Primena totalne refleksije svetlosti. Fenomen totalne unutrašnje refleksije svjetlosti i njegova primjena

Širenje elektromagnetnih talasa u različitim medijima podleže zakonima refleksije i prelamanja. Iz ovih zakona, pod određenim uslovima, sledi jedan interesantan efekat koji se u fizici naziva totalna unutrašnja refleksija svetlosti. Pogledajmo detaljnije šta je ovaj efekat.

Refleksija i prelamanje

Prije nego što prijeđemo direktno na razmatranje unutrašnjeg totalnog odraza svjetlosti, potrebno je dati objašnjenje procesa refleksije i prelamanja.

Refleksija se podrazumijeva kao promjena smjera kretanja svjetlosnog snopa u istom mediju kada naiđe na interfejs. Na primjer, ako usmjerite s laserskog pokazivača na ogledalo, možete primijetiti opisani efekat.

Refrakcija je, kao i refleksija, promjena smjera kretanja svjetlosti, ali ne u prvom, već u drugom mediju. Rezultat ovog fenomena će biti izobličenje obrisa objekata i njihovog prostornog rasporeda. Čest primjer refrakcije je lomljenje olovke ili olovke ako se stavi u čašu vode.

Refrakcija i refleksija su međusobno povezani. Oni su gotovo uvijek prisutni zajedno: dio energije zraka se reflektira, a drugi dio lomi.

Oba fenomena rezultat su primjene Fermatovog principa. Tvrdi da svjetlost putuje duž putanje između dvije tačke za koje će mu trebati najmanje vremena.

Budući da je refleksija efekat koji se javlja u jednom mediju, a prelamanje u dva medija, važno je za ovaj drugi da su oba medija transparentna za elektromagnetne talase.

Koncept indeksa prelamanja

Indeks loma je važna veličina za matematički opis fenomena koji se razmatra. Indeks loma određenog medija određuje se na sljedeći način:

Gdje su c i v brzine svjetlosti u vakuumu i materiji, respektivno. Vrijednost v je uvijek manja od c, tako da će eksponent n biti veći od jedan. Bezdimenzionalni koeficijent n pokazuje koliko će svjetlosti u tvari (mediju) zaostajati za svjetlošću u vakuumu. Razlika između ovih brzina dovodi do pojave fenomena refrakcije.

Brzina svjetlosti u materiji korelira s gustinom materije. Što je medij gušći, svjetlosti je teže da se kreće u njemu. Na primjer, za zrak n = 1,00029, odnosno skoro kao za vakuum, za vodu n = 1,333.

Refleksije, refrakcija i njihovi zakoni

Upečatljiv primjer rezultata totalne refleksije su sjajne površine dijamanta. Indeks prelamanja dijamanta je 2,43, tako da mnoge zrake svjetlosti koje udare u dragulj doživljavaju višestruke totalne refleksije prije nego što ga napuste.

Problem određivanja kritičnog ugla θc za dijamant

Razmotrimo jednostavan problem, gdje ćemo pokazati kako koristiti gornje formule. Potrebno je izračunati koliko će se promijeniti kritični ugao ukupne refleksije ako se dijamant stavi iz zraka u vodu.

Pogledavši u tablicu vrijednosti indeksa loma navedenih medija, ispisujemo ih:

• za vazduh: n 1 = 1,00029;
• za vodu: n 2 = 1,333;
• za dijamant: n 3 = 2,43.

Kritični ugao za par dijamant-vazduh je:

θ c1 \u003d arcsin (n 1 / n 3) = arcsin (1,00029 / 2,43) ≈ 24,31 o.

Kao što vidite, kritični ugao za ovaj par medija je prilično mali, odnosno samo oni zraci mogu ostaviti dijamant u vazduh koji će biti bliži normali od 24,31o.

Za slučaj dijamanta u vodi dobijamo:

θ c2 \u003d arcsin (n 2 / n 3) = arcsin (1,333 / 2,43) ≈ 33,27 o.

Povećanje kritičnog ugla je bilo:

Δθ c \u003d θ c2 - θ c1 ≈ 33,27 o - 24,31 o = 8,96 o.

Ovo neznatno povećanje kritičnog ugla za ukupnu refleksiju svetlosti u dijamantu dovodi do činjenice da on blista u vodi skoro isto kao i u vazduhu.

