Kaip atspindys veikia fizikoje

Refleksijos apibrėžimas fizikoje

Tara Moore / Getty Images

Fizikoje atspindys apibrėžiamas kaip bangos fronto krypties pokytis dviejų skirtingų terpių sąsajoje, nukreipiant bangos frontą atgal į pradinę terpę. Dažnas atspindžio pavyzdys yra atspindėta šviesa iš veidrodžio arba nejudančio vandens telkinio, tačiau atspindys paveikia ne tik šviesą, bet ir kitų tipų bangas. Taip pat gali atsispindėti vandens bangos, garso bangos, dalelių bangos ir seisminės bangos.

Atspindžio dėsnis

Toddas Helmenstine'as, sciencenotes.org

Atspindžio dėsnis paprastai paaiškinamas šviesos spinduliu, patekusiu į veidrodį, tačiau jis taikomas kitų tipų bangos taip pat. Pagal atspindžio dėsnį krintantis spindulys smogia į paviršių tam tikru kampu, palyginti su „normaliu“ (linija statmenai veidrodžio paviršiui ).

Atspindžio kampas yra kampas tarp atspindėto spindulio ir normalaus ir yra lygus kritimo kampui, bet yra priešingoje normos pusėje. Kritimo kampas ir atspindžio kampas yra toje pačioje plokštumoje. Atspindžio dėsnį galima išvesti iš Frenelio lygčių.

Atspindžio dėsnis fizikoje naudojamas veidrodyje atsispindinčio vaizdo vietai nustatyti. Viena iš įstatymo pasekmių yra ta, kad jei žiūrite į žmogų (ar kitą būtybę) per veidrodį ir matote jo akis, iš atspindžio veikimo žinote, kad jis gali matyti ir jūsų akis.

Atspindžių rūšys

Kenas Hermannas / Getty Images

Atspindžio dėsnis veikia veidrodiniams paviršiams, ty paviršiams, kurie yra blizgūs arba panašūs į veidrodį. Veidrodinis atspindys nuo plokščio paviršiaus sudaro veidrodinius magus, kurie atrodo atvirkščiai iš kairės į dešinę. Spekkulinis atspindys nuo išlenktų paviršių gali būti padidintas arba sumažintas, priklausomai nuo to, ar paviršius yra sferinis, ar parabolinis.

Difuziniai atspindžiai

Bangos taip pat gali atsitrenkti į neblizgančius paviršius, dėl kurių atsiranda išsklaidytų atspindžių. Esant difuziniam atspindžiui, šviesa yra išsklaidyta keliomis kryptimis dėl nedidelių terpės paviršiaus nelygumų. Aiškus vaizdas nesusidaro.

Begaliniai atspindžiai

Jei du veidrodžiai yra vienas priešais kitą ir lygiagrečiai vienas kitam, išilgai tiesios linijos susidaro begaliniai vaizdai. Jei kvadratas sudaromas su keturiais veidrodžiais akis į akį, atrodo, kad begaliniai vaizdai yra išdėstyti plokštumos viduje . Tiesą sakant, vaizdai nėra begaliniai, nes maži veidrodžio paviršiaus trūkumai ilgainiui išplinta ir užgesina vaizdą.

Retrorefleksija

Refleksijoje šviesa grįžta ta kryptimi, iš kurios ji atėjo. Paprastas būdas pasigaminti retroreflektorių – suformuoti kampinį atšvaitą su trimis veidrodžiais, nukreiptais vienas kitam statmenai. Antrasis veidrodis sukuria vaizdą, kuris yra atvirkštinis pirmajam. Trečiasis veidrodis sukuria atvirkštinį antrojo veidrodžio vaizdą, grąžindamas jį į pradinę konfigūraciją. Tapetum lucidum kai kurių gyvūnų akyse veikia kaip retroreflektorius (pvz., katėms), gerina jų naktinį matymą.

Sudėtingas konjugato atspindys arba fazės konjugacija

Sudėtingas konjuguotas atspindys atsiranda, kai šviesa atsispindi tiksliai ta kryptimi, iš kurios ji atėjo (kaip ir retrorefleksijos atveju), tačiau ir bangos frontas, ir kryptis pasikeičia. Tai atsitinka netiesinėje optikoje. Konjuguoti atšvaitai gali būti naudojami aberacijoms pašalinti, atspindint spindulį ir perduodant atspindį atgal per aberuojančią optiką.

Neutronų, garso ir seisminiai atspindžiai

Monty Rakusen / Getty Images

Atspindžiai atsiranda kelių tipų bangose. Šviesos atspindys vyksta ne tik matomo spektro ribose bet visame elektromagnetinis spektras . Naudojamas VHF atspindys radijo perdavimui . Gama spinduliai ir rentgeno spinduliai taip pat gali atsispindėti, nors „veidrodžio“ pobūdis skiriasi nuo matomos šviesos.

Garso bangų atspindys yra pagrindinis akustikos principas. Atspindys šiek tiek skiriasi nuo garso. Jei išilginė garso banga atsitrenkia į plokščią paviršių, atspindėtas garsas yra koherentiškas, jei lyginant su atspindinčio paviršiaus dydis yra didelis. iki bangos ilgio garso.

Svarbu ir medžiagos pobūdis, ir jos matmenys. Porėtos medžiagos gali sugerti garso energiją, o šiurkščios medžiagos (atsižvelgiant į bangos ilgį) gali išsklaidyti garsą keliomis kryptimis. Pagal šiuos principus įrengiami aidintys kambariai, triukšmo užtvarai, koncertų salės. Sonaras taip pat pagrįstas garso atspindžiu.

Seismologai tiria seismines bangas, kurios yra bangos, kurias gali sukelti sprogimai arba žemės drebėjimų . Žemės sluoksniai atspindi šias bangas, padėdami mokslininkams suprasti Žemės struktūrą, tiksliai nustatyti bangų šaltinį ir identifikuoti vertingus išteklius.

Dalelių srautai gali atsispindėti kaip bangos. Pavyzdžiui, neutronas atomų atspindžiai gali būti naudojami vidinei struktūrai nustatyti. Neutronų atspindys taip pat naudojamas branduoliniuose ginkluose ir reaktoriuose.