g9f-3.1· Глава 3: Световые явления· ~12 мин

Распространение и отражение света

Прямолинейное распространение, закон отражения и плоское зеркало

Источники света излучают свет во все стороны, и в однородной среде свет распространяется по прямой линии. Это свойство объясняет образование тени, полутени, а также солнечных и лунных затмений. Скорость света в вакууме составляет c≈3⋅108c \approx 3 \cdot 10^{8} м/с. Падая на поверхность, свет подчиняется закону отражения: угол падения равен углу отражения (оба угла измеряются от нормали, опущенной к поверхности), падающий луч, отражённый луч и нормаль лежат в одной плоскости. В плоском зеркале изображение прямое, мнимое, равное по размеру предмету и находится от зеркала на таком же расстоянии, как и предмет.

📌Пример

Например: если свет падает на поверхность под углом 30∘30^\circ к нормали, то угол отражения тоже равен 30∘30^\circ, а угол между падающим и отражённым лучом составляет 60∘60^\circ.

Графики

Закон отражения света: угол падения равен углу отражения (α = β)
Закон отражения света: угол падения равен углу отражения (α = β)

Ключевые термины

Прямолинейное распространение света — Распространение света по прямой линии в однородной среде; объясняет образование тени и затмений.
Скорость света (c) — Скорость распространения света в вакууме, c≈3⋅108c \approx 3 \cdot 10^{8} м/с.
Нормаль — Перпендикулярная линия, опущенная к поверхности в точке падения света; углы измеряются от неё.
Закон отражения — Угол падения равен углу отражения; падающий луч, отражённый луч и нормаль лежат в одной плоскости.
Мнимое изображение — Изображение, получаемое в плоском зеркале, которое нельзя получить на экране; прямое, равное предмету по размеру.
Полутень — Частично освещённая область, возникающая за предметом при протяжённом (не точечном) источнике света.
Углы при отражении света (угол падения от нормали — θ\theta)
ВеличинаВыражение
Угол отраженияθ\theta (равен углу падения)
Угол между падающим и отражённым лучом2θ2\theta
Угол луча с самой поверхностью90∘−θ90^\circ - \theta
Поворот отражённого луча при повороте зеркала на α\alpha2α2\alpha

Все углы измеряются от нормали; угол с поверхностью дополняет угол от нормали до 90∘90^\circ.

Виды отражения и изображение в плоском зеркале
Явление / объектСвойство
Зеркальное (правильное) отражениеГладкая, полированная поверхность — лучи отражаются в одном направлении
Рассеянное отражениеШероховатая поверхность — лучи рассеиваются в разные стороны
Изображение в плоском зеркалеПрямое, мнимое, равное предмету по размеру, находится от зеркала на таком же расстоянии, как и предмет
Расстояние между предметом и изображениемВ два раза больше расстояния от предмета до зеркала

Изображение в плоском зеркале мнимое, поэтому его нельзя получить на экране.

✎Угол отражения луча, образующего с поверхностью угол 50∘50^\circ
  1. 1Дано: Луч образует с самой поверхностью зеркала угол 50∘50^\circ.
  2. 2Угол падения (от нормали): θ=90∘−50∘=40∘\theta = 90^\circ - 50^\circ = 40^\circ.
  3. 3Закон отражения: Угол отражения равен углу падения.
  4. 4Ответ: Угол отражения =40∘= 40^\circ.
✎Расстояние, пройденное светом за 0,001 с (s=c⋅ts = c \cdot t)
  1. 1Дано: c≈3⋅108c \approx 3 \cdot 10^{8} м/с, t=0,001t = 0{,}001 с.
  2. 2Формула: s=c⋅ts = c \cdot t.
  3. 3Вычисление: s=3⋅108⋅0,001=3⋅108⋅10−3=3⋅105s = 3 \cdot 10^{8} \cdot 0{,}001 = 3 \cdot 10^{8} \cdot 10^{-3} = 3 \cdot 10^{5} м.
  4. 4Ответ: s=3⋅105s = 3 \cdot 10^{5} м.
⚠️Внимание

Углы всегда измеряются от НОРМАЛИ, опущенной к поверхности. Если угол дан относительно самой поверхности, сначала дополни его до 90∘90^\circ: θ=90∘−(угол с поверхностью)\theta = 90^\circ - (\text{угол с поверхностью}).

🚫Частая ошибка

Если угол падения равен 0∘0^\circ, угол отражения — не 90∘90^\circ, а 0∘0^\circ — луч возвращается назад по тому же пути.

🚫Частая ошибка

Изображение в плоском зеркале не действительное, а мнимое; поэтому его нельзя получить на экране.

💡Заметка

Угол между падающим и отражённым лучом в два раза больше угла падения (2θ2\theta); если зеркало повернётся на α\alpha, отражённый луч повернётся на 2α2\alpha.

💡Заметка

Скорость света составляет 3⋅1083 \cdot 10^{8} м/с; 340 м/с — это скорость ЗВУКА в воздухе — не путай.

Правила

  1. 1В однородной среде свет распространяется по прямой линии (тень, затмения).
  2. 2Скорость света в вакууме c≈3⋅108c \approx 3 \cdot 10^{8} м/с.
  3. 3Закон отражения: угол падения = углу отражения (измеряются от нормали).
  4. 4Изображение в плоском зеркале: прямое, мнимое, равное предмету по размеру, находится от зеркала на таком же расстоянии, как и предмет.

Тренировка

15 лёгких · 15 средних · 15 сложных

В каждом тесте — 10 случайных вопросов

ЛёгкийСреднийСложныйМикс