Tipični svjetlosni efekti sa kojima se svaka osoba često susreće u svakodnevnom životu su refleksija i refrakcija. U ovom članku ćemo razmotriti slučaj kada se oba efekta manifestuju u okviru istog procesa, govorićemo o fenomenu unutrašnje totalne refleksije.

refleksija svetlosti

Prije razmatranja fenomena, treba se upoznati s efektima obične refleksije i prelamanja. Počnimo s prvim. Radi jednostavnosti, razmotrit ćemo samo svjetlost, iako su ove pojave karakteristične za val bilo koje prirode.

Refleksija se podrazumijeva kao promjena od jedne pravocrtne putanje duž koje se zraka svjetlosti kreće na drugu pravolinijsku putanju kada naiđe na prepreku na svom putu. Ovaj efekat se može primetiti kada se laserski pokazivač usmeri na ogledalo. Pojava slika neba i drveća pri pogledu na površinu vode također je rezultat refleksije sunčeve svjetlosti.

Za refleksiju vrijedi sljedeći zakon: upadni i odbojni uglovi leže u istoj ravni zajedno sa okomitom na reflektirajuću površinu i jednaki su jedan drugom.

Refrakcija svjetlosti

Efekat refrakcije je sličan refleksiji, samo što se javlja ako je prepreka na putu svetlosnog snopa drugi prozirni medij. U ovom slučaju, dio početnog snopa se odbija od površine, a dio prelazi u drugi medij. Ovaj posljednji dio naziva se prelomljeni snop, a ugao koji stvara sa okomitom na međuprostor naziva se ugao prelamanja. Prelomljeni snop leži u istoj ravni kao reflektovani i upadni snop.

Živopisni primjeri prelamanja uključuju lom olovke u čaši vode ili varljivu dubinu jezera kada osoba pogleda dolje na njegovo dno.

Matematički, ovaj fenomen je opisan korištenjem Snelovog zakona. Odgovarajuća formula izgleda ovako:

Ovdje su refrakcije označene kao θ 1 i θ 2, respektivno. Vrijednosti n 1 , n 2 odražavaju brzinu svjetlosti u svakom mediju. Oni se nazivaju indeksi prelamanja medija. Što je n veće, to se svjetlost sporije kreće u datom materijalu. Na primjer, brzina svjetlosti u vodi je 25% manja nego u zraku, pa je za nju indeks loma 1,33 (za zrak je 1).

Fenomen totalne unutrašnje refleksije

Dovodi do jednog zanimljivog rezultata kada se zraka širi iz medija sa velikim n. Razmotrimo detaljnije šta će se dogoditi sa gredom u ovom slučaju. Zapisujemo Snellovu formulu:

n 1 * sin (θ 1) \u003d n 2 * sin (θ 2).

Pretpostavićemo da je n 1 >n 2 . U tom slučaju, da bi jednakost ostala istinita, θ 1 mora biti manji od θ 2 . Ovaj zaključak uvijek vrijedi, jer se razmatraju samo uglovi od 0 o do 90 o, unutar kojih se sinusna funkcija stalno povećava. Dakle, kada se ostavi gušći optički medij za manje gust (n 1 >n 2), snop više odstupa od normale.

Sada ćemo povećati ugao θ 1 . Kao rezultat, doći će trenutak kada će θ 2 biti jednak 90 o . Pojavljuje se zadivljujući fenomen: u njemu će ostati snop emitiran iz gušćeg medija, odnosno za njega će granica između dva prozirna materijala postati neprozirna.

Kritični ugao

Ugao θ 1 za koji je θ 2 = 90 o obično se naziva kritičnim za razmatrani par medija. Svaki zrak koji udari u interfejs pod uglom većim od kritičnog ugla se potpuno reflektuje u prvi medij. Za kritični ugao θ c, može se napisati izraz koji slijedi direktno iz Snellove formule:

sin (θ c) \u003d n 2 / n 1.

Ako je drugi medij zrak, onda se ova jednakost pojednostavljuje na oblik:

sin (θ c) \u003d 1 / n 1.

Na primjer, kritični ugao za vodu je:

θ c \u003d arcsin (1 / 1,33) = 48,75 o.

