Закон отражения света

                               Закон отражения света. 
 
Отраженный и падающий лучи лежат в плоскости, содержащей перпендикуляр к отражающей поверхности в точке падения, и угол падения равен углу отражения. 
 
Представьте, что вы направили тонкий луч света на отражающую поверхность, — например, посветили лазерной указкой на зеркало или полированную металлическую поверхность. Луч отразится от такой поверхности и будет распространяться дальше в определенном направлении. Угол между перпендикуляром к поверхности (нормалью) и исходным лучом называется углом падения, а угол между нормалью и отраженным лучом — углом отражения. Закон отражения гласит, что угол падения равен углу отражения. Это полностью соответствует тому, что нам подсказывает интуиция. Луч, падающий почти параллельно поверхности, лишь слегка коснется ее и, отразившись под тупым углом, продолжит свой путь по низкой траектории, расположенной близко к поверхности. Луч, падающий почти отвесно, с другой стороны, отразится под острым углом, и направление отраженного луча будет близким к направлению падающего луча, как того и требует закон. 
 
Закон отражения, как любой закон природы, был получен на основании наблюдений и опытов. Можно его вывести и теоретически — формально он является следствием принципа Ферма (но это не отменяет значимости его экспериментального обоснования). 
 
Ключевым моментом в этом законе является то, что углы отсчитываются от перпендикуляра к поверхности в точке падения луча. Для плоской поверхности, например, плоского зеркала, это не столь важно, поскольку перпендикуляр к ней направлен одинаково во всех точках. Параллельно сфокусированный световой сигнал — например, свет автомобильной фары или прожектора, — можно рассматривать как плотный пучок параллельных лучей света. Если такой пучок отразится от плоской поверхности, все отраженные лучи в пучке отразятся под одним углом и останутся параллельными. Вот почему прямое зеркало не искажает ваш визуальный образ. 
 
Однако имеются и кривые зеркала. Различные геометрические конфигурации поверхностей зеркал по-разному изменяют отраженный образ и позволяют добиваться различных полезных эффектов. Главное вогнутое зеркало телескопа-рефлектора позволяет сфокусировать в окуляре свет от далеких космических объектов. Выгнутое зеркало заднего вида автомобиля позволяет расширить угол обзора. А кривые зеркала в комнате смеха позволяют от души повеселиться, разглядывая причудливо искаженные отражения самих себя. 
 
Закону отражения подчиняется не только свет. Любые электромагнитные волны — радио, СВЧ, рентгеновские лучи и т. п. — ведут себя в точности так же. Вот почему, например, и огромные принимающие антенны радиотелескопов, и тарелки спутникового телевидения имеют форму вогнутого зеркала — в них используется всё тот же принцип фокусировки поступающих параллельных лучей в точку. 

                                   Явление преломления света. 

Если  световой пучок падает на поверхность, разделяющую  две прозрачные среды  разной оптической плотности, например воздух и  воду, то часть света  отражается от этой поверхности, а другая часть — проникает во вторую среду. При переходе из одной среды в другую луч света изменяет направление на границе этих сред. Это явление называется преломлением света. 
Рассмотрим преломление света подробнее. На рисунке показаны: падающий луч АО, преломлённый луч ОВ и перпендикулярCD, восстановленный из точки падения О к поверхности, разделяющей две разные среды. Угол АОС— угол падения, уголDOB— угол преломления. Угол преломления DOB меньше угла падения АОС. 

Луч света при переходе из воздуха в воду меняет своё направление, приближаясь к перпендикуляру CD. Вода — среда оптически более плотная, чем воздух. Если воду заменить какой-либо иной прозрачней средой, оптически более плотной, чем воздух, то преломлённый луч также будет приближаться к перпендикуляру. Поэтому можно сказать:  если  свет идет из среды оптически менее плотной в более плотную среду, то угол преломления всегда меньше угла падения. 

Опыты показывают, что  при одном и том же угле падения  угол преломления тем меньше, чем  плотнее в оптическом отношении среда, в которую проникает луч. 
Если на пути преломлённого луча расположить перпендикулярно    лучу    зеркало,    то    свет   отразится   от зеркала и выйдет из воды в воздух по направлению падающего луча. Следовательно, лучи падающий и преломлённый обратимы так же, как обратимы падающий и отражённый лучи. 
Если свет идёт из среды более оптически плотной в среду менее плотную, то угол преломления луча больше угла падения. 

Давайте проведем дома маленький эксперимент. м дома маленькийэксперимент. ам надо опустить в стакан с водой карандаш, и он покажется поломанным. Это можно объяснить только тем, что лучи света, идущие от карандаша, имеют в воде другое направление, чем в воздухе, т. е. происходит преломление света на границе воздуха с водой. Когда свет переходит из одной среды в другую, на границе раздела происходит отражение части падающего на неё света. Остальная часть света проникает в новую среду. Если свет падает под углом к поверхности раздела, отличным от прямого, от на границе световой луч изменяет своё направление. Это и называется явлением преломлением света. Явление преломления света наблюдается на границе двух прозрачных сред и объясняется разной скоростью распространения света в различных средах. В вакууме скорость света составляет приблизительно 300000 км/с, во всех других

средах она меньше. 

На рисунке ниже показан луч, переходящий из воздуха  в воду. Угол  называется углом падения луча, а  - углом преломления. Обратите внимание на то, что в воде лучприближается к нормали. Так происходит всякий раз, когда луч попадает в среду, где скорость света меньше. Если же свет распространяется из одной среды в другую, где скорость света больше, то он отклоняется от нормали.

Преломлением обусловлен целый ряд широко известных оптических иллюзий. Например, наблюдателю на берегу, кажется, что у человека, зашедшего  в воду по пояс, ноги стали короче. 
 

                                 Законы преломления света. 

Из всего сказанного заключаем: 
1 . На границе раздела двух сред различной оптической плотности луч света при переходе из одной среды в другую меняет своё направление. 
2. При переходе луча света в среду с большей оптической плотностью угол преломления меньше угла падения; при переходе луча света из оптически более плотной среды в среду менее плотную угол преломления больше угла падения. 
Преломление света сопровождается отражением, причём с увеличением угла падения яркость отражённого пучка возрастает, а преломлённого ослабевает. Это можно увидеть проводя опыт, изображённом на рисунке. Следовательно, отражённый пучок уносит с собой тем больше   световой   энергии,   чем   больше   угол   падения. 

Пусть MN -граница раздела двух про зрачных сред, например, воздуха и воды, АО-падающий луч, ОВ - преломленный луч,  -угол падения,  -угол преломления,  -скорость распространения света в первой среде,  - скорость распространения света во второй среде .

Первый закон преломления  звучит так: отношение синуса угла падения  к синусу угла преломления является постоянной величиной для данных двух сред:

, где  - относительный показатель преломления (показатель преломления второй среды относительно первой). 

Второй закон преломления  света очень напоминает второй закон  отражения света:  падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, проведенный в точку падения луча, лежит в одной плоскости. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                    Ученицы 11 «Б» класса

                                                                                                     МОУ «СОШ» с. Урвань

                                                                                                         Оховой Даханаго.

                                             2011 год.