Kako deluje odsev v fiziki

Opredelitev odseva v fiziki

Tara Moore/Getty Images

V fiziki je refleksija definirana kot sprememba smeri valovne fronte na vmesniku med dvema različnima medijema, pri čemer se valovna fronta odbija nazaj v prvotni medij. Pogost primer odboja je odbita svetloba od ogledala ali mirujočega vodnega bazena, vendar odboj vpliva na druge vrste valov poleg svetlobe. Odbijejo se lahko tudi vodni valovi, zvočni valovi, valovi delcev in seizmični valovi.

Zakon odseva

Todd Helmenstine, sciencenotes.org

Zakon odboja običajno razložimo z žarkom svetlobe, ki zadene ogledalo, vendar velja za druge vrste valov prav tako. V skladu z zakonom odboja vpadni žarek zadene površino pod določenim kotom glede na 'normalno' (črta pravokotno na površino zrcala ).

Odbojni kot je kot med odbitim žarkom in normalo in je po velikosti enak vpadnemu kotu, le da je na nasprotni strani normale. Vpadni in odbojni kot ležita v isti ravnini. Zakon odboja lahko izpeljemo iz Fresnelovih enačb.

Zakon odboja se v fiziki uporablja za določitev lokacije slike, ki se odseva v ogledalu. Ena od posledic zakona je, da če gledate osebo (ali drugo bitje) skozi ogledalo in lahko vidite njegove oči, iz načina delovanja odseva veste, da lahko vidi tudi vaše oči.

Vrste odsevov

Ken Hermann/Getty Images

Zakon odboja deluje za zrcalne površine, kar pomeni površine, ki so sijoče ali zrcalne. Zrcalni odboj od ravne površine tvori zrcalne čarovnike, ki se zdijo obrnjeni od leve proti desni. Zrcalni odboj od ukrivljenih površin je lahko povečan ali zmanjšan, odvisno od tega, ali je površina sferična ali parabolična.

Razpršeni odboji

Valovi lahko zadenejo tudi nesvetleče površine, kar povzroči razpršene odseve. Pri difuznem odboju je svetloba razpršena v več smereh zaradi drobnih nepravilnosti na površini medija. Jasna slika se ne oblikuje.

Neskončni odsevi

Če dve ogledali postavimo drug proti drugemu in vzporedno, nastanejo vzdolž ravne črte neskončne slike. Če se oblikuje kvadrat s štirimi ogledali, ki so obrnjena drug proti drugemu, se zdi, da so neskončne slike urejene znotraj letala . V resnici slike niso resnično neskončne, ker se drobne nepopolnosti na zrcalni površini sčasoma razširijo in ugasnejo sliko.

Retrorefleksija

Pri retrorefleksiji se svetloba vrne v smeri, iz katere je prišla. Preprost način izdelave odsevnika je izdelava kotnega reflektorja s tremi ogledali, ki so obrnjena pravokotno drug na drugega. Drugo zrcalo ustvari sliko, ki je obratna od prvega. Tretje zrcalo naredi obratno sliko iz drugega zrcala in jo vrne v prvotno konfiguracijo. Tapetum lucidum v nekaterih živalskih očeh deluje kot retroreflektor (npr. pri mačkah), kar izboljša njihov nočni vid.

Kompleksna konjugirana refleksija ali fazna konjugacija

Do kompleksnega konjugiranega odboja pride, ko se svetloba odbije nazaj točno v smeri, od koder je prišla (kot pri retrorefleksiji), vendar sta valovna fronta in smer obrnjeni. To se zgodi v nelinearni optiki. Konjugirani reflektorji se lahko uporabljajo za odstranjevanje aberacij z odbijanjem žarka in vračanjem odboja nazaj skozi aberacijsko optiko.

Nevtronski, zvočni in seizmični odboji

Monty Rakusen/Getty Images

Odboji se pojavljajo v več vrstah valov. Odboj svetlobe se ne zgodi samo znotraj vidnega spektra ampak vseskozi elektromagnetni spekter . Uporablja se VHF odboj za radijski prenos . Gama žarki in tudi rentgenski žarki se lahko odbijajo, čeprav je narava 'zrcala' drugačna kot pri vidni svetlobi.

Odboj zvočnih valov je temeljni princip akustike. Odsev se nekoliko razlikuje od zvoka. Če vzdolžni zvočni val zadene ravno površino, je odbiti zvok koherenten, če je velikost odbojne površine velika v primerjavi na valovno dolžino zvoka.

Pomembna je narava materiala in njegove dimenzije. Porozni materiali lahko absorbirajo zvočno energijo, medtem ko lahko grobi materiali (glede na valovno dolžino) razpršijo zvok v več smereh. Principi se uporabljajo za izdelavo brezhrupnih prostorov, protihrupnih ograj in koncertnih dvoran. Tudi sonar temelji na odboju zvoka.

Seizmologi preučujejo seizmične valove, ki so valovi, ki jih lahko povzročijo eksplozije oz potresi . Plasti na Zemlji odbijajo te valove, kar znanstvenikom pomaga razumeti strukturo Zemlje, natančno določiti vir valov in identificirati dragocene vire.

Tokovi delcev se lahko odbijajo kot valovi. na primer nevtron odboj od atomov se lahko uporabi za preslikavo notranje strukture. Odboj nevtronov se uporablja tudi v jedrskem orožju in reaktorjih.