Ako zaronite do dna bazena i pogledate prema gore, možete vidjeti nebo i oblake koji prolaze po njemu samo iznad vlastite glave, na ostatku površine vode bit će vidljivi samo zidovi bazena.

Iz gornjeg obrazloženja jasno je da, za razliku od refrakcije, potpuna refleksija nije reverzibilna pojava, već se javlja samo prilikom prijelaza iz gušćeg u manje gustu sredinu, ali ne i obrnuto.

Potpuna refleksija u prirodi i tehnologiji

Možda najčešći efekat u prirodi, koji je nemoguć bez potpune refleksije, je duga. Dugine boje su rezultat disperzije bijele svjetlosti u kapima kiše. Međutim, kada zraci prođu unutar ovih kapljica, doživljavaju jednostruku ili dvostruku unutrašnju refleksiju. Zato se duga uvijek pojavljuje dvostruko.

Fenomen unutrašnje totalne refleksije koristi se u tehnologiji optičkih vlakana. Zahvaljujući optičkim vlaknima, moguće je prenositi elektromagnetne valove bez gubitaka na velike udaljenosti.

2. Refleksija i prelamanje svjetlosti. totalna unutrašnja refleksija. Optika, njena primena u medicini.

Iz teorije elektromagnetnog polja koju je razvio J. Maxwell, proizilazilo je: elektromagnetski talasi se šire brzinom svetlosti - 300.000 km/s, da su ti talasi poprečni, baš kao i svetlosni talasi. Maxwell je sugerirao da je svjetlost elektromagnetni talas. Kasnije je ovo predviđanje eksperimentalno potvrđeno.

Kao i elektromagnetni talasi, širenje svetlosti je podložno istim zakonima.

Zakon refleksije. Upadni ugao jednak je uglu refleksije (α=β). Upadna zraka AO, reflektovana zraka OB i okomita OS podignuta u tački upada leže u istoj ravni.

Zakon refrakcije. Upadni snop AO i prelomljeni OF leže u istoj ravni sa okomitom CD povučenom u tački upada zraka na ravan razdvajanja dva medija. Odnos sinusa upadnog ugla a i ugla prelamanja y je konstantan za ova dva medija i naziva se indeks prelamanja druge sredine u odnosu na prvu: .

Zakoni refleksije svjetlosti uzimaju se u obzir pri konstruisanju slike objekta u ogledalima (ravnim, konkavnim i konveksnim) i pojavljuju se u zrcalnoj refleksiji u periskopima, reflektorima, farovima automobila i u mnogim drugim tehničkim uređajima.Zakoni prelamanja svjetlosti su uzimaju se u obzir prilikom konstruisanja slike u različitim sočivima, prizmama i njihovoj kombinaciji (mikroskop, teleskop), kao i u optičkim instrumentima (dvogledi, spektralni uređaji, kamere i projekcioni uređaji). Ako svjetlosni snop slijedi iz optički manje gustog medija (na primjer, iz zraka; n zrak = 1) do optički gušćeg medija (na primjer, u staklo s indeksom loma n st. = 1,5), tada se djelomična refleksija i djelomična prelamanje svjetlosti.

Iz toga slijedi da je , odnosno sinus ugla prelamanja g manji od sinusa upadnog ugla a, za 1,5 puta. I ako pjevaju

Ako se svjetlosni snop lansira iz optički gušćeg stakla u optički manje gust zrak, tada će ugao prelamanja, naprotiv, biti veći od upadnog ugla, g > a. Za razmatrano vraćanje zraka, zakon prelamanja je:

dakle sing = 1.5sina; g>a

Ova situacija je ilustrovana dijagramom A na slici

Ako se upadni ugao a poveća na određenu graničnu vrijednost a pr, tada ugao prelamanja g > a dostiže svoju maksimalnu vrijednost g=90 0 . Prelomljeni snop klizi duž granice između dva medija. Pri upadnim uglovima a > a ne dolazi do prelamanja, a umjesto djelomične refleksije na granici faze, kompletan refleksija svjetlosti u optički gušći medij, ili totalna unutrašnja refleksija . Ovaj optički fenomen čini osnovu čitavog fizičkog i tehničkog pravca, koji se zove optička vlakna.

