز رعایت می شود. نور برای اینکه بعد از بازتاب وارد چشم ناظر شود، باید دقیقاً همان مسیری را طی کند که قانون بازتاب آن را نشان می دهد. با گسترش در این مسیر است که نور صرف خواهد شدحداقل زمان

از همه گزینه های ممکن

قانون شکست نور همانطور که می دانیم، نور نه تنها در خلاء، بلکه در سایر رسانه های شفاف نیز می تواند منتشر شود. در این صورت، نور تجربه خواهد شدشکست.

هنگام حرکت از محیطی با چگالی کمتر به محیطی متراکم تر، پرتوی از نور، هنگامی که منکسر می شود، بر عمود کشیده شده تا نقطه فرود فشار داده می شود و هنگام حرکت از یک محیط چگال تر به یک محیط کم تر، برعکس است. : از عمود منحرف می شود.

دو قانون شکست وجود دارد:

پرتو فرود، پرتو شکست و عمود کشیده شده به نقطه تابش در یک صفحه قرار دارند.

2. نسبت سینوس های زوایای تابش و شکست برابر است با نسبت معکوس ضرایب شکست: = گناه الف

n2

نکته جالب عبور پرتو نور از یک منشور سه وجهی است. در این حالت، در هر صورت، انحراف پرتو پس از عبور از منشور از جهت اصلی وجود دارد:

اجسام شفاف مختلف ضریب شکست متفاوتی دارند. برای گازها تفاوت بسیار کمی با یونیت دارد. با افزایش فشار، ضریب شکست گازها نیز به دما بستگی دارد. به یاد داشته باشیم که اگر از میان هوای داغی که از آتش برمی خیزد به اجسام دور نگاه کنیم، می بینیم که همه چیز در دوردست مانند یک مه در حال نوسان است. برای مایعات، ضریب شکست نه تنها به خود مایع، بلکه به غلظت مواد محلول در آن نیز بستگی دارد. در زیر جدول کوچکی از ضریب شکست برخی از مواد آورده شده است.

انعکاس کامل درونی نور

فیبرهای نوری

لازم به ذکر است که پرتو نوری که در فضا منتشر می شود دارای خاصیت برگشت پذیری است. این بدان معنی است که مسیری که پرتو از منبع در فضا منتشر می شود، در همان مسیری که منبع و نقطه مشاهده با هم عوض شوند، به عقب برمی گردد.

بیایید تصور کنیم که یک پرتو نور از یک محیط نوری متراکم تر به یک محیط نوری با چگالی کمتر منتشر می شود. سپس طبق قانون شکست هنگام شکست باید با انحراف از عمود خارج شود. بیایید پرتوهایی را در نظر بگیریم که از یک منبع نور نقطه ای واقع در یک محیط نوری متراکم تر، مثلاً آب، ساطع می شوند.

از این شکل می توان دریافت که پرتو اول به طور عمود بر رابط برخورد می کند. در این حالت تیر از جهت اصلی منحرف نمی شود. اغلب انرژی آن از رابط منعکس شده و به منبع باز می گردد. بقیه انرژی اش بیرون می آید. پرتوهای باقی مانده تا حدی منعکس شده و تا حدی بیرون می آیند. با افزایش زاویه تابش، زاویه شکست نیز افزایش می یابد که با قانون شکست مطابقت دارد. اما زمانی که زاویه تابش چنان مقداری به دست آورد که طبق قانون شکست، زاویه خروج پرتو باید 90 درجه باشد، آنگاه پرتو به هیچ وجه به سطح نمی رسد: تمام 100٪ انرژی پرتو خواهد بود. از رابط منعکس شده است. تمام پرتوهای دیگر که با زاویه ای بیشتر از این به سطح مشترک می تابند به طور کامل از سطح مشترک منعکس می شوند. این زاویه نامیده می شود محدود کردن زاویه، و پدیده نامیده می شود بازتاب داخلی کلیعنی رابط در این مورد به عنوان عمل می کند آینه کامل. مقدار زاویه محدود برای مرز با خلاء یا هوا را می توان با استفاده از فرمول محاسبه کرد:

Sin apr = 1/nاینجا n- ضریب شکست یک محیط متراکم تر.

پدیده انعکاس کلی داخلی به طور گسترده در ابزارهای نوری مختلف استفاده می شود. به ویژه در دستگاهی برای تعیین غلظت مواد محلول در آب (انکسارسنج) استفاده می شود. در آنجا زاویه محدود بازتاب داخلی کل اندازه گیری می شود که از آن ضریب شکست تعیین می شود و سپس غلظت مواد محلول از جدول تعیین می شود.

پدیده انعکاس کلی داخلی به ویژه در فیبر نوری برجسته است. شکل زیر سطح مقطع یک فایبرگلاس را نشان می دهد:

بیایید یک فیبر شیشه ای نازک برداریم و یک پرتو نور را به یکی از انتهای آن بتابانیم. از آنجایی که الیاف بسیار نازک است، هر پرتویی که به انتهای فیبر وارد شود، با زاویه ای بیش از زاویه محدود بر روی سطح کناری آن می افتد و کاملاً منعکس می شود. بنابراین، پرتو ورودی بارها از سطح جانبی منعکس شده و از انتهای مخالف عملاً بدون تلفات خارج می شود. از نظر ظاهری، به نظر می رسد که طرف مقابل فیبر به شدت می درخشد. علاوه بر این، اصلاً لازم نیست که فایبرگلاس صاف باشد. می توان آن را به هر شکلی که دوست دارید خم کرد و هیچ خمشی بر انتشار نور در طول فیبر تأثیر نمی گذارد.

