Veidrodinis Vaizdas: Šviesos Atspindys Ir Refrakcija

{h1}

Veidrodinis vaizdas yra šviesos spindulių, atitraukiančių nuo atspindinčio paviršiaus, rezultatas. Atspindys ir refrakcija yra du pagrindiniai geometrinės optikos aspektai.

Žmonės, žvelgdami į veidrodį, už stiklo mato savęs vaizdą. Šis vaizdas susidaro dėl šviesos spindulių, susidūrusių su blizgančiu paviršiumi ir atšokančiu arba atspindinčiu, sukuriančiu „veidrodinį vaizdą“. Žmonės paprastai mano, kad atspindys yra atvirkštinis iš kairės į dešinę; tačiau tai klaidinga nuomonė. Jei žiūrite į šiaurę ir žiūrite tiesiai į veidrodį, rytinė jūsų veido pusė vis tiek yra rytinėje vaizdo pusėje, ir tas pats pasakytina apie vakarinę pusę. Veidrodis neviršija vaizdo į kairę į dešinę; tai apverčia jį atgal į priekį. Pvz., Jei esate nukreiptas į šiaurę, jūsų atspindys nukreiptas į pietus.

Šviesos spindulių atspindys yra vienas iš pagrindinių geometrinės optikos aspektų; kita yra refrakcija arba šviesos spindulių lenkimas. Geometrinė optika yra viena iš dviejų plačių optikos klasių, sričių, kuri „susijusi su šviesos sklidimu per skaidrias laikmenas“, teigia Richardas Fitzpatrickas, Teksaso universiteto Austine fizikos profesorius, dėstomo kurso paskaitose. Elektromagnetizmas ir optika. (Kita klasė yra fizinė optika.)

Geometrinė optika

Geometrinė optika traktuoja šviesą kaip nuolatinius spindulius (o ne bangas ar daleles), kurie juda per skaidrią terpę pagal tris įstatymus. Pirmasis įstatymas teigia, kad šviesos spinduliai tiesiomis linijomis juda per panašią skaidrią terpę. Antrame teigiama, kad kai šviesos spindulys susiduria su lygiu, blizgančiu (arba laidžiu) paviršiumi, pavyzdžiui, veidrodžiu, spindulys atsimuša nuo to paviršiaus. Trečiasis įstatymas reglamentuoja, kaip šviesos spinduliai elgiasi, kai jie praeina tarp dviejų skirtingų terpių, tokių kaip oras ir vanduo. Pavyzdžiui, pažvelgus į šaukštą vandens stiklinėje, panardinta šaukšto dalis atrodo kitoje vietoje, nei tikėtasi. Taip nutinka todėl, kad šviesos spinduliai keičia kryptį, kai jie pereina iš vienos skaidrios medžiagos (oro) į kitą (vandens).

Seras Isaacas Newtonas padėjo geometrinės optikos pagrindus savo klasikiniame 1704 m. Kūrinyje „Opticks“. Jo aprašyti principai iki šiol naudojami akiniams, teleskopams, mikroskopams, akiniams ir fotoaparatų objektyvams kurti.

Atspindinčiame teleskope šviesa atsitrenkia į pirminį veidrodį ir atsimuša į antrinį veidrodį, kuris nukreipia šviesą į okuliaro lęšį.

Atspindinčiame teleskope šviesa atsitrenkia į pirminį veidrodį ir atsimuša į antrinį veidrodį, kuris nukreipia šviesą į okuliaro lęšį.

Kreditas: Virdžinijos Sandraugos universitetas

Atspindys

Iš plokščių paviršių atspindžiai yra gana lengvai suprantami. Atrodo, kad atspindys yra toks pat atstumas nuo veidrodžio „kitos pusės“, kaip žiūrovo akys nuo veidrodžio. Be to, kai šviesa atsispindi nuo veidrodžio, ji atsimuša tuo pačiu kampu priešinga kryptimi, nuo kurios smogė. Pvz., Jei šviesa atsitrenks į plokščią arba „plokštuminį veidrodį“ 30 laipsnių kampu iš kairės, ji pasisuks 30 laipsnių kampu į dešinę.

