Sam fakt, że możesz spojrzeć w lustro i zobaczyć w szkle swoje odbicie, to niesamowita sprawa. Odbicie jest bardzo wyraźne – oczywiście w zależności od jakości lustra – odzwierciedla wszystkie szczegóły naszego wyglądu.
Chociaż jesteśmy jednym z niewielu zwierząt na naszej planecie, które potrafią rozpoznać siebie w odbiciu lustrzanym, traktujemy to zjawisko jak coś oczywistego.
Czy widziałeś słynne obrazy zamku Eilean Donan w szkockich górach autorstwa ? Zwykle fotografuje się go z drugiej strony jeziora – stąd widać zamek z jego odbiciem na powierzchni wody.
Czy zdarzyło Ci się kiedyś krzyczeć w długim tunelu i słyszeć swój głos niesiony echem?
Czy kiedykolwiek miałeś robione prześwietlenie?
Czy widziałeś kiedyś tęczę?
Sednem tych pytań jest odbicie światła, które dostrzegamy wokół nas cały czas.
Czym jest odbicie światła? Czy wiesz? Co sprawia, że widzisz obraz siebie w lustrze? Jak to się dzieje, że Eilean Donan można zobaczyć zarówno na lądzie, jak i w wodzie?
To w zasadzie dość proste zjawisko naukowe, właśnie o tym będziemy tutaj rozmawiać.
Więc przygotuj się i do dzieła. Odbicie zaczyna się od nauki o falach.
Co mają fale do odbicia światła?
Cała nauka o odbiciu światła zaczyna się od fal – fal świetlnych, fal dźwiękowych, fal sejsmicznych – dowolnego rodzaju fal. Co to są fale? Jeśli chcesz pogłębić swoją wiedzę, rozważ korepetycje z fizyki.
Fale to zaburzenia lub zmiany w czasoprzestrzeni, które poprzez rozprzestrzenianie się przekazują energię z jednego punktu do drugiego – lub z jednego punktu do wielu innych. Ta energia podróżuje w liniach prostych od źródła fali i zakłóca medium, przez które się przemieszcza.
Bez wątpienia na lekcjach przyrody widziałeś diagramy fal. Zwykle widzisz fale poprzeczne, fale, które tworzą grzbiety i doliny, czyli zaburzenia ośrodka prostopadłe do kierunku rozchodzenia się energii. Jednak istnieją też fale podłużne, w których zakłócenie jest równoległe do przemieszczania się energii.
W zależności od rodzaju fali – podłużnej lub poprzecznej, mechanicznej lub elektromagnetycznej – i jej długości (zasadniczo rozmiaru fali), różne fale mogą przemieszczać się przez różne media. Zatem fale poprzeczne, takie jak ruch struny gitary, mogą przemieszczać się tylko przez ciała stałe. Tymczasem fale dźwiękowe, które są podłużne, mogą rozprzestrzeniać się przez ciała stałe, ciecze i gazy.
Fale elektromagnetyczne
Ważne jest, aby pamiętać, że fale elektromagnetyczne też są poprzeczne.
Nie potrzebują one jednak materialnego ośrodka, w którym mogłyby się rozprzestrzeniać – ponieważ wytwarzają pole magnetyczne, które pozwala im na samodzielne rozprzestrzenianie się. W ten sposób mogą podróżować przez próżnię.
Jak jednak powiedzieliśmy, w zależności od długości, fale mogą nie być w stanie podróżować przez niektóre ciała stałe i gazy.
Pomyśl o tym. Możesz słuchać radia w swojej sypialni – fale radiowe są elektromagnetyczne – natomiast fale świetlne (również elektromagnetyczne) nie mogą przenikać przez ściany.
Długość fali światła jest znacznie mniejsza od długości fal radiowych. A oto sekret ich losu: absorpcja, odbicie lub transmisja.
Dowiedz się więcej o właściwości fal!
Czym jest odbicie?
Skupmy się na odbiciu fal. Czy znasz dobrą definicję odbicia? Dla głębszego zrozumienia problematyki, warto rozważyć korepetycje fizyka warszawa.
Odbicie to zmiana kierunku rozchodzenia się fali po zetknięciu się z powierzchnią dwóch różnych ośrodków – tak, że powraca ona do ośrodka, z którego wyszła.
Jeżeli światło, przemieszczając się w powietrzu, trafi na powierzchnię odbijającą, odbije się. Jednakże zmiana kierunku nie może nastąpić inaczej niż na powierzchni – na granicy faz – pomiędzy dwoma materiałami.
Odbicie światła
Światło jest zazwyczaj tym rodzajem fali, o którym mówi się w kontekście odbicia – choćby dlatego, że, jak już wspomniano powyżej, jest to jeden z rodzajów odbicia, które widzimy bardzo często.
