Отражение света. Закон отражения света

Все вы знаете, что свет имеет способность отражаться. Ну, например, «солнечный зайчик» или «лунная дорожка» — это примеры отражения света. Недавно мы говорили о том, что свет распространяется прямолинейно. Но что происходит, когда свет сталкивается с препятствием? Мы уже говорили, что позади этого препятствия образуется тень, потому что свет не может пройти сквозь это препятствие. Давайте рассмотрим, что происходит, если на пути света находится прозрачное препятствие (стекло, к примеру). Стекло — это, в первую очередь, другая среда. Что же происходит на границе двух сред?

Как мы знаем, при падении луча, часть луча пройдёт сквозь стекло, а часть — отразится. Луч, который попадет в стекло, называется преломлённым, а луч, который отразится, называется отраженным. Сегодня, как вы уже догадались, мы поговорим об отраженном луче, а о преломленном мы поговорим чуть позже. На рисунке мы видим луч, который отразился, то есть вернулся обратно в среду, из которой пришёл.

Итак, в чём заключается закон отражения света. Во-первых, падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр, проведённый к границе раздела двух сред в точке падения, лежат в одной плоскости. Во-вторых, угол падения равен углу отражения. Итак, ещё раз: от точечного источника падает луч света в определённую точку другой среды и отражается от неё. В этой точке проводится перпендикуляр к плоскости среды. Оба луча и перпендикуляр лежат в одной плоскости. И если мы измерим угол между падающим лучом и перпендикуляром, то он будет равен углу между отражённым лучом и перпендикуляром.

Конечно, самый распространённый пример отражающей поверхности — это зеркало. На зеркало падает множество параллельных лучей, и все они тоже отражаются параллельно друг другу.

Ведь поверхность зеркала полностью гладкая. Если же поверхность шершавая, то свет рассеивается. Для каждого отдельного луча выполняется закон отражения света. Но шершавая поверхность, можно сказать, состоит из множества гладких поверхностей, каждая из которых находится под разным углом. В итоге, отражённые лучи рассеиваются.

Поэтому разделяют два вида отражений: зеркальное и диффузное. Зеркальное — это отражение от гладких поверхностей, а диффузное — это отражение от шершавых поверхностей.

То есть, когда свет не рассеивается и отражение — это точная копия реального объекта — это зеркальное отражение.

А когда свет рассеивается, и отражение искажает или вообще полностью рассеивает реальный объект — это диффузное отражение.

Например, в комнате смеха стоят кривые зеркала. Они действительно кривые, то есть имеют неровные поверхности. В итоге, мы видим искажённое отражение.

Законы отражения света очень важны для людей. Они часто используются в создании некоторых приборов. Например, такой прибор, как перископ сделан, основываясь на законах отражения света.

В объектив перископа попадает луч света. Внутри стоит зеркало под углом 45^о. Луч попадает в определённую точку зеркала. Проведём перпендикуляр к плоскости зеркала в этой точке. По закону отражения, луч отразится под тем же углом от перпендикуляра, то есть под углом 45 ^о. Значит, он будет под углом 90^о к падающему лучу. Внизу стоит ещё одно зеркало, тоже под углом 45 ^о, только оно развёрнуто в обратном направлении, чем первое. Теперь, луч, который мы в первом случае считали отражённым, является падающим. Он, опять же, отразится под углом 90 ^о. В итоге, человек в подводной лодке видит то, что находится над водой.

В завершении, давайте научимся, как строить отраженные лучи. Например, луч падает на гладкую горизонтальную поверхность под углом 30 ^о к горизонту, и нужно построить отражённый луч.

В первую очередь рисуем горизонтальную поверхность. Теперь нужно нарисовать луч под углом 30^о. Вы умеете пользоваться транспортиром, так что просто, построим угол 30^о. Кстати говоря, этот угол можно построить по клеточкам в соотношении 5 к 3. В начале урока мы говорили, что угол отсчитывается от перпендикуляра, восставленного в точку падения луча. Но если мы имеем дело с гладкой поверхностью, то можно также отсчитывать угол от самой поверхности. Он должен быть равен углу падения, то есть 30^о. Проверим: построим перпендикуляр к плоскости в точке падения. Тогда угол между перпендикуляром и падающим лучом будет 60^о. По закону отражения, тот же угол будет между перпендикуляром и отражённым лучом. Но ведь это и означает, что угол между отражённым лучом и горизонтальной поверхностью составляет 30^о.

Сегодня вас ждёт приятный сюрприз. Мы начинаем играть в сталкера, который будет выполнять всё более сложные задания по мере изучения темы. Сегодняшняя его задача относительно проста. Сталкер вооружен сверхновой установкой, выстрел которой — это лазерный луч, отражающийся от любой поверхности. Нам нужно попасть в злодея, который украл всю питьевую воду. Под каким углом надо выстрелить, чтобы заполучить воду обратно?

Итак, давайте разбираться. Разбираться нам нужно с конца, то есть от самого злодея.