빛 반사의 법칙과 발견의 역사
빛의 반사 법칙은 관찰과 실험을 통해 발견되었습니다. 물론 이론적으로 도출될 수도 있지만, 현재 사용되는 모든 원칙은 실제로 정의되고 입증되었습니다. 이 현상의 주요 특징을 알면 조명 계획 및 장비 선택에 도움이 됩니다. 이 원리는 전파, 엑스레이 등과 같은 다른 영역에서도 작동합니다. 반사에서 정확히 동일하게 행동합니다.
빛의 반사와 그 종류, 메커니즘은 무엇입니까
법칙은 다음과 같이 공식화됩니다. 입사 광선과 반사 광선은 입사 지점에서 나오는 반사 표면에 수직인 동일한 평면에 있습니다. 입사각은 반사각과 같습니다.
본질적으로 반사는 빔, 입자 또는 방사선이 평면과 상호 작용하는 물리적 프로세스입니다. 두 매질의 경계는 성질이 다르기 때문에 파동의 방향이 바뀝니다.반사된 빛은 항상 원래 있던 매질로 돌아갑니다. 반사 중에 가장 자주 파도의 굴절 현상도 관찰됩니다.
거울 반사
이 경우 반사 광선과 입사 광선 사이에 명확한 관계가 있으며 이것이 이 품종의 주요 특징입니다. 미러링과 관련된 몇 가지 주요 사항이 있습니다.
- 반사광은 항상 입사광선을 통과하는 평면에 있고 반사면의 법선은 입사점에서 재구성됩니다.
- 입사각은 광선의 반사각과 같습니다.
- 반사빔의 특성은 빔빔의 편광과 입사각에 비례합니다. 또한 지표는 두 환경의 특성에 영향을 받습니다.
이 경우 굴절률은 평면의 특성과 빛의 특성에 따라 달라집니다. 이 반사는 매끄러운 표면이 있는 모든 곳에서 찾을 수 있습니다. 그러나 다른 환경에서는 조건과 원칙이 변경될 수 있습니다.
내부 전반사
음파 및 전자파에 일반적입니다. 두 환경이 만나는 지점에서 발생합니다. 이 경우 파동은 전파 속도가 더 낮은 매질에서 떨어져야 합니다. 빛과 관련하여 이 경우 굴절률이 크게 증가한다고 말할 수 있습니다.
광선의 입사각은 굴절각에 영향을 미칩니다. 값이 증가하면 반사된 광선의 강도가 증가하고 굴절된 광선은 감소합니다.특정 임계값에 도달하면 굴절률이 0으로 감소하여 광선의 전반사가 발생합니다.
임계각은 다른 매체에 대해 개별적으로 계산됩니다.
빛의 난반사
이 옵션은 고르지 않은 표면에 닿으면 광선이 다른 방향으로 반사된다는 사실이 특징입니다. 반사된 빛은 단순히 산란되기 때문에 고르지 않거나 무광택 표면에서 반사를 볼 수 없습니다. 요철이 파장 이상일 때 광선 확산 현상이 관찰됩니다.
이 경우 하나의 동일한 평면이 빛 또는 자외선에 대해 확산 반사될 수 있지만 동시에 적외선 스펙트럼을 잘 반사합니다. 그것은 모두 파도의 특성과 표면의 특성에 달려 있습니다.
역반사
이 현상은 광선, 파동 또는 기타 입자가 다시 반사될 때, 즉 소스 쪽으로 관찰됩니다. 이 속성은 천문학, 자연 과학, 의학, 사진 및 기타 분야에서 사용할 수 있습니다. 망원경의 볼록 렌즈 시스템으로 인해 육안으로 볼 수 없는 별의 빛을 볼 수 있습니다.
빛이 광원으로 돌아오기 위한 특정 조건을 만드는 것이 중요합니다. 이는 광학 및 광선의 빔 방향을 통해 가장 자주 달성됩니다. 예를 들어, 이 원리는 초음파 연구에 사용되며 반사된 초음파 덕분에 연구 중인 장기의 이미지가 모니터에 표시됩니다.
반사 법칙 발견의 역사
이 현상은 오래전부터 알려져 왔습니다.처음으로 빛의 반사는 기원전 200년으로 거슬러 올라가는 작품 "Katoptrik"에서 언급되었습니다. 고대 그리스 학자 유클리드가 썼습니다. 최초의 실험은 간단해서 당시에는 이론적인 근거가 없었지만 이 현상을 발견한 사람은 바로 그 사람이었습니다. 이 경우 경면에 대한 페르마의 원리가 사용되었습니다.
