Фізика. З поглибленим вивченням фізики. Повторне видання. 9 клас. Засєкіна

§ 15. Відбиття світла. Закон відбиття світла

Ви дізнаєтесь

Як ми бачимо тіла, що не випромінюють світло
Що таке дифузне відбиття

Пригадайте

Як поширюється світло у просторі

Відбиття світла. Ви бачите джерела світла тому, що утворюване ними випромінювання потрапляє у ваші очі. Тіла, що не є джерелами світла (будинки, дерева, парти тощо) ви бачите тому, що вони відбивають світло. У цьому параграфі дослідимо явище відбиття світла.

Відбивають світло різні предмети не однаково — саме це й надає розмаїтості навколишньому світу. Предмети, що відбивають майже все світло, яке на них падає, здаються білими. Сніг, наприклад, відбиває 80-85 % світла, що на нього падає. Предмети, які поглинають майже все світло, що на них падає, здаються чорними. Предмет, що відбиває лише 10 % світла, здається зазвичай темно-сірим. Однак, дивлячись на повний Місяць, мало хто назве його темно-сірим, хоча виміри показують, що він відбиває теж 10 % сонячного світла, що на нього падає. Річ у тім, що ви бачите Місяць на тлі темного нічного неба, тому він здається вам яскравим.

Наша планета Земля, як і всі інші планети, відбиває сонячне світло. Для спостерігача, який би перебував на Місяці, наша Земля «світила» б з такою інтенсивністю, як 45 Місяців! (Мал. 109.)

Мал. 109. Спостереження Землі з поверхні Місяця

Закон відбиття світла. Окрім того, яку кількість світла відбивають предмети, ще дуже важливо знати, як саме вони його відбивають.

Для встановлення законів відбиття світла користуються спеціальним приладом — оптичним диском (мал. 110). На краях диска нанесені поділки, що дають можливість визначати величину кутів. По краю диска може рухатись освітлювач, що дає вузький промінь світла. У центрі диска закріплено плоске дзеркало.

Мал. 110. Прилад для дослідження відбиття світла

Спрямувавши світловий пучок на поверхню дзеркала, отримаємо відбитий світловий пучок. Введемо позначення кутів та визначення, які засовуються в геометричній оптиці.

Напрямок світлового пучка від освітлювача позначено променем СО.

Цей промінь називають падаючим променем.

Промінь ОК, який показує напрямок пучка світла, що відбивається, називають відбитим променем.

У точку падіння променя (точку О) проводять перпендикуляр ВО до поверхні дзеркала.

Зверніть увагу на те, що перпендикуляр ВО, падаючий промінь СО та відбитий промінь ОК лежать у площині поверхні диска.

Кут α, утворений падаючим променем СО та перпендикуляром ОВ, називають кутом падіння.

Кут β, утворений відбитим променем ОК і перпендикуляром ОВ, називають кутом відбиття.

Пересуваючи джерело світла краєм диска, можна змінювати кут падіння променя α. Вимірюваннями доведено, що при зміні кута падіння α відповідно змінюється й кут відбиття β. Якщо виміряти кут α і кут β, то можна переконатися, що ці кути є однаковими.

Встановлені закономірності й називають законом відбиття світла:

падаючий і відбитий промені, а також перпендикуляр до відбиваючої поверхні, поставлений у точку падіння променя, лежать в одній площині;
кут відбиття β дорівнює куту падіння α.

Із закону відбиття випливає дуже важливе твердження: промінь падаючий і промінь відбитий можуть мінятися місцями. Якщо падаючий промінь спрямувати в напрямку КО, то відбитий промінь піде в напрямку ОС (мал. 110, с. 69). Цю властивість називають оборотністю світлових променів.

Дзеркальне та розсіяне відбиття світла. Як же люди бачать предмети, якщо вони відбивають світло під певним кутом? Залежно від якості поверхні розрізняють дзеркальне та дифузне (розсіяне) відбиття.

Якщо пучок паралельних променів спрямувати на дзеркало або іншу гладку поверхню, то у відбитому пучку промені також будуть паралельними (мал. 111, а).

У разі відбиття світла від нерівної поверхні кожна її точка відбиває світло у «своєму» напрямку, що й приводить до розсіювання пучка світла в усіх напрямках (мал. 111, б).

Мал. 111. Відбиття світла: а — дзеркальне; б — дифузне

Важливе значення мають обидва види відбиття. Навколишні предмети ви бачите саме тому, що вони відбивають світло розсіяно (дифузно). А дивлячись на дзеркальну поверхню, ви можете бачити зображення предметів (і своє власне, звичайно).

А яке відбиття: дифузне чи дзеркальне — використовують під час музично-оптичного шоу фонтанів (мал. 112)?