REFLEKTION AV LJUS: ELEMENT, LAGAR OCH APPLIKATIONER - FYSISK - 2025

Den reflektion av ljus är den optiska fenomen genom vilket en ljusstråle ändrar riktning och reflekteras när den träffar gränsytan av två medier, utan att kunna korsa nämnda yta.

Det är ett grundläggande fenomen som förekommer i naturen och som redan studerats i klassiska Grekland. Lagarna för reflektion av ljus uttalades dock inte förrän långt in på sjuttonhundratalet. Det var den holländska forskaren W. Snell som definierade lagarna för både reflektion och brytning. På detta sätt kallades dessa lagar Snells lagar.

Reflektion av ljus i vattnet. Pixabay

Reflektion i sig är ett generellt fenomen som påverkar alla vågor, även om ljuset är det mest representativa. Varje gång ljuset faller på en kropp inträffar en reflektion. Beroende på vilka färger i spektrum kroppen absorberar och vilka de reflekterar ser vi kroppen på en eller annan färg.

Reflektion finns också i vårt dagliga liv i frågor som är vardagliga som bildandet av bilder i speglar. Dessa bilder kan förklaras från reflektionslagarna. Det kan också ses i bilderna som reflekteras på ytan av vattnet, även om i detta fall fenomenet med brytning också uppstår.

element

Vid undersökning av reflektion av ljus måste följande element beaktas: ljus, de två medierna, medias separationsyta, den infallande strålen, den reflekterade strålen och det normala till separationsytan .

I fysiken inkluderar termen ljus hela strålningsfältet som ingår i det elektromagnetiska spektrumet, varvid termen synligt ljus är reserverat för den del av spektrumet som det mänskliga ögat uppfattar.

I reflektion måste två medel särskiljas. Den första är mediet genom vilket vågen rör sig. Den andra korsar inte heller den eller om den gör det, brytning av vågen inträffar. Mellan de två medierna är det som kallas medieseparation.

Normalen är en linje vinkelrätt mot planet för separering av media. Incidentstrålen kallas ljusstrålen som når separationsytan genom det första mediet. Den reflekterade strålen är för den delen den som reflekteras efter att den inträffade strålen kolliderar med denna yta.

Reflektionslagar

Trots att Euclid var den första som publicerade reflektionslagar under det tredje århundradet f.Kr., är sanningen att det var 1621, med den holländska astronomen och matematikern Willebrord Snell van Royen, när de nuvarande lagarna om reflektion och brytning fastställdes. .

De två reflektionslagarna diskuteras nedan.

Första lagen

Den första lagen sammanfattas i följande uttalande: incidentstrålen, den normala (eller vinkelrätt mot planet) och den reflekterade strålen är i samma rymdplan.

Ljusreflektionsvinklar. Det finns ingen maskinläsbar författare. Arvelius antog (baserat på upphovsrättsanspråk).

Andra lagen

Den andra reflektionslagen säger att reflektionsvinkeln är exakt densamma som infallsvinkeln.

Fermats princip

Både de tidigare två reflektionslagarna, liksom lagarna för brytning, kan härledas från Fermats princip. Denna princip säger att vägen som en ljusstråle följer mellan två platser i rymden alltid är den som tar kortast möjliga tid.

Total inre reflektion av ljus

Total inre reflektion av ljus inträffar när ljus möter ett medium med ett brytningsindex, n ₂ , mindre än det för mediet i vilket det finns, n ₁ . I detta fall kan ljuset inte passera genom separationsytan för båda media och reflekteras fullständigt.

Naturligtvis inträffar detta endast för infallsvinklar större än de som kallas den kritiska vinkeln.

Total inre reflektion är orsaken till gnistrarna som kan ses i en skuren diamant.

Typer av reflektion

Reflektion kan vara av flera typer: spekulär, diffus eller blandad. Huruvida en typ av reflektion eller en annan äger rum beror huvudsakligen på typen av yta i dess väg.

Speciell reflektion

När ljuset faller på en slät, polerad yta inträffar speciell reflektion.

Diffus reflektion

I stället, när ljuset faller på en opolerad yta, sker reflektion i alla riktningar i rymden. Det sägs då att det har skett en diffus reflektion.

Mariacasandra

Blandad reflektion

Som namnet antyder inträffar blandad reflektion när en kombination av de föregående två inträffar.

tillämpningar

Reflektionen av ljus har olika tillämpningar. Således används till exempel fenomenet total reflektion i det som kallas Porro-prismen, som används vid tillverkning av kikare.

Total reflektion används också för att sprida ljus i fiberoptiska kablar. Således, om du har en fiberoptisk internetanslutning i ditt hem, bör du veta att en del av ansvaret för att njuta av det beror på den totala reflektionen av ljus.

retroreflektion

Retroreflektion är en tillämpning av ljusreflektion, bestående av reflekterande ljus tillbaka mot ursprunget eller källan, oavsett infallsvinkel. För att uppnå detta används plana reflekterande ytor.

En specifik tillämpning av retroreflektion finns i trafikskyltar. Detta gör att ljuset från strålkastarna reflekteras direkt i ursprungsriktningen. Således verkar signalen förbättrad så att föraren får varningen om faran.

Experimentera

Fenomenet ljusreflektion kan verifieras med några enkla hemexperiment som det vi föreslår nedan. Du kan göra det hemma utan risk och se hur fysik är till hands.

Total intern reflektion av ljusexperiment

För att genomföra detta experiment behöver du bara ett glas, vatten, mjölk och en laserpekare.

Fyll först glaset med vatten, tillsätt sedan några droppar mjölk. När detta är gjort pekas laserpekaren mot glaset under vattennivån. På detta sätt kommer ljusstrålen från pekaren att passera genom vattnet och kommer att reflekteras på vattenytan med luften.

Tack vare de mjölkdroppar som löses i vattnet är det dessutom möjligt att följa ljusvågens hela väg och att observera perfekt både den infallande strålen och den reflekterade strålen. I vilket fall som helst är idealet att genomföra experimentet i ett rum med lite ljus för att bättre uppskatta mönstret på den reflekterade vågen.

orsaker

Som vi har förklarat tidigare sker detta fenomen endast när ljuset passerar från ett medium med ett högre brytningsindex till ett med ett lägre index. På samma sätt måste ljuset påverka separationen av media med en vinkel större än den så kallade kritiska vinkeln för att detta ska hända.

slutsats

Ljusreflektionen är ett naturfenomen som följer oss dagligen i våra liv. Detta är så, i en sådan utsträckning, att vi uppfattar färger tack vare det. Det finns bevis på dess studie redan i det klassiska Grekland, även om det inte var förrän under sjuttonhundratalet med Snell att reglerna som styr det började definieras.

För närvarande är dess tillämpningar många och varierande. Vissa, säkert skulle du inte ha föreställt dig dem, och de är involverade i sådana oväntade processer som överföring av information via fiberoptiska kablar.

Inte bara fysik finns i allt när det omger oss, ljuset följer också oskiljaktigt med oss ​​i vår upptäckt av verkligheten. Inte förgäves, det är tack vare henne vi uppfattar världen omkring oss.

referenser

1. Ljus (nd). På Wikipedia. Hämtad den 27 februari 2019 från en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fysik: saker och ting. Mexico DF: International Thomson Editores.
3. Total intern reflektion (nd). På Wikipedia. Hämtad den 28 februari 2019 från en.wikipedia.org.
4. Ljus (nd). På Wikipedia. Hämtad den 1 mars 2019 från en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Reflektionsteori, elektromagnetiska vågor och partikelvågor. Springer.