"Введение в естественно-научные предметы", Гуревич А.Е., Исаев Д.А., Понтак Л.С.
Отражение света — это изменение направления светового луча при встрече с поверхностью, после которого свет возвращается в прежнюю среду. Благодаря этому мы видим предметы в зеркале и можем направлять свет с помощью отражающих поверхностей. Чтобы описать отражение, на рисунке проводят падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр к поверхности в месте встречи. Угол отражения всегда равен углу падения, и оба угла измеряют от перпендикуляра.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Световой луч — это модель, показывающая направление распространения света. На рисунке его изображают прямой линией со стрелкой. Такая модель помогает показать путь света и выполнять построения, не изображая сам свет целиком.
Отражение света — изменение направления распространения света при встрече с поверхностью, при котором свет возвращается в прежнюю среду. Например, луч может отразиться от зеркала и пойти в другую сторону. Это понятие нужно, чтобы объяснять, как свет меняет путь у поверхности.
Падающий луч показывает направление света до встречи с поверхностью, а отражённый луч — направление после встречи. На схеме место, где луч достигает поверхности, называют точкой падения. Эти обозначения позволяют проследить путь света до и после отражения.
Угол падения — угол между падающим лучом и перпендикуляром к поверхности в точке падения. Угол отражения — угол между отражённым лучом и тем же перпендикуляром. Их нужно различать, чтобы верно применять правило отражения и не путать угол с углом к самой поверхности.
В однородной среде, то есть там, где её свойства не меняются от места к месту, свет распространяется по прямой. Поэтому путь света удобно изображать лучом: стрелка показывает, куда он движется. Если бы каждый раз пришлось изображать сам свет, рисунок был бы сложнее и менее понятен. Луч оставляет только нужную для построения информацию — направление.
Когда свет достигает границы сред или поверхности, его путь может измениться. Если свет возвращается в ту среду, откуда пришёл, это называют отражением. Поверхность направляет свет обратно, но не обязательно туда же, откуда он пришёл. Поэтому на рисунке нужно отдельно показать участок пути до встречи и участок после неё.
Чтобы сравнить направления лучей, в точке, где падающий луч встречает поверхность, проводят перпендикуляр. Это прямая, которая образует с поверхностью прямой угол, то есть угол 90°. Если поверхность наклонена, перпендикуляр тоже будет наклонён, но всегда останется к ней под прямым углом. Он служит общей точкой отсчёта для обоих углов.
При отражении угол отражения равен углу падения. Оба угла измеряют между лучом и перпендикуляром, потому что именно так можно сравнить направления лучей относительно поверхности. Если измерять от самой поверхности, получатся дополнительные до 90° углы, и их равенство не будет верным. Например, если угол падения равен 30°, то и угол отражения равен 30°.
Падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр лежат в одной плоскости. Представь лист бумаги: если на нём начертить поверхность, перпендикуляр и падающий луч, отражённый луч тоже можно начертить на этом листе. Это правило не позволяет произвольно уводить отражённый луч в сторону. Чтобы построить его, нужно расположить его симметрично падающему относительно перпендикуляра: углы с обеих сторон будут одинаковыми.
| Что рассматриваем | Как определить или построить | Главное правило |
|---|---|---|
| Падающий луч | Показать линией со стрелкой путь света к поверхности. | Стрелка направлена к точке падения. |
| Отражённый луч | Провести линию от точки падения в сторону, куда уходит свет. | Угол с перпендикуляром равен углу падения. |
| Перпендикуляр к поверхности в точке падения | Провести через точку падения прямую под углом 90° к поверхности. | Он задаёт направление, от которого измеряют оба угла. |
| Угол падения | Найти угол между падающим лучом и перпендикуляром. | Измеряется от перпендикуляра. |
| Угол отражения | Найти угол между отражённым лучом и перпендикуляром. | Измеряется от перпендикуляра. |
| Соотношение углов при отражении | Сравнить угол падения с углом отражения. | Угол отражения равен углу падения. |
Пользуйся таблицей как порядком действий: сначала найди точку падения и проведи перпендикуляр, затем определи угол падения. После этого примени равенство углов и построй отражённый луч. Проверяй, что оба луча и перпендикуляр можно изобразить в одной плоскости.
