Beberapa hukum fisika sulit dibayangkan tanpa menggunakan alat bantu visual. Ini tidak berlaku untuk cahaya biasa yang jatuh pada berbagai objek. Jadi, pada batas yang memisahkan dua media, terjadi perubahan arah sinar cahaya jika batas ini jauh lebih besar dari panjang gelombang. Dalam hal ini, pemantulan cahaya terjadi ketika sebagian energinya kembali ke medium pertama. Jika sebagian sinar menembus medium lain, maka sinar tersebut dibiaskan. Dalam fisika, aliran energi cahaya yang mengenai batas dua media yang berbeda disebut insiden, dan yang kembali darinya ke media pertama disebut pantulan. Susunan timbal balik dari sinar-sinar inilah yang menentukan hukum pemantulan dan pembiasan cahaya.
Persyaratan
Sudut antara sinar datang dan garis tegak lurus ke antarmuka antara dua media, dikembalikan ke titik datang fluks energi cahaya, disebut sudut datang. Ada indikator penting lainnya. Ini adalah sudut refleksi. Itu terjadi antara balok yang dipantulkan dan garis tegak lurus yang dikembalikan ke titik datangnya. kaleng ringanmerambat dalam garis lurus hanya dalam medium homogen. Media yang berbeda menyerap dan memantulkan radiasi cahaya dengan cara yang berbeda. Koefisien refleksi adalah nilai yang mencirikan reflektifitas suatu zat. Ini menunjukkan berapa banyak energi yang dibawa oleh radiasi cahaya ke permukaan medium yang dibawa oleh radiasi pantul. Koefisien ini tergantung pada sejumlah faktor, salah satu yang paling penting adalah sudut datang dan komposisi radiasi. Pemantulan total cahaya terjadi ketika jatuh pada benda atau zat dengan permukaan reflektif. Jadi, misalnya, ini terjadi ketika sinar menabrak lapisan tipis perak dan merkuri cair yang disimpan di kaca. Pemantulan total cahaya cukup umum dalam praktik.
Hukum
Hukum pemantulan dan pembiasan cahaya dirumuskan oleh Euclid pada abad ke-3 SM. SM e. Semuanya telah ditetapkan secara eksperimental dan dengan mudah dikonfirmasi oleh prinsip geometris murni Huygens. Menurutnya, setiap titik medium yang dijangkau gangguan, merupakan sumber gelombang sekunder.
Hukum pertama pemantulan cahaya: sinar datang dan sinar pantul, serta garis tegak lurus ke antarmuka antara media, dipulihkan pada titik datang berkas cahaya, terletak di bidang yang sama. Gelombang datar jatuh pada permukaan reflektif, yang permukaan gelombangnya bergaris-garis.
Hukum lain mengatakan bahwa sudut pantul cahaya sama dengan sudut datang. Hal ini karena mereka saling tegak lurussisi. Berdasarkan prinsip persamaan segitiga, maka sudut datang sama dengan sudut pantul. Dapat dengan mudah dibuktikan bahwa mereka terletak pada bidang yang sama dengan garis tegak lurus yang dikembalikan ke antarmuka antara media pada titik datang berkas. Hukum yang paling penting ini juga berlaku untuk arah sebaliknya dari cahaya. Karena reversibilitas energi, berkas yang merambat di sepanjang jalur yang dipantulkan akan dipantulkan di sepanjang jalur datang.
Sifat benda reflektif
Sebagian besar objek hanya memantulkan radiasi cahaya yang jatuh padanya. Namun, mereka bukan sumber cahaya. Benda-benda yang cukup terang terlihat sempurna dari semua sisi, karena radiasi dari permukaannya dipantulkan dan tersebar ke arah yang berbeda. Fenomena ini disebut refleksi difus (hamburan). Itu terjadi ketika cahaya mengenai permukaan yang kasar. Untuk menentukan jalur sinar yang dipantulkan dari tubuh pada titik datangnya, sebuah bidang ditarik yang menyentuh permukaan. Kemudian, sehubungan dengan itu, sudut datang sinar dan refleksi dibangun.