U medicini je optička vlakna našla primjenu u endoskopima - uređajima za pregled unutrašnjih šupljina (na primjer, želuca). Svjetlovod, koji je snop velikog broja tankih staklenih vlakana smještenih u zajednički zaštitni omotač, ubacuje se u šupljinu koja se proučava. Dio vlakana se koristi za organiziranje osvjetljenja šupljine iz izvora svjetlosti koji se nalazi izvan tijela pacijenta. Svetlosni vodič se takođe može koristiti za prenošenje laserskog zračenja u unutrašnju šupljinu u medicinske svrhe.

Totalna unutrašnja refleksija se također javlja u nekim strukturama retine.

3. Optički sistem oka. Vizuelni nedostaci, metode njihove korekcije .

Optički sistem oka pruža smanjenu stvarnu obrnutu (obrnutu) sliku na mrežnjači. Ako se refraktivni sistem oka posmatra kao jedno sočivo, onda se ukupna optička snaga ovog sistema dobija kao algebarski zbir sljedeća četiri člana:

a) Rožnjača: D = +42,5 dioptrije

b) Prednja kamera: D od +2 do +4 dioptrije

c) Objektiv: D  const; od +19 do +33 dioptrije

d) Staklasto tijelo D od -5 do -6 dioptrija.

Zbog činjenice da je optička snaga sočiva promjenjiva vrijednost, ukupna optička snaga oka leži u rasponu od 49 do 73 dioptrije.

Redukovano oko, kao jedno sočivo, sa jedne strane je okrenuto ka vazduhu (apsolutni indeks prelamanja nair = 1), a drugom je u kontaktu sa tečnošću, nl=1,336. Dakle, leva i desna žižna daljina nisu iste; ako je prednja žižna daljina u prosjeku F1 = 17 mm, onda je stražnja žižna daljina F2 = 23 mm. Optički centar sistema nalazi se u dubini oka na udaljenosti od 7,5 mm od vanjske površine rožnjače.

Glavni refraktivni element ovog sistema - rožnjača - nema sferni, već složeniji oblik lomnih površina, što je dobar udarac sfernoj aberaciji.

Sočivo mijenja svoju optičku snagu kontrakcijom ili opuštanjem cirijalnih mišića; time se postiže akomodacija oka – njegova adaptacija na fokusiranje slike na mrežnjaču i pri gledanju udaljenih i bliskih objekata. Potrebna napetost ovih mišića daje informaciju o udaljenosti do predmetnog objekta, čak i ako to posmatramo jednim okom. Ukupnu količinu svjetlosti koja ulazi u oko regulira iris. Može biti različite boje, pa su ljudi plavooki, smeđooki itd. Kontroliše ga par mišića. Postoji mišić koji sužava zjenice (kružni mišić), postoji mišić koji ih širi (radijalni mišić).

Razmotrite dalje strukturne karakteristike mrežnjače. Njegova svrha je da optičku sliku dobijenu na njenoj površini pretvori u tokove električnih nervnih impulsa koji ulaze u mozak. Ove transformacije provode fotoreceptorske ćelije dva tipa, koje su, zbog posebnosti svog oblika, dobile naziv čunjeva i štapića.

Čunjići su fotoreceptori za dnevni vid. Obezbedite viziju boja. Štapovi su receptori za vid u sumrak. Svako ljudsko oko sadrži otprilike 125*106 štapića i 5*106 čunjića, što je ukupno 130*106 fotoreceptora. Čunjići i štapići su vrlo neravnomjerno raspoređeni po mrežnici: samo se štapići nalaze na periferiji, što je bliže području makule, nalazi se više čunjeva; samo se čunjići nalaze u makuli, a njihova gustoća (broj po jedinici površine) je vrlo visoka, pa se ovdje ove ćelije čak i "proizvode" u maloj verziji - manje su nego u drugim područjima retine.

Područje makule retine je područje najboljeg vida. Ovdje fokusiramo sliku subjekta, ako želimo da ovu temu vidimo posebno pažljivo.

Gustina "pakovanja" čunjića u makuli određuje oštrinu našeg vida. Ova gustina je u prosjeku takva da tri konusa stanu na segment dužine 5 mikrona. Da bi oko razlikovalo dvije tačke predmeta, potrebno je da između dva osvijetljena čunjeva postoji jedan neosvijetljen.

