Как работи рефлексията във физиката

Във физиката отражението се дефинира като промяна в посоката на фронта на вълната в интерфейса между две различни среди, отскачащи вълновия фронт обратно в оригиналната среда. Често срещан пример за отражение е отразената светлина от огледало или неподвижен басейн с вода, но отражението засяга други видове вълни до светлината. Водни вълни, звукови вълни, частици вълни и сеизмични вълни също могат да бъдат отразени.

Законът за отражение обикновено се обяснява по отношение на лъч светлина, който удря огледало, но се отнася за други видове вълни също. Според закона за отражение, инцидентен лъч се удря в повърхност под определен ъгъл спрямо „нормалната“ (линия) перпендикулярно на повърхността на огледалото).

Ъгълът на отражение е ъгълът между отразения лъч и нормалата и е равен по величина на ъгъла на падане, но е на противоположната страна на нормалата. Ъгълът на падане и ъгълът на отражение лежат в една и съща равнина. Законът за размисъл може да се извлече от уравненията на Френел.

Законът за размисъл се използва във физиката за идентифициране на местоположението на изображение, което се отразява в огледало. Едно от последствията на закона е, че ако гледате човек (или друго същество) през огледало и можете да видите очите му, вие знаете от начина, по който рефлексията работи, че той също може да гледа очите ви.

instagram viewer

Законът за размисъл работи за светли повърхности, което означава повърхности, които са лъскави или огледални. Зрителното отражение от равна повърхност образува огледални магове, които изглежда са обърнати отляво надясно. Зрителното отражение от извити повърхности може да бъде увеличено или обезцветено, в зависимост от това дали повърхността е сферична или параболична.

Вълните също могат да ударят не блестящи повърхности, които произвеждат дифузни отражения. При дифузно отражение светлината се разпръсква в множество посоки поради малки неравности в повърхността на средата. Ясен образ не се формира.

Ако две огледала са поставени един срещу друг и успоредни един на друг, се образуват безкрайни образи по права линия. Ако квадратът е оформен с четири огледала лице в лице, безкрайните изображения изглежда са подредени в равнина. В действителност изображенията не са наистина безкрайни, тъй като мъничките несъвършенства в огледалната повърхност в крайна сметка се разпространяват и гасят изображението.

При рефлексия светлината се връща в посоката, откъдето е дошла. Един прост начин да направите ретрофлектор е да оформите ъглов отражател, с три огледала, обърнати взаимно перпендикулярно едно на друго. Второто огледало произвежда изображение, което е обратното на първото. Третото огледало прави обратна на изображението от второто огледало, връщайки го в първоначалната си конфигурация. Tapetum lucidum в някои животински очи действа като ретрофлектор (например при котки), подобрявайки нощното им зрение.

Сложното конюгирано отражение възниква, когато светлината се отразява обратно точно в посоката, откъдето е дошла (както при ретрофлексия), но както вълната, така и посоката са обърнати. Това се случва в нелинейната оптика. Конюгатните отражатели могат да се използват за отстраняване на аберации чрез отразяване на лъч и предаване на отражението обратно през отклоняващата оптика.

Отражението на звуковите вълни е основен принцип в акустиката. Отражението е малко по-различно от звука. Ако надлъжна звукова вълна удари равна повърхност, отразеният звук е съгласуван, ако размерът на отразяващата повърхност е голям в сравнение до дължината на вълната на звука.

Характерът на материала има значение, както и неговите измерения. Порестите материали могат да абсорбират звукова енергия, докато грубите материали (по отношение на дължината на вълната) могат да разпръснат звук в много посоки. Принципите се използват за направата на анехогенни помещения, шумозащитни прегради и концертни зали. Sonar също се основава на звуково отражение.

Сеизмолозите изучават сеизмичните вълни, които представляват вълни, които могат да бъдат произведени от експлозии или земетресения. Слоевете в Земята отразяват тези вълни, помагайки на учените да разберат структурата на Земята, да определят източника на вълните и да идентифицират ценни ресурси.

Потоците от частици могат да се отразяват като вълни. Например, неутрон отражението на атомите може да се използва за картографиране на вътрешната структура. Неутроновото отражение се използва и в ядрени оръжия и реактори.

instagram story viewer