Задача 1. Угол падения луча на плоское зеркало равен 30°. Определите угол отражения. Сначала уточним, от чего измерен данный угол: по условию это угол между падающим лучом и перпендикуляром к зеркалу. Для такого угла действует закон отражения.
Ответ: 30°. Здесь не требуется вычитать угол из 90°, потому что в условии уже дан угол падения, а не угол между лучом и поверхностью.
Задача 2. Луч падает на зеркало под углом 20° к его поверхности. Найдите угол падения и угол отражения. Данный угол отсчитан от зеркала, а по определению угол падения отсчитывают от перпендикуляра. Между поверхностью и перпендикуляром 90°, поэтому сначала нужно найти угол между лучом и перпендикуляром.
Ответ: угол падения — 70°, угол отражения — 70°. Проверка: углы 20° и 70° в сумме дают 90°, как и должны углы между лучом и поверхностью и между лучом и перпендикуляром.
Задача 3. Луч падает на плоское зеркало под углом 40° к перпендикуляру. Постройте отражённый луч и определите угол между падающим и отражённым лучами. Для построения сначала обозначают место встречи луча с зеркалом. Затем перпендикуляр становится осью, относительно которой располагают отражённый луч.
Ответ: отражённый луч строят симметрично падающему, а угол между лучами равен 80°. Складываем углы, потому что перпендикуляр проходит между двумя лучами и разделяет угол между ними на две равные части.
Первая ошибка — измерять угол падения от поверхности. Так делают, потому что луч и поверхность на рисунке заметны сразу, а перпендикуляр ещё нужно провести. Проверь себя: угол падения должен иметь вершину в точке падения и лежать между лучом и перпендикуляром.
Вторая ошибка — считать, что угол отражения измеряют от поверхности, а угол падения — от перпендикуляра. Причина обычно в том, что два угла называют по-разному, хотя отсчёт у них одинаковый. Проверь оба угла на схеме: каждый должен быть образован лучом и одним и тем же перпендикуляром.
Третья ошибка — полагать, что угол отражения всегда равен углу между лучом и поверхностью. Путаница возникает, если забыть, что закон отражения сравнивает углы с перпендикуляром. Для проверки найди угол луча с поверхностью и угол луча с перпендикуляром: вместе они составляют 90°.
Четвёртая ошибка — направлять отражённый луч куда угодно. Так может показаться, если на рисунке ещё не отмечены перпендикуляр и угол падения. Проверь построение: все три линии должны лежать в одной плоскости, а углы падающего и отражённого лучей с перпендикуляром должны быть равны.
Для изучения отражения полезно знать, что в однородной среде свет распространяется по прямой. Также понадобятся понятия прямого угла и перпендикуляра: без них нельзя правильно провести линию отсчёта и определить углы. Эти знания помогают читать схемы и выполнять построения.
Закон отражения пригодится при изучении плоских зеркал и построении изображений в них. Он также помогает понять, как отражающие поверхности направляют свет в оптических приборах. Умение строить лучи позволяет проследить, куда пойдёт свет после встречи с поверхностью.
Почему углы падения и отражения измеряют от перпендикуляра?
Перпендикуляр задаёт точное направление, относительно которого можно сравнить падение и отражение лучей. Если измерять углы от поверхности, их значения будут другими. Поэтому оба угла по правилу измеряют от перпендикуляра.
Чему равен угол отражения, если угол падения равен 45°?
Угол отражения равен углу падения. Значит, он тоже равен 45°.
Как найти угол падения, если известен угол между лучом и поверхностью?
Угол падения отсчитывают не от поверхности, а от перпендикуляра к ней. Угол между поверхностью и перпендикуляром равен 90°, поэтому из 90° нужно вычесть известный угол.
В какой плоскости находятся падающий и отражённый лучи?
Падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр к поверхности в точке падения находятся в одной плоскости. Это правило помогает правильно строить отражённый луч.
Как построить отражённый луч на рисунке?
Проведите в точке падения перпендикуляр к поверхности. Затем постройте отражённый луч по другую сторону перпендикуляра так, чтобы он образовал с ним такой же угол, как падающий луч.
Отражение света
