Меню Главная Случайная статья Настройки Отражение (физика) Материал из https://ru.wikipedia.org Отражение — физический процесс взаимодействия волн или частиц с поверхностью, изменение направления волнового фронта на границе двух сред с разными свойствами, в котором волновой фронт возвращается в среду, из которой он пришёл. Одновременно с отражением волн на границе раздела сред, как правило, происходит преломление волн (за исключением случаев полного внутреннего отражения). В акустике отражение является причиной эха и используется в гидролокации. В геологии оно играет важную роль в изучении сейсмических волн. Отражение наблюдается на поверхностных волнах в водоёмах. Отражение наблюдается со многими типами электромагнитных волн, не только для видимого света: отражение УКВ и радиоволн более высоких частот имеет важное значение для радиопередач и радиолокации. Даже жёсткое рентгеновское излучение и гамма-лучи могут быть отражены на малых углах к поверхности специально изготовленными зеркалами. В медицине отражение ультразвука на границах раздела тканей и органов используется при проведении УЗИ-диагностики. Содержание 1 История 2 Законы отражения. Формулы Френеля 2.1 Сдвиг Фёдорова 3 Механизм отражения 4 Виды отражения 4.1 Зеркальное отражение 4.2 Полное внутреннее отражение 4.3 Диффузное отражение света 5 Примечания 6 Ссылки История Впервые закон отражения упоминается в «Катоптрике» Евклида, датируемой примерно 300 годом до н. э. Законы отражения. Формулы Френеля Закон отражения света — устанавливает изменение направления хода светового луча в результате встречи с отражающей (зеркальной) поверхностью: падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости с нормалью к отражающей поверхности в точке падения, и эта нормаль делит угол между лучами на две равные части[1]. Широко распространённая, но менее точная формулировка «угол отражения равен углу падения» не указывает точное направление отражения луча. Тем не менее, выглядит это следующим образом: Этот закон является следствием применения принципа Ферма к отражающей поверхности и, как и все законы геометрической оптики, выводится из волновой оптики. Закон справедлив не только для идеально отражающих поверхностей, но и для границы раздела двух сред, частично отражающей свет, например, от прозрачного вещества с большим показателем преломления. В этом случае, равно как и закон преломления света, он не описывает интенсивности отражённого света. Пусть ${\displaystyle {\vec {k}}}$ лежит в плоскости чертежа. Пусть ось ${\displaystyle x}$ направлена горизонтально, ось ${\displaystyle y}$ — вертикально. Из соображений симметрии следует, что ${\displaystyle {\vec {k}}}$, ${\displaystyle {\vec {k'}}}$ и ${\displaystyle {\vec {k''}}}$ должны лежать в одной плоскости. Неполяризованный свет можно представить как сумму двух световых плоскополяризованных потоков со взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации. Выделим из падающего пучка одну из плоскополяризованных составляющих, у которой угол между ${\displaystyle {\vec {E}}}$ и плоскостью произволен. Тогда, если выбрать начальную фазу светового колебания равной нулю, то: ${\displaystyle E=E_{m}e^{i(\omega t-{\vec {k}}{\vec {r}})}=E_{m}e^{\omega t-k_{x}x-k_{y}y};}$ ${\displaystyle E'=E'_{m}e^{i(\omega 't-{\vec {k'}}{\vec {r}})}=E'_{m}e^{\omega 't-k'_{x}x-k'_{y}y+\alpha '};}$ ${\displaystyle E''=E''_{m}e^{i(\omega ''t-{\vec {k''}}{\vec {r}})}=E''_{m}e^{\omega ''t-k''_{x}x-k''_{y}y+\alpha ''}.}$ Результирующее поле в первой и второй среде равны соответственно ${\displaystyle E_{1}=E+E'=E_{m}e^{\omega t-k_{x}x-k_{y}y}+E'_{m}e^{\omega 't-k'_{x}x-k'_{y}y+\alpha '};}$ ${\displaystyle E_{2}=E''=E''_{m}e^{\omega ''t-k''_{x}x-k''_{y}y+\alpha ''}.}$ Очевидно, что тангенциальные составляющие ${\displaystyle E_{1}}$ и ${\displaystyle E_{2}}$ должны быть равны на границе раздела, то есть, при ${\displaystyle y=0.}$ Тогда: ${\displaystyle E_{m}e^{\omega t-k_{x}x-k_{y}y}+E'_{m}e^{\omega 't-k'_{x}x-k'_{y}y+\alpha '}=E''_{m}e^{\omega ''t-k''_{x}x-k''_{y}y+\alpha ''}.}$ Для того, чтобы последнее уравнение выполнялось для всех ${\displaystyle t,}$ необходимо, чтобы ${\displaystyle \omega =\omega '=\omega '',}$ а для того, чтобы оно выполнялось при всех ${\displaystyle x,}$ необходимо, чтобы: ${\displaystyle k_{x}=k'_{x}=k''_{x}\Leftrightarrow k\sin {\alpha }=k'\sin {\alpha '}=k''\sin {\alpha ''}\Leftrightarrow {\cfrac {\omega }{v_{1}}}\sin {\alpha }={\cfrac {\omega }{v_{1}}}\sin {\alpha '}={\cfrac {\omega }{v_{2}}}\sin {\alpha ''},}$ где ${\displaystyle v_{1}}$ и ${\displaystyle v_{2}}$ — скорости волн в первой и второй среде соответственно. Отсюда следует, что ${\displaystyle \alpha =\alpha '\blacksquare .}$ Сдвиг Фёдорова Сдвиг Фёдорова — явление малого (меньше длины волны) бокового смещения луча света с круговой или эллиптической поляризацией при полном внутреннем отражении. В результате смещения отражённый луч не лежит в одной плоскости с падающим лучом, как это декларирует закон отражения света геометрической оптики. Явление теоретически предсказано Ф. И. Фёдоровым в 1954 году, позже было обнаружено экспериментально. Механизм отражения