Cuprins
Reflexia și refracția luminii sunt două fenomene fizice pe care le poate experimenta o rază de lumină. În reflexie, raza de lumină sare de pe o suprafață, în timp ce în refracție raza de lumină care trece de la un mediu la altul își schimbă unghiul de propagare.
Diagramă comparativă dintre reflexia și refracția luminii
| Reflexia luminii | Refracția luminii | |
|---|---|---|
| Definiție | Fenomen optic în care fasciculul de lumină sare atunci când întâlnește un material. | Fenomen optic în care raza de lumină își schimbă direcția atunci când trece printr-un mediu de densitate diferită. |
| Componente | Raza incidentă Raza reflectată Suprafața.reflectantă Linia normală Unghiul de incidență Unghiul de reflexie | Raza incidentă Raza refractată Suprafața dintre medii Linia normală Unghiul de incidență Unghiul de refracție |
| Mijloace, medii | Apare în același mediu | Apare la granița dintre două medii de densitate diferită |
| Legile | Razele normale și incidente și reflectate se află în același plan Unghiul de incidență = unghiul de reflexie | Razele normale și incidente și refractate se află în același plan. Indicele de refracție al mediului de 1 ori sinusul unghiului de incidență este egal cu indicele de refracție al mediului de 2 ori sinusul unghiului de refracție:n 1 . sin (α 2 ) = n 2 . păcat (α 2 ) |
| Caracteristici | Viteza de propagare a luminii nu se schimbă Frecvența undei luminoase nu se modifică Intensitatea fasciculului reflectat este mai mică | Viteza de propagare a luminii se schimbă. Depinde de indicele de refracție al mediului. |
| Exemple | Caleidoscop Oglinzi Gem strălucire | Imagine dublă în acvarii Refractometrie de paie discontinuă |
Va poate interesa, de asemenea, articolul: Tipuri de unghiuri
Ce este reflexia luminii?
Reflexia luminii este fenomenul care apare atunci când avem senzația că o rază de lumină sare de pe o suprafață.
Ceea ce se întâmplă de fapt este că fasciculul de lumină este returnat atunci când se ciocnește cu un mediu diferit de cel pe care îl călătorește, așa cum s-ar întâmpla atunci când o minge este lovită de un perete.
În reflexia luminii puteți distinge raza originală sau raza incidentă și raza care este returnată sau raza reflectată . În punctul în care se întâlnesc razele incidente și reflectate, o linie imaginară este trasată perpendicular pe suprafață, cunoscută sub numele de normal .
Între raza incidentă și cea normală se formează unghiul de incidență, iar între raza normală și cea reflectată se formează unghiul de reflexie. Astfel, direcția în care se reflectă lumina depinde de forma suprafeței reflectante și de direcția fasciculului incident.
Lumina are o frecvență de undă și o viteză care este aceeași atât în raza incidentă, cât și în raza reflectată. Cu toate acestea, intensitatea luminii reflectate este mai mică decât lumina incidentă.
Legile reflectării luminii
Legile reflectării luminii explică propagarea razei de lumină atunci când este returnată. Există două legi:
- Prima lege : raza incidentă, normală la suprafața incidentă și raza reflectată se află în același plan.
- A doua lege : unghiul de incidență α și unghiul de reflexie β sunt egale. Dacă unghiul de incidență este egal cu 30 ° C, unghiul de reflexie este egal cu 30 ° C. Dacă lumina cade perpendicular, unghiul de incidență și unghiul de reflexie sunt egale cu 0 ° C, deci lumina va fi reflectată inversând direcția de propagare.
Exemple de reflexie a luminii
Reflectarea luminii are loc în natură în multe situații și cu diverse aplicații.
Cuptor solar
În multe locuri, lumina soarelui este folosită pentru gătit, prin cuptoare solare, proiectate cu suprafețe curbate lustruite care reflectă și concentrează razele într-o zonă mică.
Centrul Național Francez pentru Cercetări Științifice a construit un cuptor solar în Odeillo pentru a studia proprietățile materialelor în medii cu temperatură solară ridicată. Acest cuptor se bazează pe concentrația razelor solare prin reflexie, realizând 1000 de kilowați pe metru pătrat.