프레넬 공식
오귀스트 프레넬(Auguste Fresnel)은 오늘날까지 널리 사용되는 여러 공식을 개발한 프랑스 물리학자입니다. 반사 및 굴절 전자기파의 강도와 진폭을 계산하는 데 사용됩니다. 동시에 굴절률이 다른 두 매질 사이의 명확한 경계를 통과해야 합니다.
프랑스 물리학자의 공식에 맞는 모든 현상을 프레넬 반사라고 합니다. 그러나 파생된 모든 법칙은 매체가 등방성이고 매체 사이의 경계가 명확할 때만 유효하다는 것을 기억해야 합니다. 이 경우 입사각은 항상 반사각과 같으며 굴절값은 Snell의 법칙에 의해 결정됩니다.
빛이 평평한 표면에 떨어질 때 두 가지 유형의 편광이 있을 수 있다는 것이 중요합니다.
- p-편광은 전자기장의 벡터가 입사면에 있다는 사실이 특징입니다.
- s-편광은 전자기파 강도 벡터가 입사빔과 반사빔이 모두 있는 평면에 수직으로 위치한다는 점에서 첫 번째 유형과 다릅니다.
극성이 다른 상황에 대한 공식은 다릅니다.이는 편광이 빔의 특성에 영향을 미치고 다양한 방식으로 반사되기 때문입니다. 빛이 특정 각도로 떨어지면 반사된 빔이 완전히 편광될 수 있습니다. 이 각도를 브루스터 각도라고 하며 인터페이스에서 매체의 굴절 특성에 따라 다릅니다.
그런데! 반사된 빔은 입사광이 편광되지 않은 경우에도 항상 편광됩니다.
호이겐스 원리
Huygens는 자연의 파동을 설명할 수 있는 원리를 도출하는 데 성공한 네덜란드 물리학자입니다. 대부분의 경우 반사 법칙과 빛의 굴절 법칙.
이 경우 빛은 평평한 모양의 파동으로 이해됩니다. 즉, 모든 파동면이 평평합니다. 이 경우 파도 표면은 동일한 위상에서 진동하는 점의 집합입니다.
문구는 이렇습니다: 섭동이 발생한 모든 지점은 구면파의 소스가 됩니다.
영상에서 8학년 물리학의 법칙을 그래픽과 애니메이션을 사용하여 아주 간단한 단어로 설명합니다.
페도로프의 교대
Fedorov-Ember 효과라고도 합니다. 이 경우 내부 전반사가 있는 광선의 변위가 있습니다. 이 경우 이동은 중요하지 않으며 항상 파장보다 작습니다. 이러한 변위 때문에 반사된 빔은 입사 빔과 동일한 평면에 있지 않으며 이는 빛 반사의 법칙에 위배됩니다.
과학적 발견에 대한 디플로마는 F.I.에게 수여되었습니다. 1980년의 페도로프.
광선의 측면 변위는 수학적 계산 덕분에 1955년 소련 과학자에 의해 이론적으로 입증되었습니다. 이 효과에 대한 실험적 확인은 프랑스 물리학자 Amber가 조금 후에 했습니다.
법의 실제 사용
문제의 법은 보이는 것보다 훨씬 더 일반적입니다. 이 원리는 다양한 분야에서 널리 사용됩니다.
- 거울 가장 간단한 예입니다. 빛과 다른 유형의 방사선을 잘 반사하는 매끄러운 표면입니다. 평평한 버전과 다른 모양의 요소가 모두 사용됩니다. 예를 들어 구형 표면을 사용하면 물체를 멀리 이동할 수 있으므로 자동차의 백미러로 없어서는 안될 요소가 됩니다.
- 다양한 광학 장비 또한 고려된 원칙으로 인해 작동합니다. 여기에는 어디에서나 볼 수 있는 안경에서부터 의학 및 생물학에 사용되는 볼록 렌즈 또는 현미경이 있는 강력한 망원경에 이르기까지 모든 것이 포함됩니다.
- 초음파 장치 도 같은 원리를 사용합니다. 초음파 장비는 정확한 검사를 가능하게 합니다. X선은 동일한 원리에 따라 전파됩니다.
- 전자 레인지 - 문제의 법률이 실제로 적용되는 또 다른 예. 여기에는 적외선으로 인해 작동하는 모든 장비(예: 야간 투시 장치)도 포함됩니다.
- 오목 거울 손전등과 램프가 성능을 향상시킬 수 있습니다. 이 경우 전구의 전력은 거울 요소를 사용하지 않는 경우보다 훨씬 낮을 수 있습니다.
그런데! 빛의 반사를 통해 우리는 달과 별을 봅니다.
빛의 반사 법칙은 많은 자연 현상을 설명하고 그 특징을 알면 우리 시대에 널리 사용되는 장비를 만들 수 있습니다.