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.


4
Показать комментарии (4)
Свернуть комментарии (4)

  • ogr56@mil.ru  | 26.09.2013 | 10:59 Ответить
    Наш школьный учитель физики услышав ТАКУЮ формулировку закона отражения ставил 2 за непонимание физического смысла этого закона. Точная формулировка такова: "Угол ОТРАЖЕНИЯ равен углу ПАДЕНИЯ". Почувствуйте разницу!
    Ответить
    • DVORNIK A. > ogr56@mil.ru | 23.12.2013 | 18:51 Ответить
      Учитель прав только отчасти. Прав по форме но не прав по смыслу. О физическом смысле в этих формулировках ни чего не говорится. Физический смысл отражения будет понятен, когда он расскажет, что такое фотон света, с чем он соприкасается при падении например на плоскость зеркала, как он с этим взаимодействует и как потом отрывается от зеркала. Можно это представить как шарик отскакивающий от поверхности, но фотон не шарик. А если все же хочется представлять его как шарик, то желательно бы знать из чего он состоит. Все эти вещи хорошо описаны на сайте www.bio-foton.ru.
      Ответить
  • Serg 3103  | 24.01.2014 | 00:24 Ответить
    При рассмотрении отражения и преломления света надо помнить, что масса вещества сосредоточена в основном в ядрах атомов, ничтожно малых по своим размерам, - на несколько порядков меньше, чем сами атомы. Это значит, что фотон в веществе летит, по сути, сквозь пустое пространство. И его взаимодействие с веществом - это взаимодействие полевое, то есть взаимодействие с электромагнитными и гравитационными полями атомов. Именно эти поля заставляют фотон (например, падающий из воздуха на поверхность воды), поляризованный в вертикальной плоскости "подтормаживать" и изменять свою траекторию, уходя под более крутым углом - углом преломления. А фотон, имеющий горизонтальную поляризацию, по сути "рикошетит" от гравитационных и электромагнитных полей атомов. Слово "рикошет" хорошо отражает суть процесса, именно благодаря ему - угол отражения равен углу падения. Фотоны, имеющие другие поляризации также испытывают влияние полей атомов. Мой анализ показывает, что это влияние сводится к двум процессам. Во-первых, плавному повороту вектора поляризации в одну из ближайших сторон - к вертикальной поляризации и, соответственно, преломлению фотона или горизонтальной поляризации и, соответственно, отражению фотона. Не знаю, известно ли это явление в физике, но для себя я его назвал АВТОПОЛЯРИЗАЦИЕЙ. Второе явление неизбежно следует из первого - чем больше поворот вектора поляризации, тем сильнее изменение траектории фотона. Это приводит к тому, что за счет фотонов, претепевших явление автополяризации, лучи должны расширяться - преломленный в вертикальной плоскости вниз, а отраженный в горизонтальной плоскости в обе стороны. Для изначально поляризованного падающего луча, расширения преломленного и отраженного лучей не должно быть. Подчеркну, что все эти явления происходят только на границе сред. При движении же внутри среды происходит рассеивание фотонов и случайные флуктуации их вектора поляризации. У кого есть возможность проверить сказанное выше - подтвердите или опровергните. Буду благодарен.E-mail: savonin@front.ru
    Ответить
  • mihalchuk  | 02.11.2016 | 18:34 Ответить
    Не смог разобраться и найти информацию - что происходит со спином фотона при отражении? Если спин фотона меняет направление, можно ли это назвать изменением квантового состояния?
    Ответить
Написать комментарий

около 100 г. н.э.
Закон отражения света
1621
1650
1690
1807
1815
1818
Элементы

© 2005-2017 «Элементы»