Refrakcija (prelamanje) svjetlosti u oku je normalno ako slika objekta koju daje optički sistem oka leži na vanjskim segmentima fotoreceptora, a istovremeno su mišići koji kontroliraju zakrivljenost sočiva opušteni. Ova (normalna) refrakcija se naziva emmetropija.

Odstupanje od emmetropije - ametropija - javlja se u dvije varijante. Kratkovidnost (miopija) - slika nije fokusirana na mrežnjaču, već ispred nje, odnosno prelamanje svjetlosti u oku je "predobro". Ovaj višak se može eliminisati divergentnim naočalnim sočivima (optička snaga je negativna).

Hipermetropija (dalekovidnost) - vrsta ametropije, u kojoj se slika formira iza mrežnice. Da biste vratili sliku na mrežnjaču, potrebno je oku "pomoći" konvergentnim naočnim sočivom (optička snaga je pozitivna). Drugim riječima, ako je optička snaga oka nedovoljna, može se povećati dodatnim pojmom - optička snaga konvergentne naočalne leće.

Pojava kontaktnih sočiva umjesto klasičnih naočala isprva se doživljavala gotovo kao revolucija.

Kada se raspravlja o mogućnostima kontaktnih leća, mora se uzeti u obzir da je relativni indeks loma na prvoj (duž snopa) površini kontaktne leće zapravo jednak apsolutnom indeksu prelamanja materijala sočiva, a na drugoj površine jednak je omjeru apsolutnih indeksa prelamanja rožnjače i sočiva.

Prilikom implementacije bilo kojeg izuma, prije ili kasnije, otkrivaju se i prednosti i nedostaci. Klasične naočale i kontaktna sočiva, u svom sadašnjem obliku, mogu se uporediti na sljedeći način:

Klasične naočale se lako stavljaju i skidaju, ali nisu udobne za nošenje;

Kontaktna sočiva su udobna za nošenje, ali nije lako staviti i skinuti.

Laserska korekcija vida je mikrooperacija na vanjskoj površini rožnice. Podsjetimo da je rožnjača glavni element optičkog sistema oka koji prelama svjetlost. Korekcija vida se postiže promjenom zakrivljenosti vanjske površine rožnice. Na primjer, ako se površina učini ravnijom (tj. poveća se radijus zakrivljenosti R), tada će se, prema formuli (4), optička snaga D ove površine smanjiti.

Ozbiljni problemi s vidom nastaju kada se retina odvoji. U ovim slučajevima pronašla je primjenu metoda fiksiranja mrežnice na mjestu koje je priroda omogućila uz pomoć fokusiranog laserskog zraka. Ova metoda pričvršćivanja je slična točkastom zavarivanju metala u inženjerstvu. Fokusirani snop stvara malu zonu povišene temperature, u kojoj se odvija "zavarivanje" bioloških tkiva (bukvalno i figurativno).

Retinal – jedna od dvije glavne komponente rodopsina – je aldehid vitamina A. Uzimajući u obzir činjenicu da se vanjski segmenti fotoreceptora stalno ažuriraju, puna opskrba organizma vitaminom A je u interesu održavanja vidnog sistema u dobro stanje.

4 . Optički mikroskop. Put zraka u mikroskopu. Korisno uvećanje mikroskopa.

Mikroskop - uređaj dizajniran za dobijanje uvećanih slika, kao i za merenje objekata ili strukturnih detalja koji su nevidljivi ili slabo vidljivi golim okom. To je kolekcija sočiva.

Kombinacija proizvodnih tehnologija i praktične upotrebe mikroskopa naziva se mikroskopija.U mikroskopu se razlikuju mehanički i optički dijelovi. Mehanički dio predstavlja tronožac (koji se sastoji od postolja i držača cijevi) i na njega postavljena cijev sa revolverom za montažu i promjenu sočiva. U mehanički dio se nalaze i: predmetni sto za pripremu, uređaji za fiksiranje kondenzatora i svjetlosnih filtera, mehanizmi ugrađeni u stativ za grubo (makromehanizam, makrovijak) i fino (mikromehanizam, mikrovijak) pomicanje stola za predmet ili držača cijevi.

