Законы и закономерности, изучаемые в курсе физики, наглядно иллюстрируют многие процессы, протекающие в природе. Особенности и результат взаимодействия световых потоков и прочих предметов (в т.ч. всевозможных веществ) рассматривает отдельный раздел физики – оптика. Изучая законы лучевой оптики, можно выяснить степень поглощения и обратной отдачи лучей при прохождении той или иной среды без учета рассмотрения света как потока волн.
Обратное движение потока – отражение
Световой поток, сталкиваясь с местом соприкосновения сред различной плотности, меняет курс движения и продолжает свое рассеивание в изначальной среде. Данное явление характеризуется термином “отражение света”.
Если рассматривать происходящий процесс с позиции геометрии, картина складывается следующим образом. Падающий, равно как и отраженный, направленные лучи заключены в пределах единой плоскости. В точке соприкосновения направленного потока и поверхности касания возводится (под углом 90°) прямая с принадлежностью все той же плоскости, что и световые лучи. Более того, данная вертикаль разделяет угол между падающим и отраженным потоками на идентичные между собой части. Исходя из этого следует 2 постулата отражения потока световых частиц:
- 1 постулат. Два направленных луча, падающий и отраженный, а также линия перпендикуляра, проходящая через точку соприкосновения лучей и поверхности, заключены в границах единой плоскости.
- 2 постулат. Градусная мера угла падения совпадает с аналогичной величиной угла отражения. При этом под углом падения подразумевается ракурс, образованный направленным падающим лучом и вертикальной чертой – перпендикуляром. Угол отражения характеризует градусное выражение отклонения отраженного луча от вертикали.
Преломление света
Суть процесса преломления потока световых частиц заключается в изменении его курса движения после частичного поглощения. Последнее отмечается как результат перехода лучей из менее плотной вещественной среды в более плотную.
Геометрически данное явление выглядит следующим образом. В точке прохождения падающим лучом границы перехода между двумя средами проводят условную черту (под 90°). В новом веществе лучевой поток продолжил свое “движение”, образовав преломленный луч. Целью изучения являются угол, образованный лучом при движении в направлении разграничения сред и возведенным перпендикуляром, и отклонением луча преломления от все того же перпендикуляра. Обозначим данные величины как ∠φ и ∠μ соответственно.
Степень преломления – изменения курса движения – одной среды по отношению к другой выражается в виде соотношения:
sinφ / sinμ = k
Постулат преломления светового потока определяет:
- Падающий и преломленный световой пучок, а также вертикаль, возведенная в участке изменения движения частиц, принадлежат единой плоскости.
- Соотношение, определяющее коэффициент преломления, является константой для произвольных рассматриваемых вещественных сред. Иными словами, величина преломления характеризует степень отличия скорости света в первоначальной среде от одноименной характеристики в новом веществе.
Полное отсутствие поглощения
Каждая среда или вещество, с которой сталкивается световой пучок, характеризуется тем или иным уровнем поглощающей способности. Коэффициент обратного движения (отражения) светового пучка определяет, какую часть из перенесенной на границу соприкосновения энергии, световой поток “забирает” вместе с отраженными лучами. Коэффициент отражения зависит от многих факторов, включая состав падающего потока и ракурс его падения на поверхность.
Преломленный луч, образовавшийся как результат перехода светового потока из оптически более плотной в менее плотную вещественную среду, в полном объеме возвращается обратно (не выходит вообще во вторую среду).
Такая картина имеет место из-за превышения градусной меры угла при падении (ω) над максимальной величиной отклонения при полном отражении (η(пр)):
η = η(пр), тогда sinω = 1.
sinη(пр) = 1/ k, где
k – коэффициент преломления.
Подобное явление, например, объясняет искрящийся блеск драгоценных камней.
864
