Одбивање (физика)

Одбивање е промена во насока на бранот на интерфејс помеѓу две различни медиуми , така што бранот се враќа во медиумот од каде што потекнува. Чести примери вклучуваат одраз на светлина, звук и водни бранови. Законот за одбивање вели дека за спекуларниот одраз на аголот на бранот на кој има површина еднаква со таа на аголот на која таа се одбива . Огледалата имаат спекуларниот одраз .

Во акустиката , одбивањето предизвикува одеци и се користи во хидролокатор. Во областа на геологијата , важно е за студијата на сеизмичките бранови . Одбивањето е забележано со површински бранови во водни тела. Одбивањето е забележано со многу видови на електромагнетни бранови , покрај видливата светлина. Одраз на VHF и повисоки честоти е важно за радио пренос и за радар. Дури и тешки Х- зраци и гама-зраци може да се одрази на плитки агли со специјални " пасат " огледала ..

Одбивање од светлина

Двојно одбивање.Сонцето се одбива во водата,потоа во рачката.

Поларизација при одбивање на пирамида.

Поларизација при одбивање на стакло.

Одбивањето на светлината е или спектакуларно (огледало -како) или дифузно ( задржување на енергија , но губи на сликата ), во зависност од природата на интерфејс. Во спекуларниот одраз на фазата на рефлектирани бранови зависи од изборот на потеклото на координати, но во однос на фазата помеѓу s и p (ТЕ и ТМ) поларизација е утврдена од страна на својствата на медиумите и на интерфејсот меѓу нив.^[1]

Огледалото обезбедува повеќе заеднички модели за спекуларниот светлински одраз , и обично се состои од стакло на состојбата со метален слој каде одразот всушност се случува . Одбивањето е подобрено во метали за сузбивање на бран ширење надвор од нивната кожна длабочина. Одбивањето , исто така, се јавува на површината на транспарентен медиум, како што се водата или стаклото.

Со издадената замислена линија низ точката O нормална на огледалото , позната како нормала, може да се мери упадниот агол, θi и аголот на размислување, θr . Законот на размислување вели дека θi = θr , или со други зборови, упадниот агол е еднаков на аголот на одразот.

Всушност, одбивањето на светлината може да се случи кога светлината патува од еден медиум на даден показател на прекршување на медиум со различен показател на прекршување. Во најопшт случај , одреден дел од светлината се рефлектира од интерфејсот , а остатокот се прекршува . Решавање на Максвеловите равенки за светлински зраци овозможува изведување на равенките на Френсел , која може да се користи за да се предвиди колку од светлина се рефлектира , и колку е рефлектирана во дадена ситуација . Ова е аналогно на импеданса, Несогласување на патот во електрично коло предизвикува одраз на сигнали. Вкупната внатрешна рефлексија на светлината од погуста средина се случува ако упадниот агол е над критичниот агол.

Вкупната внатрешна рефлексија се користи како средство за фокусирање бранови кои не можат ефикасно да се одразат со заеднички средства. Х-зраци, телескопи се изградени , преку создавање на конвергенција "тунел" за бранови. Како бранови комуницираат при ниски агли со површината на овој тунел тие се одразуваат кон точка на фокус ( или кон друга интеракција со површина од тунелот, на крајот се насочени кон детекторот во фокус). Конвенционалниот рефлектор ќе биде бескорисен како Х-зраците , едноставно ќе помине низ наменетиот фар.

Кога светлината се одбива од една погуста материја (со поголем показател на прекршување ) од надворешната средина , тоа се подложува на поларитетот на инверзија. Спротивно на тоа, помалку густа , понизок показател на прекршување материјал ќе ја рефлектираат светлината во фаза. Ова е важен принцип во областа на тенката оптика .

Спекуларниот одраз формира слики. Одраз од рамна површина претставува огледало на сликата , кои се чини дека ќе се укине од лево кон десно , бидејќи не може да се спореди сликата што ја гледаме на она што ние ќе видиме дали ќе се ротира во позиција на сликата. Спекуларниот одраз на крива површина формира слика која може да се зголемува или намалува ; криви огледала имаат оптичка моќност. Таквите огледала може да имаат површини кои се сферни или параболични .

