Марат Ка - Свет

Угол отражения – это угол между отражённым от поверхности лучом и этим же перпендикуляром.

Справедливость этого закона легко проверить: попробуйте в тёмной комнате направить на зеркало, висящее на стене, луч фонарика, но не прямо, а под определённым углом. Вы увидите, как он под тем же углом отразится от зеркала. Точно так же свет отражается от любой другой поверхности.

1.15 Свойства различных поверхностей

Окружающие нас предметы могут быть сделаны из необработанного дерева, блестящего металла, грубого камня или мягкой шерсти. Если вы завяжете себе глаза, то на ощупь всегда сможете отличить бумажную коробку от капота автомобиля, потому что у них разная фактура. Как и наши пальцы, световые лучи «различают» все эти поверхности и по-разному отражаются от них.

Давайте сравним белый автомобиль и стену дома, выкрашенную белой краской. Поскольку и автомобиль, и стена – белые, они отражают примерно одинаковую часть падающего на них света. Но выглядят при этом совсем не одинаково.

У машины поверхность глянцевая и блестящая, а у стены – матовая. В начищенном крыле автомобиля мы можем рассмотреть отражения солнца, облаков, предметов вокруг, в то время как на стене дома мы ничего подобного не увидим. Таким образом, световые лучи ведут себя по-разному в зависимости от фактуры предметов.

1.16 Зеркальное отражение

Чтобы лучше понять, почему так происходит, давайте посмотрим, как ведут себя лучи, соприкасаясь с поверхностью автомобиля. Отражённые лучи попадают в наш глаз таким же упорядоченным параллельным потоком, как и падающие. Это происходит потому, что поверхность гладкая. Все лучи падают на неё под одинаковыми углами и под теми же углами отражаются, вызывая блеск и блики. Такое отражение называется зеркальным.

1.17 Диффузное отражение

Совсем по-другому взаимодействует со светом шероховатая поверхность. Стена имеет неровности, каждый луч из светового потока образует с ней угол своей величины, а свет отражается от неё в разных направлениях. Такое отражение называется диффузным или рассеянным.

Неровная поверхность всегда рассеивает свет, поэтому очертания шероховатых предметов и градации светотени кажутся нам мягкими, размытыми. Блики в данном случае не образуются.

Теперь понятно, почему в нашем примере две белые поверхности выглядели настолько разными. Крыло автомобиля было достаточно гладким, а стена – шероховатой.

1.18 Прозрачные материалы

Совершенно иначе ведут себя те материалы, которые больше света пропускают, чем поглощают или отражают. Лучи практически беспрепятственно проходят через них и попадают в наш глаз. Благодаря этому мы видим не только сами прозрачные предметы, но и то, что расположено за ними.

На самом деле одни материалы более прозрачны, чем другие. Так, через стекло предметы видны лучше, чем через пластик или ткань.

1.19 Преломление света

Переходя из одной прозрачной среды в другую, луч, так или иначе, меняет своё направление. Примером этого явления может служить карандаш в стакане с водой. Мы точно знаем, что карандаш прямой, но видим, как он «ломается», входя в слой воды. Такой обман зрения возникает потому, что происходит преломление света.

Преломлением света называется изменение его направления при переходе из одной прозрачной среды в другую – из воздуха в воду, из воды в стекло. Это происходит потому, что скорость распространения световых волн в разных средах различна. В воздухе она больше, в воде меньше, а в стекле совсем маленькая.

Согласно закону преломления света, падающий луч, преломлённый луч и перпендикуляр к границе двух сред в точке падения луча лежат в одной плоскости.

1.20 Прохождение света через стекло

Проходя сквозь стекло, луч света преломляется дважды. Первый раз это происходит при входе в стекло, а второй – при выходе из него. При этом луч остаётся параллельным своему первоначальному направлению, лишь немного смещаясь. И чем стекло толще, тем это смещение больше.

Обычно так происходит, когда солнце светит в окно. Но почему же, рассматривая дома и людей за окном, мы не замечаем изменений в их расположении и форме? Дело в том, что оконное стекло достаточно тонкое, и лучи света, проходя сквозь него, смещаются незначительно.

1.21 Направленное и диффузное пропускание света

Прозрачные среды и материалы обладают различными свойствами. Через стекло мы видим чёткие контуры предметов, а через пластинки слюды – размытые, поскольку то, как материал пропускает свет, зависит от его строения.

Если материал имеет однородную структуру, то весь световой поток преломляется на определённый угол и проходит через него, не теряя упорядоченности. Именно так ведёт себя стекло. Оно обладает свойством направленного пропускания света.

Если же материал не однороден, то в нём световые лучи беспорядочно меняют своё направление. Ткани и слюда диффузно пропускают свет.

Сквозь прозрачные материалы отчётливо видны предметы. Материалы, которые свет рассеивают, делают очертания объектов плохо различимыми. Их часто используют в осветительных приборах. Например, в изготовлении абажуров. Свет лампы может быть слишком ярким и слепящим – абажур делает его более комфортным.

Свою степень прозрачности имеет даже атмосфера Земли, и она может меняться при разной погоде. В ясный день мы прекрасно видим солнце, облака и самолёты в небе, а в дождь или туман всё кажется размытым. Кроме того, в городе, где воздух сильно загрязнён, дома имеют менее чёткие очертания, чем за городом.

Преломлением света называется изменение его направления при переходе из одной прозрачной среды в другую – из воздуха в воду, из воды в стекло. Это происходит потому, что скорость распространения световых волн в разных средах различна. В воздухе она больше, в воде меньше, а в стекле совсем маленькая.

1.22 Поглощённый свет

Теперь поговорим о предметах, которые большую часть света поглощают. Такой свет мы больше не видим. Он, в отличие от отражённого и пропущенного света, не участвует в создании изображения. Но, как уже было сказано выше, ни один материал не может полностью поглотить, пропустить или отразить свет.

Мы живём не в идеальном мире, и найти абсолютно чёрный предмет невозможно, хотя разглядеть чёрную кошку в тёмной комнате всё равно очень непросто.

1.23 Быстро убывающий свет

Когда мы хотим вдеть нитку в игольное ушко или прочесть книгу, то обычно подносим эти предметы ближе к источнику света. Вблизи лампы света больше. Мы учитываем это на уровне интуиции. Однако зная некоторые законы физики, можно вычислить освещённость поверхности в зависимости от её удалённости от источника света.