Optički dio predstavljaju sočiva, okulari i sistem osvjetljenja, koji se sastoji od Abbe kondenzatora smještenog ispod pozornice objekta i ugrađenog iluminatora sa niskonaponskom žarnom niti i transformatorom. Objektivi su uvrnuti u revolver, a odgovarajući okular, kroz koji se posmatra slika, postavljen je na suprotnoj strani cijevi.

Mehanički dio uključuje tronožac koji se sastoji od postolja i držača cijevi. Baza služi kao oslonac za mikroskop i nosi cijelu strukturu stativa. Tu je i utičnica za ogledalo ili ugrađeni iluminator na bazi mikroskopa.

predmetni stočić koji služi za postavljanje preparata i njihovo horizontalno kretanje;

čvor za montažu i vertikalne svjetlosne filtere.

Korisno uvećanje - ovo je prividno povećanje pri kojem će oko posmatrača u potpunosti iskoristiti rezoluciju mikroskopa, odnosno rezolucija mikroskopa će biti ista kao i rezolucija oka.formula

gdje je d1 maksimalna rezolucija ljudskog oka, jednaka 0,3 mm; d je maksimalna rezolucija optičkog sistema.

(optika) Praktična primjena fenomena totalne refleksije!

Primena totalne refleksije svetlosti 1. Kada se formira duga 2. Usmeravanje svetlosti duž zakrivljene putanje

Šema formiranja duge 1) sferna kap, 2) unutrašnja refleksija, 3) primarna duga, 4) refrakcija, 5) sekundarna duga, 6) ulazni svetlosni snop, 7) putanja zraka tokom formiranja primarne duge, 8) putanja zraka tokom formiranja sekundarne duge, 9) posmatrač, 10-12) region formiranja duge.

Za usmjeravanje svjetlosti duž zakrivljene putanje koriste se optička vlakna, koja su tanke (od nekoliko mikrometara do milimetara) proizvoljno zakrivljene niti napravljene od optički prozirnog materijala (staklo, kvarc). Svjetlost koja pada na kraj vlakna može se širiti duž njega na velike udaljenosti zbog potpune unutrašnje refleksije od bočnih površina. Optička vlakna se koriste za izradu kablova za optičku komunikaciju.Optička komunikacija se koristi za telefonsku komunikaciju i brzi internet

Kabl sa optičkim vlaknima

Kabl sa optičkim vlaknima

Prednosti FOCL optičkih linija imaju niz prednosti u odnosu na žičane (bakrene) i radio relejne komunikacione sisteme: Nisko slabljenje signala omogućava prenos informacija na mnogo veću udaljenost bez upotrebe pojačala. Visoki propusni opseg optičkih vlakana omogućava prijenos informacija velikom brzinom, nedostižnom za druge komunikacione sisteme. Visoka pouzdanost optičkog okruženja: optička vlakna ne oksidiraju, ne vlažu se i nisu podložna slabim elektromagnetnim efektima. Informaciona sigurnost - informacije se prenose preko optičkog vlakna "od tačke do tačke". Nemoguće je spojiti se na vlakno i pročitati prenesene informacije bez oštećenja. Visoka zaštita od uticaja međuvlakana. Zračenje u jednom vlaknu uopšte ne utiče na signal u susednom vlaknu. Sigurnost od požara i eksplozije pri mjerenju fizičko-hemijskih parametara Male dimenzije i težina Nedostaci FOCL-a Relativna krhkost optičkog vlakna. S jakim savijanjem kabela, vlakna se mogu slomiti ili zamutiti zbog pojave mikropukotina. Sofisticirana tehnologija proizvodnje i samog vlakna i FOCL komponenti. Poteškoće u konverziji signala Relativna cijena opreme za optičku terminaciju Zamućenje vlakana tokom vremena zbog starenja.