Закони за одбивање

Ако одбивната површина е многу лесна, одбивањето на светлината, која се јавува се нарекува спекуларна или редовна рефлексија. Законите на одбивање се следниве:

Зраци на инцидентот, се гледаат зраци нормално на површината на одбивање на местото на упадот во иста рамнина.
Аголот на зраци на инцидентата прави да е нормален односно еднаков на аголот кој прави нормални на него.
Рефлектираните зраци и ray инцидент се на спротивни страни од нормалата.

Овие три закони може да се изведат од Френеловите равенки.

Механизам

Во класичната електродинамика, светлина се смета како електромагнетен бран, која е опишана од страна на Максвеловите равенки. Инцидентот на светловите бранови врз материјал предизвикуваат мали осцилации на поларизација на поединечни атоми (или осцилација на електрони, на метали), со што секоја честичка може да зрачи мал бран во сите правци, како дипол антена. Сите овие бранови додадени на спекуларниот одраз и прекршување, според принципот на Хајгенс-Френсел.

Во случај на диелектрици, како што е стаклото, електричното поле на светлина делува на електроните во материјалот, се движат електроните и генерираат полиња за да станат нови радијатори. Прекршеното светло во стакло е комбинација на напред зрачење на електроните и светлината инцидент. Одбиената светлина е комбинација на назад зрачење на сите електрони.

Во металите, електроните без обврзувачки енергија се нарекуваат слободни електрони. Кога овие електрони осцилираат со инцидентот светлина, фазна разлика помеѓу нивното поле на зрачење и на терен инцидентот е π (180 °), па напред зрачењето откажува инцидент на светлина, и назад зрачење е само рефлексија на светлината.

Интеракција-светлосна разлика во однос на фотони е тема на квантната електродинамика, и е опишана во детали од страна на Ричард Фајнман во популарната книга QED: На чудна теорија на светлината и материјата.

Дифузно одбивање

Кога светлината паѓа на површината на една (не-метални) материја таа одбиена надвор во сите правци се должи на повеќе рефлексии од микроскопски неправилности во внатрешноста на материјалот (на пример, жито граници на поликристални материјал, или на границите од органска материја мобилен или влакна ) и од страна на нејзината површина, и ако тоа е грубо. Така,сликата не е формирана. Ова се нарекува дифузно одбивање. Точниот облик на рефлексија зависи од структурата на материјалот. Еден заеднички модел за дифузна рефлексија е Ламбертовото одбивање, во која на светлина се рефлектира со еднакви светлости (во фотометрија) или зрачења (во radiometry) во сите правци, како што е дефинирано од страна на косинус законот на Ламберт.

Светлината испратена до нашите очи од страна на повеќето од објектите што ги гледаме е поради дифузна рефлексија од нивната површина, така што ова е нашиот примарен механизам на физичко набљудување.^[2]

Ретро одбивање

Некои површини подложат на ретро одбивање. Во структурата на овие површини е таква светлина што е вратена во насока од каде што доаѓа.

Кога летаат над облаците осветлени од сончева светлина регионот виден околу сенката на авионот ќе се појави посветол, и сличен ефект може да се види од роса на трева. Ова делумно ретроодбивање е создадено од страна на прекршување на својства на површина,криви капки и рефлексивни својства на задната страна на капките.

Некои животни 'ретината дејствуваат како ретро одбивање,ова ја подобрува ефикасноста на животните за ноќно гледање. Бидејќи леќите на нивните очи ги менуваат реципрочно патиштата на влезните и излезни светлини,ефектот е дека на очите дејствуваат како силно ретро одбивање, понекогаш се гледа во текот на ноќта при одење во шуми со фенерче.

Едноставно ретро одбивањете може да се направи со ставање на три обични огледала заемно нормални еден на друг (агол рефлектор). Сликата произведена е инверзна на една произведена од само едно огледало.На површината може да се направи делумно ретро одбивање со депонирање на слој од ситни рефракциони сфери на неа, или преку создавање на мали пирамидални структури. И во двата случаи предизвикува внатрешна рефлексија на светлината да се рефлектира назад од каде што потекнува. Ова се користи за да се направи сообраќајна сигнализација и автомобилски регистарски таблички ја рефлектираат светлината претежно назад во правецот од каде што доаѓа.

