Refleksion og brydning
Lys stråler kan ændre retning, når de reflekteres en overflade, der flytter fra et gennemsigtigt medium til et andet, eller rejse gennem et medium, hvis sammensætning er under konstant forandring. Refleksionsloven siger, at ved refleksion fra en glat overflade er vinklen på den reflekterede stråle lig med vinklen på den indfaldende stråle. (Ved konvention måles alle vinkler i geometrisk optik i forhold til det normale til overfladen—det vil sige en linje vinkelret på overfladen.,) Den reflekterede stråle er altid i det plan, der er defineret af den indfaldende stråle og den normale til overfladen. Refleksionsloven kan bruges til at forstå billederne produceret af fly og buede spejle. I modsætning til spejle er de fleste naturlige overflader ru på omfanget af lysets bølgelængde, og som følge heraf reflekteres parallelle indfaldende lysstråler i mange forskellige retninger eller diffust. Diffus refleksion er ansvarlig for evnen til at se de fleste belyste overflader fra enhver position—stråler når øjnene efter at have reflekteret hver del af overfladen.,
Når lys, der rejser i et gennemsigtigt medium, støder på en grænse med et andet gennemsigtigt medium (f. eks., en del af lyset reflekteres, og en del overføres til det andet medium. Når det transmitterede lys bevæger sig ind i det andet medium, ændrer det sin kørselsretning; det vil sige, det brydes. Loven af refraktion, også kendt som Snell ‘ s lov beskriver forholdet mellem den indfaldsvinkel (θ1) og brydningsvinklen (θ2), målt med hensyn til den normale (“vinkelret linje”) til overfladen, i matematiske termer: n1 synd θ1 = n2 synd, θ2, hvor n1 og n2 er indekset for brydning af det første og det andet medie, hhv., Brydningsindekset for ethvert medium er en dimensionsløs konstant lig med forholdet mellem lysets hastighed i et vakuum og dets hastighed i dette medium.
© MinutePhysics (En Britannica Udgivelse Partner)Se alle videoer til denne artikel
Ved definition, indekset for brydning for et vakuum, der er præcis 1., Fordi lysets hastighed i ethvert gennemsigtigt medium altid er mindre end lysets hastighed i et vakuum, er brydningsindekserne for alle medier større end et, med indekser for typiske gennemsigtige materialer mellem et og to. For eksempel er indekset for brydning af luft ved standardbetingelser 1.0003, vand er 1,33, og glas er omkring 1,5.
de grundlæggende træk ved brydning er let afledt af Snells lov. Mængden af bøjning af en lysstråle, når den krydser en grænse mellem to medier, dikteres af forskellen i de to brydningsindeks., Når lyset passerer ind i et tættere medium, bøjes strålen mod det normale. Omvendt bøjes lys, der kommer skråt ud af et tættere medium, væk fra det normale. I det særlige tilfælde, hvor den indfaldende stråle er vinkelret på grænsen (det vil sige lig med det normale), er der ingen ændring i lysets retning, når den kommer ind i det andet medium.
Snells lov regulerer billeddannelsesegenskaberne for linser. Lysstråler, der passerer gennem en linse, er bøjet på begge overflader af linsen. Med korrekt design af overfladernes krumninger kan forskellige fokuseringseffekter realiseres., For eksempel kan stråler, der oprindeligt afviger fra en punktkilde af lys, omdirigeres af en linse for at konvergere på et punkt i rummet og danne et fokuseret billede. Optikken i det menneskelige øje er centreret omkring fokuseringsegenskaberne af hornhinden og den krystallinske linse. Lysstråler fra fjerne genstande passerer gennem disse to komponenter og er fokuseret på et skarpt billede på den lysfølsomme nethinden. Andre optiske billeddannelsessystemer spænder fra enkle enkeltlinse-applikationer, såsom Forstørrelsesglas, brilleglas og kontaktlinse, til komplekse konfigurationer af flere linser., Det er ikke usædvanligt, at et moderne kamera har et halvt dusin eller flere separate linseelementer, valgt til at producere specifikke forstørrelser, minimere lystab via uønskede refleksioner og minimere billedforvrængning forårsaget af linseafvigelser.
