Конспект урока: Закон отражения света. Построение изображения в зеркалах

Законы зеркального и диффузного отражения света

Мы видим окружающие нас предметы благодаря тому, что они отражают падающий на них свет.
 

Закон отражения света был сформулирован ещё в Древней Греции. Для вывода данного закона воспользуемся оптическим диском со шкалой для определения углов (рис. 1).

Рис. 1. Измерение углов падения и отражения

На диске установлено зеркало MN, расположенное перпендикулярно прямой ОС. Используем в качестве источника света лазерную указку, дающую узкий параллельный пучок света.

Направим пучок света вдоль плоскости диска в его центр. Такой пучок света называется падающим, на рисунке он изображён в виде луча АО. Отражённый от зеркала луч будет соответствовать лучу ОВ.

В нашем примере плоскость падения совпадает с плоскостью оптического диска. Луч ОВ также лежит в плоскости диска, следовательно, падающий и отражённый луч, а также перпендикуляр к поверхности зеркала, проведённый в точке падения луча, лежат в одной плоскости — плоскости падения.

Глядя на рисунок 1, можно сделать вывод, что угол падения равен углу отражения: 

$\alpha =\beta$. 

При изменении угла падения данное утверждение останется верным.

Перенаправим луч света от указки так, чтобы его направление соответствовало лучу ВО. Мы увидим, что отражённый луч соответствует лучу ОА. Данное свойство получило название принципа обратимости световых лучей: если выходящий из точки А луч после отражения в зеркале О проходит через точку В, то луч, выходящий из точки В, при отражении в зеркале О пройдёт через точку А.

Рис. 2. Ход лучей при зеркальном и диффузном отражении

Небольшая часть света при отражении от плоского зеркала распространяется в произвольных направлениях. Если энергия этой части света мала по сравнению с энергией части света, подчиняющейся закону отражения света, данным явлением пренебрегают.

Явление отражения света от поверхности в произвольных направлениях называется диффузным (рассеянным) отражением (рис. 2).

Наглядным примером диффузного отражения является лунная дорожка на глади воды в ясную ночь. Большинство окружающих нас тел отражает свет диффузно, именно благодаря этому мы видим именно их, а не отражения других предметов как в случае с плоским зеркалом.

Итоги

• Угол между лучом падения и перпендикуляром к плоскости зеркала, проведённым в точке падения луча, называется углом падения $\alpha$.
• Угол между отражённым лучом и перпендикуляром к плоскости зеркала, проведённым в точке падения луча, называется углом отражения $\beta$.
• Закон отражения света от зеркальной поверхности: угол падения луча равен углу отражения, при этом падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости: $\alpha =\beta$.
• Закон идеального диффузного отражения (закон Ламберта): в случае идеального диффузного отражения от плоской поверхности свет отражается во всех направлениях равномерно.
• Большинство окружающих нас тел мы видим потому, что они отражают свет диффузно, а не зеркально.