Jednak światło nie odbija się od każdej powierzchni, prawda? Gdy patrzysz na ceglaną ścianę, nie odbija się w niej światło. Tak samo jest, jeśli spojrzysz na przezroczystą taflę szkła. Dzieje się tak, ponieważ rodzaj materiału, na który natrafia fala świetlna określi efekt, jaki zostanie osiągnięty na fali świetlnej.
Gdy światło napotyka powierzchnię, podąża czterema różnymi ścieżkami:
- Transmisja – Kiedy światło zupełnie przechodzi przez materiał, na przykład materiał przezroczysty. Należą do nich m.in. refrakcja, czyli zjawisko, w którym światło przechodzi przez inne medium, w którym ulega spowolnieniu.
- Absorpcja – Kiedy światło przechodzi przez inne medium, które pochłania jego energię – i przekształca ją w inny rodzaj energii (np. energię cieplną).
- Odbicie lustrzane – Kiedy światło odbija się w taki sposób, że powstaje efekt lustrzany. Światło odbija się tutaj od gładkiej powierzchni pod określonym kątem.
- Odbicie rozproszone – Gdy światło odbija się od szorstkiej powierzchni i jego fale ulegają rozproszeniu. W takich przypadkach obraz lustrzany zostaje utracony.
Podczas gdy odbicie lustrzane jest tym, co potocznie rozumiemy jako odbicie, w rzeczywistości wszystkie powierzchnie, które nie pochłaniają światła, odbijają je. Twoja skóra, klawiatura komputera, domy i zwierzęta – dosłownie wszystko, co widzisz, odbija światło. W przeciwnym razie nie byłbyś w stanie niczego zobaczyć.
Prawo odbicia
Jedną z najważniejszych rzeczy, których należy się nauczyć, badając odbicie światła, jest tzw. prawo odbicia.
Jeżeli narysujesz linię pod kątem dziewięćdziesięciu stopni (kąt prosty) od powierzchni odbijającej – linię, którą nazywamy normalną – kąty padania i odbicia mierzy się między falą padającą a normalną.
Więc jeśli światło wpada pod kątem czterdziestu pięciu stopni, to odbije się także pod kątem czterdziestu pięciu stopni.
Nawiasem mówiąc, dotyczy to wyłącznie powierzchni, które są gładkie.
Co sprawia, że powierzchnia ma zdolność refleksyjną?
Powierzchnia odbijająca światło jest bardzo charakterystyczna. Jest jakby błyszcząca, gładka i można w niej zobaczyć swoją twarz.
Jednak to tak naprawdę nie wyjaśnia dlaczego taka powierzchnia jest błyszcząca. Nie mówi nam też, co znajduje się na tej błyszczącej powierzchni.
Czynnik decydujący o zdolności refleksyjnej powierzchni nie jest w pełni wyjaśniony w kategoriach „gładkości”. Ponieważ, jak wiemy, fale są niezwykle małe – więc powierzchnia, która wydaje się gładka, może nie być na poziomie odpowiednim dla fal świetlnych.
Elektrony
Zdolność refleksyjna materiałów i ich powierzchni opiera się na elektronach. Te cząstki subatomowe drgają z różną częstotliwością, w zależności od materiału.
Fale świetlne również mają różne częstotliwości. „Światło” jest zbiorem wielu różnych częstotliwości i długości fal.
Gdy konkretna fala świetlna napotyka materiał, którego elektrony mają taką samą częstotliwość wibracji, ta fala świetlna jest wchłaniana przez energię wibracyjną. Jednakże, gdy częstotliwość drgań elektronów nie jest równa częstotliwości fal świetlnych, następuje odbicie światła.
Pamiętaj, że każda widoczna przez Ciebie powierzchnia odbija światło. Jednak różne fale świetlne odpowiadające za każdy kolor mają różne częstotliwości. Oznacza to, że niektóre fale świetlne mogą być pochłaniane przez niektóre materiały, a inne odbijane – dając w efekcie materiały o różnych kolorach.
Dowiedz się wszystkiego o falach dźwiękowych!
Czym jest refrakcja?
Czy pamiętasz, że jedną z rzeczy, która dzieje się ze światłem, gdy dociera do granicy faz, jest tzw. transmisja? Do tego zjawiska dochodzi, gdy fala po prostu się przechodzi przez materiał.
Jednak dla światła jest to możliwe tylko przy szkle przezroczystym i najczystszej wodzie.
Nawet jeśli medium nie jest całkowicie przezroczyste – lub jest dość duże – transmisja nadal może mieć miejsce. Jednak fala świetlna zwolni, a w efekcie zmieni kierunek. To proces znany jako refrakcja lub załamanie światła.
Jednym z najczęstszych przykładów refrakcji jest zjawisko załamania światła w pryzmacie szklanym. Te trójkątne obiekty oddziałują na światło w taki sposób, że fale rozpraszają się na kolory tęczy. Dzieje się tak, ponieważ za każdy kolor odpowiadają różne długości fal świetlnych. Każdy zwalnia we własnym tempie.
Lubisz ten artykuł? Oceń nas!
Loading...