Osvetljenje optičkim vlaknima

Endoskop (od grčkog ένδον - iznutra i grčkog σκοπέω - inspekcija) - grupa optičkih instrumenata za različite namjene. Postoje medicinski i tehnički endoskopi. Tehnički endoskopi se koriste za pregled teško dostupnih šupljina mašina i opreme tokom održavanja i procene performansi (lopatice turbine, cilindri motora sa unutrašnjim sagorevanjem, procena stanja cevovoda, itd.), osim toga, tehnički endoskopi se koriste u sigurnosnim sistemima za inspekciju skrivene šupljine (uključujući i za pregled rezervoara za gas na carini Medicinski endoskopi se koriste u medicini za pregled i lečenje šupljih unutrašnjih organa čoveka (jednjak, želudac, bronhi, uretra, mokraćna bešika, ženski reproduktivni organi, bubrezi, organi sluha), kao kao i trbušne i druge tjelesne šupljine.

Hvala vam na pažnji!)

Neke zakone fizike teško je zamisliti bez upotrebe vizuelnih pomagala. Ovo se ne odnosi na uobičajeno svjetlo koje pada na razne predmete. Dakle, na granici koja razdvaja dva medija dolazi do promjene smjera svjetlosnih zraka ako je ova granica mnogo veća nego kada se svjetlost javlja kada se dio njene energije vrati u prvi medij. Ako dio zraka prodre u drugu sredinu, tada se lome. U fizici, energija koja udari u granicu dva različita medija naziva se incidentna, a ona koja se iz nje vrati u prvi medij naziva se reflektirana. Međusobni raspored ovih zraka određuje zakone refleksije i prelamanja svjetlosti.

Uslovi

Ugao između upadnog snopa i linije okomite na međuprostor između dva medija, vraćen na tačku upada toka svjetlosne energije, naziva se Postoji još jedan važan indikator. Ovo je ugao refleksije. Javlja se između reflektovanog snopa i okomite linije vraćene na tačku njegovog upada. Svjetlost se može širiti pravolinijski samo u homogenom mediju. Različiti mediji apsorbuju i reflektuju svetlosno zračenje na različite načine. Koeficijent refleksije je vrijednost koja karakterizira refleksivnost tvari. Pokazuje kolika će energija koju svjetlosno zračenje donosi na površinu medija biti ona koju će od njega odnijeti reflektirano zračenje. Ovaj koeficijent zavisi od niza faktora, a jedan od najvažnijih je upadni ugao i sastav zračenja. Potpuna refleksija svjetlosti nastaje kada padne na predmete ili tvari s reflektirajućom površinom. Tako, na primjer, to se događa kada zraci udare u tanak film srebra i tekuće žive nanesene na staklo. Potpuna refleksija svjetlosti je prilično česta u praksi.

Zakoni

Zakone refleksije i prelamanja svetlosti formulisao je Euklid još u 3. veku. BC e. Svi su oni eksperimentalno utvrđeni i lako se potvrđuju čisto geometrijskim principom Hajgensa. Prema njemu, svaka tačka medija, do koje perturbacija dopire, izvor je sekundarnih talasa.

Prvo svjetlo: upadni i reflektirajući snop, kao i okomita linija na međuprostor između medija, obnovljena u tački upada svjetlosnog snopa, nalaze se u istoj ravni. Ravni val pada na reflektirajuću površinu čije su valne površine pruge.

Drugi zakon kaže da je ugao refleksije svjetlosti jednak upadnom kutu. To je zato što imaju međusobno okomite stranice. Na osnovu principa jednakosti trouglova proizilazi da je upadni ugao jednak kutu refleksije. Lako se može dokazati da leže u istoj ravni sa okomitom linijom vraćenom na međuprostor između medija u tački upada zraka. Ovi najvažniji zakoni važe i za obrnuti tok svjetlosti. Zbog reverzibilnosti energije, snop koji se širi duž putanje reflektovanog zraka će se reflektirati duž putanje incidenta.

Svojstva reflektirajućih tijela

Velika većina objekata samo reflektuje svetlosno zračenje koje pada na njih. Međutim, oni nisu izvor svjetlosti. Dobro osvijetljena tijela savršeno su vidljiva sa svih strana, jer se zračenje s njihove površine reflektira i raspršuje u različitim smjerovima. Ova pojava se naziva difuzna (razbacana) refleksija. Javlja se kada svjetlost udari u bilo koju hrapavu površinu. Da bi se odredila putanja zraka reflektovanog od tijela u tački njegovog upada, povlači se ravan koja dodiruje površinu. Zatim se u odnosu na njega grade uglovi upada zraka i refleksije.

difuzna refleksija

Samo zbog postojanja difuzne (difuzne) refleksije svetlosne energije razlikujemo objekte koji nisu sposobni da emituju svetlost. Bilo koje tijelo će nam biti apsolutno nevidljivo ako je rasipanje zraka nula.

