Геометрическая оптика: Отражение света

Слайд 1. Геометрическая оптика: Отражение света

Слайд 2. Свет в однородной среде

В однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно.

Однако на границе раздела двух сред или при скачкообразном изменении свойств среды (плотности, концентрации) условия прямолинейности нарушаются. Свет может изменить направление, отразиться или преломться.

Слайд 3. Явления на границе раздела сред

Явление, при котором световой пучок, падая на границу раздела двух сред, возвращается в первую среду, изменяя направление своего движения.

Изменение направления распространения света при его переходе из одной прозрачной среды в другую, обладающую иными оптическими свойствами.

Слайд 4. Терминология и геометрия

Падающий луч — луч, идущий к поверхности.

Отраженный луч — луч, уходящий от поверхности.

Точка падения — точка контакта луча с границей.

Нормаль — перпендикуляр к поверхности в точке падения.

Плоскость падения — плоскость, проходящая через луч и нормаль.

Слайд 5. Зеркальное и диффузное отражение

Зеркальное отражение: пучок параллельных лучей после отражения остается параллельным. Наблюдается на гладких, полированных поверхностях.

Диффузное отражение: свет рассеивается во всех направлениях. Благодаря ему мы видим предметы, которые сами не светятся (бумага, стены, одежда).

Слайд 6. Физический критерий гладкости

Поверхность считается зеркальной, если размеры её неровностей $d$ значительно меньше длины световой волны $\lambda$:

$d\ll \lambda$

Для видимого света $\lambda \approx 0,38-0,76$ мкм. Если $d\gg \lambda$, отражение становится диффузным. Например, волокна бумаги ($\sim 10$ мкм) гораздо больше $\lambda$, поэтому бумага матовая.

Слайд 7. Законы отражения света

1. Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к отражающей поверхности, проведенный в точке падения, лежат в одной плоскости.

2. Угол отражения $\gamma$ равен углу падения $\alpha$:

$\gamma =\alpha$

Важно: углы всегда отсчитываются от нормали, а не от самой поверхности!

Слайд 8. Подведение итогов

Свет распространяется прямолинейно только в однородной среде.

На границе сред происходит отражение и преломление.

Зеркальное отражение ($\gamma =\alpha$) наблюдается при $d\ll \lambda$.

Диффузное отражение критически важно для визуального восприятия мира.

Все углы в оптике отсчитываются от нормали (перпендикуляра).