reflectie en breking
lichtstralen veranderen van richting wanneer zij van een oppervlak reflecteren, van het ene transparante medium naar het andere gaan of door een medium reizen waarvan de samenstelling voortdurend verandert. De wet van reflectie stelt dat, bij reflectie van een glad oppervlak, de hoek van de gereflecteerde straal gelijk is aan de hoek van de invallende straal. (Bij overeenkomst worden alle hoeken in geometrische optica gemeten ten opzichte van de normaalwaarde aan het oppervlak—dat wil zeggen, aan een lijn loodrecht op het oppervlak.,) De gereflecteerde straal is altijd in het vlak gedefinieerd door de invallende straal en de normale naar het oppervlak. De wet van reflectie kan worden gebruikt om de beelden te begrijpen die door vlakke en gebogen spiegels worden geproduceerd. In tegenstelling tot spiegels, zijn de meeste natuurlijke oppervlakken ruw op de schaal van de golflengte van licht, en, als gevolg daarvan, parallelle invallende lichtstralen worden gereflecteerd in vele verschillende richtingen, of diffuus. Diffuse reflectie is verantwoordelijk voor het vermogen om de meeste verlichte oppervlakken te zien vanaf elke positie—stralen bereiken de ogen na reflecteren uit elk deel van het oppervlak.,
wanneer licht dat in een transparant medium reist een grens met een tweede transparant medium tegenkomt (bijv.,, lucht en glas), wordt een deel van het licht gereflecteerd en wordt een deel overgebracht naar het tweede medium. Als het uitgezonden licht naar het tweede medium beweegt, verandert het zijn rijrichting; dat wil zeggen, het wordt gebroken. De wet van de breking, ook bekend als de wet van Snell, beschrijft de relatie tussen de invalshoek (θ1) en de brekingshoek (θ2), gemeten ten opzichte van de normale (“loodrechte lijn”) op het oppervlak, in wiskundige termen: n1 sin θ1 = N2 sin θ2, waarbij n1 en n2 de brekingsindex van respectievelijk het eerste en tweede medium zijn., De brekingsindex voor elk medium is een dimensieloze constante gelijk aan de verhouding van de lichtsnelheid in een vacuüm tot de snelheid in dat medium.
© MinutePhysics (een Britannica Publishing Partner)Zie alle video ‘ s voor dit artikel
per definitie is de brekingsindex voor een vacuüm precies 1., Omdat de lichtsnelheid in een transparant medium altijd lager is dan de lichtsnelheid in een vacuüm, zijn de brekingsindices van alle media groter dan één, met indices voor typische transparante materialen tussen één en twee. Bijvoorbeeld, de brekingsindex van lucht bij standaardomstandigheden is 1.0003, water is 1,33, en glas is ongeveer 1,5.
de basiskenmerken van breking zijn gemakkelijk afgeleid van de wet van Snell. De hoeveelheid buigen van een lichtstraal als het een grens tussen twee media overschrijdt wordt gedicteerd door het verschil in de twee indices van breking., Wanneer licht overgaat in een dichter medium, wordt de straal gebogen in de richting van de normale. Omgekeerd wordt het licht dat schuin uit een dichter medium tevoorschijn komt, weggebogen van het normale. In het speciale geval waarin de invallende bundel loodrecht op de grens staat (dat wil zeggen gelijk aan de normale), is er geen verandering in de richting van het licht als het het tweede medium binnenkomt.
De Wet van Snell regelt de beeldvormende eigenschappen van lenzen. Lichtstralen die door een lens gaan, worden op beide oppervlakken van de lens gebogen. Met het juiste ontwerp van de krommingen van de oppervlakken kunnen verschillende focuseffecten worden gerealiseerd., Bijvoorbeeld, kunnen de stralen die aanvankelijk van een puntbron van licht afwijken door een lens worden omgeleid om op een punt in ruimte samen te komen, die een geconcentreerd beeld vormen. De optica van het menselijk oog is gecentreerd rond de focuseigenschappen van het hoornvlies en de kristallijne lens. Lichtstralen van verre objecten passeren deze twee componenten en worden gefocust op een scherp beeld op het lichtgevoelige netvlies. Andere optische beeldvormingssystemen variëren van eenvoudige toepassingen met één lens, zoals het vergrootglas, het brilglas en de contactlens, tot complexe configuraties van meerdere lenzen., Het is niet ongebruikelijk dat een moderne camera een half dozijn of meer afzonderlijke lenselementen heeft, gekozen om specifieke vergrotingen te produceren, lichtverliezen via ongewenste reflecties te minimaliseren en beeldvervorming door lensafwijkingen te minimaliseren.