Повеќе одбивања

Кога светлината се одбива од огледало, се појавува една слика. Две огледала поставени точно лице во лице даваат изглед на бесконечен број на слики по права линија. На повеќе слики кои се наоѓаат помеѓу две огледала, кои седат во еден агол на едните и другите во текот на еден круг. Центарот на кругот што се наоѓа на имагинарниот пресек на огледалата. На плоштадот на четири огледала поставени лице в лице ќе даде изглед на бесконечен број на слики наредени во далечина.Повеќе слики се гледаат помеѓу четири ретровизори на монтажна пирамида, во кој секој пар огледала се одбиваат агли едни спрема други,кои се наоѓаат во повеќе од една сфера. Ако основата на пирамидата е во правоаголна форма, сликите се шират во текот на дел од тор.^[3]

Комплекс на конјугирано одбивање

Во овој процес (што е исто така познат како фаза на конјугација), светлото се одбива точно назад во правецот од каде што доаѓа како резултат на нелинеарен оптички процес. Не само во насока на светлината се намалува, но вистинските странични бранови се обратни.Конјугат рефлектор може да се користи за отстранување на аберации од зрак и тоа како одраз и потоа полагање на размислување преку аберации на оптика по вторпат.

Други видови на одбивање

Неутрон одбивање

Материјали кои рефлектираат неутрони, на пример, берилиум, се користи во јадрени реактори и јадрено оружје. Во физички и биолошки науки, одразот на неутрони надвор од атоми во рамките на материјалите, најчесто се користи за да се утврди внатрешната структура на материјалот.

Звучни одбивања

Кога еден надолжен звучен бран во рамна површина, звукот се рефлектира на кохерентен начин, под услов димензијата на рефлективна површина да е поголема во однос на брановата должина на звук. Имајте на ум дека разбирлив звук има многу широк честотен опсег (од 20 до околу 17000 Hz), а со тоа и многу широк спектар на бранови должини (од околу 20 mm до 17 м). Како резултат на тоа, целокупната природа на рефлексија варира во зависност од текстура и структура на површината. На пример, порозни материјали ќе апсорбираат некои енергии, и груби материјали (каде груба е во однос на брановата должина) имаат тенденција да размислуваат во многу насоки, да растеруваат енергија, наместо да го одразуваат тоа кохерентно. Ова води во полето на архитектурната акустика, бидејќи природата на овие рефлексии е од клучно значење за аудитивни чувства на простор. Во теоријата на надворешно ублажување на бучавата, рефлексивни големини,блага површина од концептот на бучава бариера преку покривање на некои звук во спротивна насока.

Сеизмички одбивања

Сеизмичките бранови произведени од земјотреси или други извори (како што се експлозии) може да се гледаат од слоевите на Земјата. Студијата на длабоките рефлексии на бранови предизвикани од земјотреси е дозволено да се утврди на слоевита структура на Земјата. Поплитки рефлексии се користат во одразот на сеизмологијата да студираат на Земјината кора, генерално, а особени се изгледите за нафта и природен гас депозит.

Наводи

↑ Lekner, John (1987). Theory of Reflection, of Electromagnetic and Particle Waves. Springer. ISBN 9789024734184.
↑ Mandelstam, L.I. (1926). „Light Scattering by Inhomogeneous Media“. Zh. Russ. Fiz-Khim. Ova. 58: 381.
↑ I. Moreno (2010). „Output irradiance of tapered lightpipes“ (PDF). JOSA A. 27 (9): 1985. Bibcode:2010JOSAA..27.1985M. doi:10.1364/JOSAA.27.001985. Архивирано од изворникот (PDF) на 2012-03-31. Посетено на 2015-12-29.

Надворешни врски

Acoustic reflection Архивирано на 4 јануари 2019 г.
Animations demonstrating optical reflection by QED
Simulation on Laws of Reflection of Sound By Amrita University

[1] Lekner, John (1987). Theory of Reflection, of Electromagnetic and Particle Waves. Springer. ISBN 9789024734184.

[y-2] Mandelstam, L.I. (1926). „Light Scattering by Inhomogeneous Media“. Zh. Russ. Fiz-Khim. Ova. 58: 381.

[3] I. Moreno (2010). „Output irradiance of tapered lightpipes“ (PDF). JOSA A. 27 (9): 1985. Bibcode:2010JOSAA..27.1985M. doi:10.1364/JOSAA.27.001985. Архивирано од изворникот (PDF) на 2012-03-31. Посетено на 2015-12-29.

[1]

[2]

[3]