Refleksi Difus
Hanya karena adanya pantulan energi cahaya yang menyebar (diffuse), kami membedakan objek yang tidak mampu memancarkan cahaya. Benda apa pun akan sama sekali tidak terlihat oleh kita jika hamburan sinarnya nol.
Pemantulan energi cahaya yang menyebar tidak menyebabkan ketidaknyamanan di mata seseorang. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa tidak semua cahaya kembali ke lingkungan aslinya. Jadi dari saljusekitar 85% radiasi dipantulkan, dari kertas putih - 75%, tetapi dari velour hitam - hanya 0,5%. Ketika cahaya dipantulkan dari berbagai permukaan kasar, sinar diarahkan secara acak terhadap satu sama lain. Tergantung pada sejauh mana permukaan memantulkan sinar cahaya, mereka disebut matte atau cermin. Namun, istilah-istilah ini relatif. Permukaan yang sama dapat menjadi specular dan matte pada panjang gelombang cahaya datang yang berbeda. Permukaan yang menyebarkan sinar secara merata ke arah yang berbeda dianggap benar-benar matte. Meskipun praktis tidak ada benda seperti itu di alam, porselen tanpa glasir, salju, kertas gambar sangat dekat dengan mereka.
Refleksi cermin
Pemantulan spekuler sinar cahaya berbeda dari jenis lain dalam hal ketika berkas energi jatuh pada permukaan halus pada sudut tertentu, mereka dipantulkan dalam satu arah. Fenomena ini sudah tidak asing lagi bagi siapa saja yang pernah menggunakan cermin di bawah sinar cahaya. Dalam hal ini, itu adalah permukaan reflektif. Badan lain juga termasuk dalam kategori ini. Semua objek yang halus secara optik dapat diklasifikasikan sebagai permukaan cermin (reflektif) jika ukuran ketidakhomogenan dan ketidakteraturan pada mereka kurang dari 1 mikron (tidak melebihi panjang gelombang cahaya). Untuk semua permukaan seperti itu, hukum pemantulan cahaya berlaku.
Pemantulan cahaya dari permukaan cermin yang berbeda
Cermin dengan permukaan reflektif melengkung (cermin bulat) sering digunakan dalam teknologi. Benda-benda tersebut adalah tubuhberbentuk seperti segmen bola. Paralelisme sinar dalam kasus pemantulan cahaya dari permukaan seperti itu sangat dilanggar. Ada dua jenis cermin tersebut:
• cekung - memantulkan cahaya dari permukaan bagian dalam segmen bola, mereka disebut mengumpulkan, karena sinar paralel cahaya setelah refleksi dari mereka dikumpulkan pada satu titik;
• cembung - memantulkan cahaya dari permukaan luar, sedangkan sinar sejajar dihamburkan ke samping, itulah sebabnya cermin cembung disebut hamburan.
Pilihan untuk memantulkan sinar cahaya
Sinar yang datang hampir sejajar dengan permukaan hanya menyentuhnya sedikit, kemudian dipantulkan dengan sudut yang sangat tumpul. Kemudian berlanjut pada lintasan yang sangat rendah, sedekat mungkin dengan permukaan. Sebuah balok yang jatuh hampir vertikal dipantulkan dengan sudut lancip. Dalam hal ini, arah sinar yang sudah dipantulkan akan dekat dengan jalur sinar datang, yang sepenuhnya konsisten dengan hukum fisika.
Pembiasan cahaya
Pemantulan berkaitan erat dengan fenomena optik geometris lainnya, seperti pembiasan dan pemantulan internal total. Seringkali, cahaya melewati batas antara dua media. Pembiasan cahaya adalah perubahan arah radiasi optik. Itu terjadi ketika berpindah dari satu media ke media lainnya. Pembiasan cahaya memiliki dua pola:
• sinar yang melewati batas antara media terletak pada bidang yang melewati bidang tegak lurus permukaan dan sinar datang;
•sudut datang dan bias saling berhubungan.
Pembiasan selalu disertai dengan pemantulan cahaya. Jumlah energi sinar yang dipantulkan dan dibiaskan sama dengan energi sinar datang. Intensitas relatif mereka tergantung pada polarisasi cahaya dalam berkas datang dan sudut datang. Struktur banyak perangkat optik didasarkan pada hukum pembiasan cahaya.