Imaginea în oglindă
O oglindă este o suprafață netedă unde fasciculele de lumină sar și o imagine este formată prin reflexia luminii. Cele mai comune oglinzi sunt oglinzile plate construite dintr-o bucată de sticlă acoperită pe o parte cu azotat de argint sau aluminiu.
Caleidoscoape
Un caleidoscop este un instrument optic care constă dintr-un tub cu oglinzi interioare și bucăți de sticlă colorată. Pe măsură ce caleidoscopul este rotit, se formează figuri de modele multicolore variate ca urmare a reflectării luminii în interiorul jucăriei.
Reflecție internă totală
Reflecția internă totală este o reflecție specială care poate fi observată în pietre prețioase, cum ar fi diamantele. În acest caz, lumina intră în diamant cu o astfel de înclinație încât razele sunt reflectate în interiorul cristalului, sărind razele împotriva fețelor interne.
Halo solar
Uneori putem vedea un cerc difuz care înconjoară soarele. Aceasta este produsă de reflexia luminii solare pe suprafața picăturilor de apă care plutesc în atmosferă.
Care este refracția luminii?
Refracția luminii are loc atunci când lumina trece dintr-un un mediu în altul. Fenomenul explică de ce un obiect drept pare îndoit atunci când îl punem în apă. Raza de lumină este deviată când trece într-un mediu diferit de cel din care a provenit.
Refracția luminii are loc la suprafața de separare a mediilor de densitate diferită, cum ar fi aerul și apa sau aerul și sticla, care afectează viteza de propagare a luminii. Abaterea direcției de propagare va fi mai mare cu cât diferența de viteză de propagare în cele două medii este mai mare.
În refracția luminii, se disting raza incidentă și raza refractată. Între raza incidentă și linia normală se formează unghiul de incidență. În timp ce între raza refractată și normal, se formează unghiul de refracție.
Fiecare mediu are un indice de refracție ( n ) care este relația dintre viteza de propagare a luminii în vid (c) și viteza de propagare a luminii în acel mediu (v):
n = c / v
Indicele de refracție este invers proporțional cu viteza luminii în mediu; adică, cu cât este mai mare indicele de refracție, cu atât este mai mică viteza de propagare și invers. Astfel, pentru sticlă, apă și plastic este mai mare de 1; nu are unități, deoarece este o relație între viteze.
Refracția luminii poate avea loc simultan cu reflexia. De exemplu, dacă lumina cade pe o față a unui bloc de sticlă, aceasta este reflectată și refractată la limita sticlă-aer.
Legile refracției
Legile refracției explică modul în care apare acest fenomen. Fizicianul și matematicianul Christiaan Huygens au dedus aceste legi care sunt rezumate în:
- Prima lege : raza incidentă de pe suprafața de separare a două medii, normală la suprafață la punctul de incidență și raza refractată sunt în același plan.
- A doua lege : indicii de refracție n 1 și n 2 , unghiul de incidență α 1 și unghiul de refracție α 2 sunt legați de următoarea expresie:
n 1 . sin (α 2 ) = n 2 . păcat (α 2 )
Când lumina este perpendiculară incidentă (unghi de incidență egal cu 0) nu există o deviere a luminii, adică raza incidentă își urmează traseul liniar.
Exemple de refracție a luminii
Refracția luminii explică multe dintre fenomenele pe care le întâlnim în viața noastră de zi cu zi. Să ne uităm la câteva exemple.
Paiul discontinuu
Când un obiect drept, cum ar fi un creion sau un pai, este plasat într-un pahar cu apă sau alt lichid, acesta pare să se rupă.
Imagine dublă în acvarii cu apă
Apa are un indice de refracție diferit de cel al aerului. Deci, atunci când vedem obiecte sau ființe în interiorul unui acvariu, putem vedea mai multe imagini.
Refractometrie
Indicele de refracție al unei substanțe este utilizat pentru a indica concentrația unor compuși. Pentru aceasta, se folosește un instrument numit refractometru, unde câteva picături de soluție sunt plasate pe o suprafață prismatică și se măsoară unghiul de refracție.
Va poate interesa, de asemenea, articolul: Diferența dintre unghiuri adiacente complementare și suplementare