Tačiau, jei veidrodžio paviršius yra lenktas, atspindžio kampai skirtinguose paviršiaus taškuose skiriasi. Dažniausiai optiniuose įrenginiuose naudojamas išlenktas paviršius yra sferinis veidrodis. Jei veidrodis yra išgaubtas arba išlenktas į išorę, jis atspindės platesnę sritį, kurioje vaizdai bus mažesni ir tolimesni nei vaizdai iš plokščio veidrodžio. Šie veidrodžiai dažnai naudojami išoriniams automobilių galinio vaizdo veidrodžiams ir parduotuvėse stebint didelius plotus.

Jei paviršius įgaubtas arba išlenktas į vidų, šviesos nuotolio grupė iš tolimo šaltinio atsispindi atgal į vieną vietą, vadinamą židinio tašku. Paprastai tai sukuria didinamąjį efektą, tokį, kokį mato makiažo veidrodis. Veidrodžio kreivio spindulys lemia jo padidinimo koeficientą ir židinio nuotolį.

Niutonas panaudojo įgaubtą sferinį veidrodį savo atspindinčiam teleskopui - dizainui, kuris vis dar populiarus astronomų mėgėjų dėl savo paprastumo, mažų kainų ir aukšto vaizdo kokybės.

Niutono atspindinčiame teleskope šviesos spinduliai iš tolimų objektų, kurie iš esmės yra lygiagretūs (nes jie ateina iš taip toli), trenkia į įgaubtą pagrindinį veidrodį tuo pačiu kampu. Tada spinduliai atsispindi atgal per teleskopo vamzdelį link židinio. Tačiau prieš pasiekdami židinio tašką, jie smogia į antrinį plokščią veidrodį, pakreiptą 45 laipsnių kampu. Antrinis veidrodis nukreipia šviesą pro skylę vamzdžio šone. Tada okuliaro objektyvas sufokusuoja šviesą. Taip gaunamas padidintas vaizdas. Taip pat vaizdas atrodo daug ryškesnis nei plika akimi, nes veidrodis surenka ir sukoncentruoja šviesą.

Sferinio veidrodžio forma turi įtakos atspindėtam vaizdui. Šviesa, sklindanti prie veidrodžio krašto, nefokusuoja toje pačioje vietoje kaip ir arčiau centro esanti šviesa. Tai lemia vadinamąją sferinę aberaciją. Šis reiškinys dažnai ištaisomas naudojant lęšių derinį arba didelių teleskopų atveju - naudojant parabolinius veidrodžius, suformuotus kaip suapvalinti kūgiai, nukreipiantys visą šviesą nuo šaltinio į vieną tašką.

A

„Lenktas“ šaukštas vandens stiklinėje yra refrakcijos pavyzdys.

Kreditas: „Crok Photography Shutterstock“

Refrakcija

Refrakcija yra šviesos spindulių lenkimas. Paprastai šviesa juda tiesia linija ir keičia kryptį bei greitį, kai pereina iš vienos skaidrios terpės į kitą, pavyzdžiui, iš oro į stiklą.

Vakuume šviesos greitis, žymimas „c“, yra pastovus. Tačiau kai šviesa susiduria su permatoma medžiaga, ji sulėtėja. Medžiagos šviesos sulėtėjimo laipsnis vadinamas medžiagos lūžio rodikliu, žymimu „n“. Remiantis Physics.info, apytikslės n įprastų medžiagų n vertės yra:

  • Vakuumas = 1 (pagal apibrėžimą)
  • Oras = 1.0003 (esant standartinei temperatūrai ir slėgiui)
  • Vanduo = 1,33 (esant 68 laipsnių Farenheito arba 20 laipsnių Celsijaus)
  • Soda-kalkių vainiko stiklas = 1,51
  • Safyras = 1,77
  • 71 proc. Švino titnago stiklas = 1,89
  • Kubinis cirkonis = 2,17
  • Deimantas = 2,42

Šie skaičiai reiškia, kad šviesos greitis vandenyje yra 1,33 karto lėtesnis, o deimante - 2,42 karto lėtesnis nei vakuume.

