Atspindys – apibrėžimas: bangų ir šviesos dėsnis bei veidrodinis atspindys

Atspindys – tai bangos krypties pasikeitimas prie dviejų skirtingų terpių ribos, kai dalis bangos energijos grįžta atgal į tą terpę, iš kurios banga atėjo. Atspindys gali vykti su įvairiomis bangomis: dažniausiai sutinkami šviesos, garso ir vandens bangų atspindžiai. Atspindžio pobūdis priklauso nuo bangos ilgio, atskirų terpių savybių (pvz., akustinio ar optinio atsparumo) ir paviršiaus lygumo.

Veidrodinis (speculiarus) ir difuzinis atspindys

Veidrodinis (speculiarus) atspindys – kai bangos atsimuša į lygų, gerai poliruotą paviršių ir atsispindi tokiu būdu, kad visi spinduliai iš einančios krypties susitelkia į vieną išeinančią kryptį. Tokį atspindį matome, pavyzdžiui, veidrodžiuose ar blizgiuose metalų paviršiuose: atsispindinti šviesa suteikia aiškų atvaizdą.

Difuzinis (sklaidytasis) atspindys – kai paviršius yra grubus, spinduliai atsispindi įvairiomis kryptimis, todėl nesusidaro aiškus atvaizdas. Daugelis kasdienių paviršių (popierius, dažytas siena) skleidžia tokią šviesą, todėl juos matome iš įvairių pusių.

Atspindžio dėsnis (veidrodinis atspindys)

Veidrodinio atspindžio fiziškai svarbiausias teiginys yra atspindžio dėsnis: kritimo kampas yra lygus atspindžio kampui. Kampai matuojami ne pagal paviršių, o pagal į paviršių statmenąją liniją – vadinamąją normalę. Paaiškinta kitaip: spindulys, einantis prie paviršiaus, sudaro kampą su norma (kritimo kampas θ_i), o atsispindintis spindulys sudaro kampą su norma (atspindžio kampas θ_r); tuomet θ_i = θ_r.

Diagramose šie kampai dažnai žymimi θ_i ir θ_r. Pavyzdžiui, spindulys ateina iš taško P, susitinka su veidrodžiu taške O ir atsispindi į tašką Q – kampai, kuriuos sudaro įeinantis ir išeinantis spinduliai su norma, yra lygūs. Žemiau esančios matematinės žymės ir paveikslėliai iliustruoja kampus (originaliose diagramose pažymėti kaip θ i {\displaystyle \theta _{i}} $\"{\\displaystyle$ ir θ r {\displaystyle \theta _{r}}) $\"{\\displaystyle$ ).

Fizikinis paaiškinimas ir papildomos savybės

Atspindys vyksta dėl bangos reakcijos į staigią sąlygos pasikeitimą (pvz., optinio arba akustinio impedanso neatitikimą) tarp dviejų terpių.
Šviesos atveju dalis energijos gali būti perduota į antrą terpę (perstojimas), o dalis – atsispindi. Santykis priklauso nuo santykinio polinkio (refrakcijos indeksų) ir kritimo kampo.
Kai šviesa atsispindi nuo optiškai tankesnės terpės, gali įvykti fazės poslinkis π (pusės bangos ilgio poslinkis); kai atspindys vyksta nuo optiškai retesnės terpės – fazės poslinkio nebūna. Panašios fazinės permainos gali įvykti akustinėse ar mechaninėse bangose.
Ypatingas atvejis – visiškas vidinis atspindys: kai banga eina iš tankesnės į retesnę terpę ir kritimo kampas yra didesnis už tam tikrą kritinį kampą, visa banga atsispindi atgal (tai taikoma, pavyzdžiui, optiniams pluoštams).

Pavyzdžiai ir taikymai

Garso atspindys: aidai ir akustika patalpose – kambario formavimas bei paviršių savybės lemia garso pasiskirstymą.
Vandens bangos: bangos atsispindi nuo krantų, molų ar plokščių kliūčių; bangos kampas taikosi pagal tą patį principą.
Šviesa: veidrodžiai, optiniai prietaisai (spinduliuotės valdymas), lazerių sistemose naudojami atspindžiai, taip pat optinių pluoštų veikimas remiasi sąvokomis apie perstojimą ir vidinį atspindį.

Santrauka

Atspindys yra universali bangų savybė, kai dalis bangos grįžta į pradinę terpę dėl savybių pasikeitimo tarp terpių. Veidrodinis atspindys apibrėžiamas atspindžio dėsniu: kritimo kampas lygus atspindžio kampui, o kampai matuojami pagal normalę (statmeną paviršiui). Priklausomai nuo paviršiaus lygumo ir terpių savybių, atspindys gali būti speculiarus arba difuzinis, o taip pat gali lydėti fazės pasikeitimas ar visiškas vidinis atspindys.

Pamąstymai apie smėlį ir vandenį

Diagrama, rodanti veidrodinį atspindį

Klausimai ir atsakymai

Klausimas: Kas yra atspindys?

A: Atspindys - tai bangos krypties pasikeitimas ties dviejų skirtingų terpių riba, kai banga grįžta atgal į tą terpę, iš kurios atėjo.

K.: Kokie yra keli įprasti atspindžio pavyzdžiai?

A: Dažniausi atspindžio pavyzdžiai yra šviesos, garso ir vandens bangos.

K: Kas yra veidrodinis atspindys?

A: Spektrinis atspindys - tai veidrodinis šviesos atspindys nuo paviršiaus, kai šviesa iš vienos įeinančios krypties atsispindi į vieną išeinančią kryptį.

K: Kaip veikia atspindžio dėsnis?

A: Atspindžio dėsnis teigia, kad kai šviesa atsispindi nuo objekto, abu kampai (kritimo kampas ir atspindžio kampas) turi būti lygūs.

K: Kokius daiktus žmonės daro, norėdami panaudoti atspindžius?

A: Žmonės gamina daugybę dalykų, kad panaudotų atspindžius, įskaitant atspindinčius teleskopus, radarus, sonarus, lidarus ir šviesos atšvaitus ant objektų, kuriuos jie nori matyti.