ЗАКОН ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА

Отраженный и падающий лучи лежат в плоскости,содержащей перпендикуляр к отражающей поверхности в точке падения, и угол падения равен углу отражения.

Объяснение ЗАКОНУ ОТРАЖЕНИЯ можно найти и в теории корпускул, и в теории волн. Если свет - поток частиц, то они отскакивают от поверхности зеркала, подобно упругим мячикам. Если же свет- волна, то разные ее участки достигают поверхности в разное время; значит, источники вторичных волн, лежащие на этой поверхности, «включаются» не одновременно. Первой начинает излучать точка зеркала, куда волна попала раньше всего. Чем дальше от данной точки вторичный источник, тем позже он испустит волну и тем меньше расстояние, на которое вторичная волна успеет убежать.

К середине 17 столетия о световых лучах уже было известно, что они прямолинейны, при пересечении не влияют друг на друга, подчиняются законам отражения и преломления. Оставалась главная загадка: что же такое свет, как он распространяется?

Итальянский ученый, Франческо Мария Гримальди ( ). Наблюдая тени, которые отбрасывают разные предметы, освещенные через маленькое отверстие, ученый заметил, что свет не всегда распространяется прямолинейно. Он может изменять направление и огибать препятствия. Англичане Роберт Бойль в 1663г. и Роберт Гук в 1665г. обнаружили феномен, называемый теперь кольцами Ньютона. Они возникают, если на плоскую стеклянную пластину поместить слабую собирающую линзу: вокруг точки контакта образуются светлые и темные кольца, окрашенные в разные цвета. Р. Гук выдвинул смелую гипотезу: свет – очень быстрые колебания. Они распространяются от светящегося тела с одинаковой скоростью по разным направлениям в особой упругой среде – мировом эфире.

Дальнейшее развитие идеи о волновой природе света связано с именем нидерландского ученого Христиана Гюйгенса ( ). Он превратил гипотезу Гука в полноценную теорию. Гюйгенс на основе этой идеи объяснил процесс распространения света, явления отражения и преломления, сформулировал принцип построения световых волн, испускаемых светящимся телом. Согласно принципу Гюйгенса, если в какой-то точке пространства происходит колебание эфира, то она становится источником волны, сферически разбегающейся во все стороны. Гюйгенс использовал свой принцип для описания явлений отражения и преломления света.

О прямолинейном распространении световых лучей люди узнали еще в глубокой древности, наблюдая за тенями от предметов. Возможно, и само понятие прямой линии возникло на основе таких наблюдений. Форма тени повторяет форму препятствия, и, когда видимые размеры источника света достаточно малы (точечный источник), тень имеет резкие границы. Если же источник протяженный, границы тени размываются, появляется полутень – область между светом и полной тенью, куда попадают лучи не от всего источника и освещают ее слабее.

Закон, описывающий отражение света был известен еще Евклиду и Архимеду. А во II веке Клавдий Птолемей проверил закон отражения экспериментально: Он обнаружил, что угол между падающим лучом и перпендикуляром к поверхности плоского зеркала (угол падения А) равен углу между этим перпендикуляром и отраженным лучом (углу отражения В), т.е. А=В. В современных учебниках к этой формулировке сделано единственное уточнение: оба луча, отраженный и падающий лежат в одной плоскости, содержащей перпендикуляр к отражающей поверхности в точке падения, и угол падения равен углу отражения.

Ключевым моментом в этом законе является то, что углы отсчитываются от перпендикуляра к поверхности в точке падения луча. Параллельно сфокусированный световой сигнал- например, свет автомобильной фары или прожектора, - можно рассматривать как плотный пучок параллельных лучей света. Главное вогнутое зеркало телескопа- рефлектора позволяет сфокусировать в окуляре свет от далеких космических объектов. Вогнутое зеркало заднего вида автомобиля позволяет расширить угол обзора. А кривые зеркала в комнате смеха позволяют от души повеселиться.

Закону отражения подчиняется не только свет. Любые электромагнитные волны- радио, СВЧ, рентгеновские лучи, и т.п. – ведут себя в точности также. Вот почему, например, и огромные принимающие антенны радиотелескопов, и тарелки спутникового телевидения имеют форму вогнутого зеркала- в них используется все тот же принцип фокусировки поступающих параллельных лучей в точку.