Difuzna refleksija svjetlosne energije ne uzrokuje nelagodu u očima osobe. To je zbog činjenice da se sva svjetlost ne vraća u prvobitno okruženje. Dakle, oko 85% zračenja se odbija od snijega, 75% od bijelog papira, a samo 0,5% od crnog velura. Kada se svjetlost reflektira od različitih hrapavih površina, zrake se usmjeravaju nasumično jedna u odnosu na drugu. U zavisnosti od toga u kojoj meri površine reflektuju svetlosne zrake, nazivaju se mat ili zrcalnim. Međutim, ovi koncepti su relativni. Iste površine mogu biti zrcalne i mat na različitim talasnim dužinama upadne svjetlosti. Površina koja ravnomjerno raspršuje zrake u različitim smjerovima smatra se apsolutno mat. Iako takvih objekata u prirodi praktički nema, neglazirani porculan, snijeg i papir za crtanje su im vrlo blizu.

Odraz u ogledalu

Spekularna refleksija svjetlosnih zraka razlikuje se od drugih vrsta po tome što kada snopovi energije padnu na glatku površinu pod određenim kutom, reflektiraju se u jednom smjeru. Ovaj fenomen je poznat svakome ko je ikada koristio ogledalo pod zracima svjetlosti. U ovom slučaju, to je reflektirajuća površina. U ovu kategoriju spadaju i druga tijela. Svi optički glatki objekti mogu se klasifikovati kao zrcalne (reflektujuće) površine ako su veličine nehomogenosti i nepravilnosti na njima manje od 1 mikrona (ne prelaze talasnu dužinu svetlosti). Za sve takve površine vrijede zakoni refleksije svjetlosti.

Refleksija svjetlosti sa različitih zrcalnih površina

U tehnologiji se često koriste ogledala sa zakrivljenom reflektirajućom površinom (sferna ogledala). Takvi objekti su tijela koja imaju oblik sfernog segmenta. Paralelizam zraka u slučaju refleksije svjetlosti od takvih površina je jako narušen. Postoje dvije vrste takvih ogledala:

Konkavni - reflektiraju svjetlost s unutrašnje površine segmenta sfere, nazivaju se sabirnim, jer se paralelne zrake svjetlosti nakon odbijanja od njih skupljaju u jednoj tački;

Konveksni - reflektiraju svjetlost sa vanjske površine, dok se paralelne zrake raspršuju na strane, zbog čega se konveksna ogledala nazivaju raspršivanjem.

Opcije za reflektiranje svjetlosnih zraka

Snop koji upada skoro paralelan s površinom samo ga malo dodiruje, a zatim se odbija pod vrlo tupim uglom. Zatim nastavlja vrlo niskom putanjom, što bliže površini. Snop koji pada gotovo okomito reflektuje se pod oštrim uglom. U ovom slučaju, smjer već reflektiranog snopa bit će blizu putanje upadnog snopa, što je u potpunosti u skladu s fizičkim zakonima.

Refrakcija svjetlosti

Refleksija je usko povezana sa drugim fenomenima geometrijske optike, kao što su refrakcija i totalna unutrašnja refleksija. Često svjetlost prolazi kroz granicu između dva medija. Refrakcija svjetlosti je promjena smjera optičkog zračenja. Javlja se kada prelazi iz jednog medija u drugi. Refrakcija svjetlosti ima dva obrasca:

Snop koji je prošao kroz granicu između medija nalazi se u ravni koja prolazi kroz okomitu površinu i upadnu zraku;

Upadni ugao i ugao prelamanja su povezani.

Refrakciju uvijek prati refleksija svjetlosti. Zbir energija reflektovanog i prelomljenog snopa zraka jednak je energiji upadnog snopa. Njihov relativni intenzitet zavisi od upadnog snopa i upadnog ugla. Struktura mnogih optičkih uređaja zasniva se na zakonima prelamanja svjetlosti.