در این راستا، دانشمندان به ایده ای رسیدند: چه می شود اگر نه یک فیبر، بلکه یک دسته کامل از آنها را بگیریم. اما در عین حال، لازم است که تمام الیاف در بسته نرم افزاری به ترتیب دقیق متقابل باشند و در دو طرف بسته، انتهای تمام الیاف در یک صفحه قرار گیرند. و اگر تصویری با استفاده از یک لنز به یک انتهای بسته نرم افزاری اعمال شود، هر فیبر به طور جداگانه یک ذره کوچک از تصویر را به انتهای مخالف بسته منتقل می کند. در مجموع، الیاف در انتهای مخالف بسته، همان تصویری را که توسط لنز ایجاد شده است، تولید می کنند. علاوه بر این، تصویر در نور طبیعی خواهد بود. بنابراین، دستگاهی ساخته شد که بعدها نامگذاری شد فیبروگاستروسکوپ. با این دستگاه می توانید بدون ساختن سطح داخلی معده را بررسی کنید مداخله جراحی. فیبروگاستروسکوپ از طریق مری وارد معده می شود و سطح داخلی معده بررسی می شود. در اصل، این دستگاه می تواند نه تنها معده، بلکه سایر اندام ها را از داخل بررسی کند. این دستگاه نه تنها در پزشکی، بلکه در زمینه های مختلف فناوری برای بررسی مناطق صعب العبور نیز کاربرد دارد. و در عین حال، خود مهار می تواند انواع خم ها را داشته باشد که به هیچ وجه بر کیفیت تصویر تأثیر نمی گذارد. تنها اشکال این دستگاه ساختار شطرنجی تصویر است: یعنی تصویر از نقاط مجزا تشکیل شده است. برای اینکه تصویر واضح تر باشد، باید بیشتر داشته باشید مقدار زیادالیاف شیشه، و آنها باید حتی نازک تر باشند. و این به طور قابل توجهی هزینه دستگاه را افزایش می دهد. اما با توسعه بیشتر قابلیت های فنی، این مشکل به زودی حل خواهد شد.

لنز

ابتدا به لنز نگاه می کنیم. لنز است بدنه شفاف، یا توسط دو سطح کروی، یا توسط یک سطح کروی و یک صفحه محدود شده است.

بیایید به لنزها به صورت مقطعی نگاه کنیم. عدسی پرتو نوری را که از آن عبور می کند خم می کند. اگر پرتو پس از عبور از عدسی در نقطه ای جمع شود، چنین عدسی نامیده می شود. جمع آوری.اگر یک پرتو نور موازی فرودی پس از عبور از عدسی واگرا شود، چنین عدسی نامیده می شود. پراکندگی

در زیر لنزهای همگرا و واگرا و آنها آمده است نمادها:

از این شکل مشخص است که تمام پرتوهای موازی که روی عدسی می تابند در یک نقطه همگرا می شوند. این نقطه نامیده می شود تمرکز(اف) لنزها فاصله فوکوس تا خود لنز نامیده می شود فاصله کانونیلنزها در سیستم SI بر حسب متر اندازه گیری می شود. اما یک واحد دیگر وجود دارد که لنز را مشخص می کند. این کمیت توان نوری نامیده می شود و متقابل فاصله کانونی است و نامیده می شود دیوپتر. (Dp). با حرف مشخص شده است D. D = 1/F.برای یک لنز همگرا، مقدار توان نوری دارای علامت مثبت است. اگر نور منعکس شده از هر جسم گسترده ای به لنز اعمال شود، آنگاه هر عنصر از جسم در صفحه ای که از فوکوس عبور می کند به شکل یک تصویر نمایش داده می شود. در این صورت تصویر وارونه خواهد شد. از آنجایی که این تصویر توسط خود پرتوها ایجاد می شود، نامیده می شود معتبر.

این پدیده در دوربین های مدرن استفاده می شود. تصویر واقعی بر روی فیلم عکاسی ایجاد شده است.

یک عدسی واگرا برخلاف عدسی همگرا عمل می کند. اگر یک پرتو موازی نور در امتداد حالت عادی بر روی آن بیفتد، پس از عبور از عدسی، پرتو نور به گونه‌ای واگرا می‌شود که گویی همه پرتوها از نقطه‌ای فرضی در طرف دیگر عدسی خارج می‌شوند. این نقطه کانون خیالی نامیده می شود و فاصله کانونی علامت منفی خواهد داشت. در نتیجه، قدرت نوری چنین عدسی نیز با دیوپتر بیان می شود، اما مقدار آن علامت منفی خواهد داشت. هنگام مشاهده اشیاء اطراف از طریق یک عدسی واگرا، تمام اشیاء قابل مشاهده از طریق لنز کوچک به نظر می رسند.