Πώς λειτουργεί ο προβληματισμός στη Φυσική

Στη φυσική, η αντανάκλαση ορίζεται ως η αλλαγή στην κατεύθυνση ενός κύματος στην διεπιφάνεια μεταξύ δύο διαφορετικών μέσων, αναπηδώντας το κύμα πίσω στο αρχικό μέσο. Ένα κοινό παράδειγμα αντανάκλασης αντανακλά το φως από έναν καθρέφτη ή μια πισίνα με νερό, αλλά ο προβληματισμός επηρεάζει άλλους τύπους κυμάτων δίπλα στο φως. Τα κύματα του νερού, τα ηχητικά κύματα, τα κύματα σωματιδίων και τα σεισμικά κύματα μπορεί επίσης να αντικατοπτρίζονται.

Ο νόμος του προβληματισμού συνήθως εξηγείται από την άποψη μιας ακτίνας φωτός που χτυπά έναν καθρέφτη, αλλά ισχύει για άλλους τύπους κυμάτων επισης. Σύμφωνα με τον νόμο της αντανάκλασης, μια ακτίνα προσπίπτουσας προσκρούει σε μια επιφάνεια σε μια συγκεκριμένη γωνία σε σχέση με την "κανονική" (γραμμή κάθετη στην επιφάνεια του καθρέφτη).

Η γωνία ανάκλασης είναι η γωνία μεταξύ της ανακλώμενης ακτίνας και της κανονικής και είναι ίση σε μέγεθος με τη γωνία πρόσπτωσης, αλλά βρίσκεται στην αντίθετη πλευρά του κανονικού. Η γωνία πρόσπτωσης και η γωνία αντανάκλασης βρίσκονται στο ίδιο επίπεδο. Ο νόμος του προβληματισμού μπορεί να προκύψει από τις εξισώσεις Fresnel.

instagram viewer

Ο νόμος του προβληματισμού χρησιμοποιείται στη φυσική για να προσδιορίσει τη θέση μιας εικόνας που αντικατοπτρίζεται σε έναν καθρέφτη. Μια συνέπεια του νόμου είναι ότι αν βλέπετε ένα πρόσωπο (ή άλλο πλάσμα) μέσα από έναν καθρέφτη και βλέπετε τα μάτια του, γνωρίζετε από τον τρόπο που σκέφτεται ότι μπορεί να δει τα μάτια σας.

Ο νόμος της αντανάκλασης λειτουργεί για τις κατοπτρικές επιφάνειες, που σημαίνει επιφάνειες που είναι λαμπερές ή καθρέπτες. Η ορατή αντανάκλαση από μια επίπεδη επιφάνεια σχηματίζει καθρέφτες μάγγες, οι οποίες φαίνεται να αντιστρέφονται από αριστερά προς τα δεξιά. Η ορατή ανάκλαση από τις καμπύλες επιφάνειες μπορεί να μεγεθυνθεί ή να απομακρυνθεί, ανάλογα με το αν η επιφάνεια είναι σφαιρική ή παραβολική.

Τα κύματα μπορούν επίσης να χτυπήσουν μη στιλπνές επιφάνειες, οι οποίες παράγουν διάχυτες αντανακλάσεις. Σε διάχυτη ανάκλαση, το φως είναι διάσπαρτο σε πολλαπλές κατευθύνσεις λόγω των μικροσκοπικών ανωμαλιών στην επιφάνεια του μέσου. Δεν σχηματίζεται μια καθαρή εικόνα.

Εάν δύο καθρέφτες είναι τοποθετημένοι ο ένας προς τον άλλο και παράλληλοι μεταξύ τους, σχηματίζονται άπειρες εικόνες κατά μήκος της ευθείας γραμμής. Εάν σχηματιστεί ένα τετράγωνο με τέσσερις καθρέπτες πρόσωπο με πρόσωπο, οι άπειρες εικόνες φαίνονται να διευθετούνται μέσα σε ένα αεροπλάνο. Στην πραγματικότητα, οι εικόνες δεν είναι πραγματικά απεριόριστες, διότι οι μικροσκοπικές ατέλειες στην επιφάνεια του καθρέφτη τελικά διαδίδουν και σβήνουν την εικόνα.

Σε αντανακλαστικό, το φως επιστρέφει προς την κατεύθυνση από την οποία προήλθε. Ένας απλός τρόπος για να φτιαχτεί ένας αντανακλαστήρας είναι να σχηματίσει έναν γωνιακό ανακλαστήρα, με τρεις καθρέφτες να είναι αμοιβαίως κάθετοι μεταξύ τους. Ο δεύτερος καθρέφτης παράγει μια εικόνα που είναι αντίστροφη από την πρώτη. Ο τρίτος καθρέπτης δημιουργεί ένα αντίστροφο της εικόνας από τον δεύτερο καθρέφτη, επιστρέφοντάς το στην αρχική του διάταξη. Το tapetum lucidum σε μερικά ζωικά μάτια ενεργεί ως ένας αντανακλαστήρας (π.χ. σε γάτες), βελτιώνοντας τη νυχτερινή του όραση.

Η σύνθετη ανάκλαση συζεύξεων συμβαίνει όταν το φως αντανακλά ακριβώς στην κατεύθυνση από την οποία προήλθε (όπως στην αντανάκλαση), αλλά και το κύμα και η κατεύθυνση αντιστρέφονται. Αυτό συμβαίνει σε μη γραμμική οπτική. Οι ανακλαστήρες σύζευξης μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να απομακρύνουν τις ανωμαλίες αντανακλώντας μια δέσμη και περνώντας την αντανάκλαση πίσω από τα οπτικά εκτροπής.

Η αντανάκλαση των ηχητικών κυμάτων αποτελεί θεμελιώδη αρχή στην ακουστική. Ο προβληματισμός είναι κάπως διαφορετικός από τον ήχο. Εάν ένα διαμήκες ηχητικό κύμα χτυπά μια επίπεδη επιφάνεια, ο ανακλώμενος ήχος είναι συνεπής εάν το μέγεθος της ανακλώσας επιφάνειας είναι μεγάλο σε σύγκριση στο μήκος κύματος του ήχου.

Η φύση του υλικού έχει σημασία καθώς και οι διαστάσεις του. Τα πορώδη υλικά μπορούν να απορροφήσουν την ηχητική ενέργεια, ενώ τα ακατέργαστα υλικά (σε σχέση με το μήκος κύματος) μπορεί να διασκορπίσουν τον ήχο σε πολλές κατευθύνσεις. Οι αρχές χρησιμοποιούνται για να δημιουργήσουν ανόικο δωμάτια, φράγματα θορύβου και αίθουσες συναυλιών. Το Sonar βασίζεται επίσης στην αντανάκλαση του ήχου.

Οι σεισμολόγοι μελετούν σεισμικά κύματα, τα οποία είναι κύματα που μπορεί να προκληθούν από εκρήξεις ή σεισμοί. Τα επίπεδα στη Γη αντικατοπτρίζουν αυτά τα κύματα, βοηθώντας τους επιστήμονες να κατανοήσουν τη δομή της Γης, να εντοπίσουν την πηγή των κυμάτων και να εντοπίσουν πολύτιμους πόρους.

Τα ρεύματα σωματιδίων μπορεί να αντανακλώνται ως κύματα. Για παράδειγμα, νετρόνιο η αντανάκλαση των ατόμων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη χαρτογράφηση της εσωτερικής δομής. Η αντανάκλαση των νετρονίων χρησιμοποιείται επίσης σε πυρηνικά όπλα και αντιδραστήρες.

instagram story viewer