光的反射&;折射、透射和衍射
光的反射定律:
三条线共面:反射光、入射光、法线在同一平面;
两线分离:反射光和入射光在法线两侧分离;
两个角度相等:反射角等于入射角;
光是可逆的:在光的反射现象中,光路是可逆的。
分类:
镜面反射:也叫正反射,是一种类似镜子的反射波,反射光与入射光的表面法线具有相同的角度。
漫反射:当平行光线照射到凹凸不平的表面时,每条光线的反射角方向会发生混淆,反射的光线会向各个方向照射,这也叫朗伯反射。
定向反射:介于镜面反射和漫反射之间,也称非朗伯反射,其特点是向各个方向反射,各个方向反射的强度不均匀,无规律可寻。
当光从一种介质倾斜入射到另一种介质时,传播方向发生变化,从而使光在不同介质的交界处发生偏转。这种现象叫做光的折射。
特点:光的折射和光的反射一样,都发生在两种介质的交界处,只不过反射光回到原来的介质,而折射光进入另一种介质。因为光在两种不同物质中的传播速度不同,在两种介质的交界处传播方向发生变化,这就是光的折射。
注意:在两种介质的交界处(但有时不是),不仅发生折射,还会发生反射。比如在水或玻璃中,有些光会被反射回来,有些光会进入水或玻璃。反射光的光速与入射光的光速相同,折射光的光速与入射光的光速不同。
全内反射:光折射的一个特例。当入射角大于临界角时,光只会被反射,不会被折射。光纤就是应用这种现象来工作的。
光路可逆性:干涉和衍射可以忽略时,入射光和反射光的互换性。也就是在一个光路的末端,发射出相反方向的光,这个光可以沿着原来的路径回到原来的起点。
当光入射到透明或半透明的材料表面时,一部分被反射,一部分被吸收,还有一部分可以穿透过去。这种现象叫做光透射。
透射是入射光通过物体折射后的出射现象。透射的物体是透明体或半透明体,如玻璃、滤色片等。
绕射又称绕射,是指波浪遇到障碍物时偏离原来直线的物理现象。
在经典物理学中,波通过狭缝、孔洞或圆盘等障碍物后,会发生不同程度的弯曲和传播。这种现象叫做衍射。
衍射现象也是波的一个特性,当光通过一个宽度相当于其波长的孔或狭缝时,就会产生衍射现象。光不再继续其原来的直线路径,而是以扇形发散。
如果在光源和观察屏幕之间放置一个障碍物,观察屏幕上会出现亮区和暗区,而这些区域的边界并不清晰,是一种明暗交替的复杂图案。这种现象被称为光的衍射,当波在其传播路径上遇到障碍时,可能会发生这种现象。
衍射不仅使物体的几何阴影失去了清晰的轮廓,而且在边缘出现了一系列明暗交替的亮线。
此外,当光波通过折射率不均匀的介质或声波通过声阻抗不均匀的介质时,也会出现类似的效应。在一定条件下,不仅水波和光波可以被肉眼衍射,其他类型的电磁波(如X射线和无线电波)也可以被衍射。
没有人能令人满意地定义干涉和衍射之间的区别。这只是一个术语使用的问题。其实它们在物理上并没有什么特别重要的区别。
光不仅以直线传播、折射和反射,还以第四种方式传播,即通过衍射。
衍射效应在日常生活中并不少见。许多光衍射的例子可以用肉眼观察到。比如在CD的表面,一系列光轨均匀紧密排列,相当于衍射光栅。如果你从某个角度看它们,你会看到光线在圆盘上呈现出彩虹般的彩色图案。利用上述现象的基本原理,可以制备出许多产生有趣衍射图样的衍射光栅。衍射也是全息术用于信用卡等的技术基础之一。