Kai šviesa praeina iš mažesnio n regiono, pavyzdžiui, oro, per paviršių į aukštesnio n sritį, pavyzdžiui, stiklo, šviesa keičia kryptį. Tai reiškia, kad jo kelias yra arčiau paviršiaus statmenos arba "normalios". Kai šviesa pereina iš aukštesnio n regiono į mažesnio n sritį, ji pasislenka „normalia“ kryptimi. Būtent dėl ​​to panardinta šaukšto dalis į vandens stiklinę atrodo sulenkiama, kai įdedate jį į vandenį.

Dėmesys

Objektyve su išlenktu paviršiumi lygiagretūs spinduliai lenkiasi skirtingais kampais, atsižvelgiant į paviršiaus, kur spinduliai patenka į objektyvą, kampą. Lygiagretūs spinduliai, patenkantys į išgaubtą lęšį, susilieja taške, kitoje objektyvo pusėje. Kai lygiagretūs spinduliai patenka į įgaubtą lęšį, jie skiriasi ar išsisklaido kitoje lęšio pusėje. Teigiama, kad jie turi „virtualų židinio tašką“ toje vietoje, kur skirtingi spinduliai galėtų susitikti, jei jie būtų ištiesti atgal į artimiausią objektyvo pusę.

Objektyvus taip pat galima formuoti išgaubtu arba įgaubtu cilindriniu paviršiumi, kuris atitinkamai padidins arba sumažins vaizdą tik viena kryptimi. Šie lęšiai dažnai derinami su rutulio pavidalu, kad būtų sukurtas torinis ar rutulinis cilindro lęšis. Toks lęšis yra panašus į vidinio vamzdelio paviršių, t. Y. Turi daugiau kreivumo viena kryptimi nei kita.

Ši forma dažniausiai naudojama akiniuose, siekiant ištaisyti astigmatizmą - būklę, dėl kurios neryškus matymas atsiranda dėl netaisyklingos ragenos formos, aiškaus akies priekinio gaubto ar kartais akies viduje esančio lęšio kreivumo. Amerikos optometrijos asociacija. Jei laikysite šių akinių porą nuo veido ir žiūrėsite pro vieną objektyvą, kai suksitės, dėl astigmatinio lęšio vaizdas pasikeis.

Tačiau geometrinė optika neapima visų optikos sričių. Fizinė optika apima tokias temas kaip difrakcija, poliarizacija, trukdžiai ir įvairių rūšių išsibarstymas. Kvantinė optika atspindi fotonų elgseną ir savybes, įskaitant spontaninę emisiją, stimuliuotą emisiją (lazerių principas) ir bangų / dalelių dvilypumą.

Jimas Lucasas yra laisvai samdomas rašytojas ir redaktorius, kurio specializacija yra fizika, astronomija ir inžinerija. Jis yra generalinis direktorius „Lucas Technologies“.

Papildomi resursai

Elektromagnetizmas ir optika: įvadinis kursas (Richardas Fitzpatrickas, Teksaso universitetas, Ostinas)


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Kaip Veikia Elastingumas
Kaip Veikia Elastingumas

„Neįmanoma“ Poza: Mokslininkai Matuoja Atomų Energiją Reakcijų Metu
„Neįmanoma“ Poza: Mokslininkai Matuoja Atomų Energiją Reakcijų Metu

Mokslas Naujienos


Nuotraukos: 8 Šalčiausios Vietos Žemėje
Nuotraukos: 8 Šalčiausios Vietos Žemėje

Didžiuliai Urvo Lokiai: Kada Ir Kodėl Jie Dingo
Didžiuliai Urvo Lokiai: Kada Ir Kodėl Jie Dingo

Johno Mayerio Neatidėliotina Chirurgija: Kaip Dažnai Pasireiškia Apendicitas?
Johno Mayerio Neatidėliotina Chirurgija: Kaip Dažnai Pasireiškia Apendicitas?

Žemės Drebėjimai Sukrėtė Islandijos Ugnikalnį, Nes Jis Pasikartoja Su Magma
Žemės Drebėjimai Sukrėtė Islandijos Ugnikalnį, Nes Jis Pasikartoja Su Magma

„Shark By Satellite“: „Hammerhead“ „Fintastic“ Kelionė Stebima
„Shark By Satellite“: „Hammerhead“ „Fintastic“ Kelionė Stebima


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com