Moduł 02 kursu Optyka: Prawo odbicia światła, rola normalnej, odbicie zwierciadlane a rozproszone, konstrukcja i 5 cech obrazu w zwierciadle płaskim, peryskop i odblaski narożne.
Optyka — kurs podstawowy › Blok I: Źródła światła i zwierciadła
Jak nazywa się zjawisko, w którym światło po napotkaniu gładkiej powierzchni wraca do ośrodka, z którego przyszło?
Poprawna: a) Światło odbite od powierzchni wraca do tego samego ośrodka, z którego nadeszło — to odbicie. Załamanie dotyczy przejścia światła do innego ośrodka, a dyspersja rozdzielenia barw.
Gdy promień światła biegnący w jednorodnym ośrodku (np. w powietrzu) dociera do granicy z innym nieprzezroczystym ośrodkiem o gładkiej powierzchni (np. srebrzystym lustrem, gładką taflą wody czy wypolerowanym metalem), ulega zjawisku…
Promień światła pada na lustro tak, że kąt między nim a powierzchnią lustra wynosi $30^\circ$. Kąt padania $\alpha$ jest równy:
Poprawna: d) Kąt padania mierzy się od normalnej, a normalna jest prostopadła do lustra, więc $\alpha = 90^\circ - 30^\circ = 60^\circ$. Przepisanie kąta do powierzchni jako kąta padania to najczęstszy błąd w takim zadaniu.
Dlaczego w srebrnym lustrze widzimy wyraźne odbicie twarzy, a na białej ścianie, śniegu czy kartce książki nie widzimy żadnego odbicia, mimo że wszystkie te przedmioty odbijają padające światło?
Na czym polega odbicie zwierciadlane (kierunkowe)?
Poprawna: c) Na idealnie gładkiej powierzchni wszystkie normalne są równoległe, więc równoległa wiązka po odbiciu nadal jest równoległa i tworzy ostry obraz. Rozproszenie we wszystkich kierunkach to cecha powierzchni chropowatej.
Zwierciadło płaskie to gładka, płaska powierzchnia odbijająca światło. Gdy przed takim zwierciadłem umieścimy świecący przedmiot (np. czubek płomienia świecy $A$), wysyła on promienie we wszystkich kierunkach.
Świeca stoi $40\text{ cm}$ przed pionowym zwierciadłem płaskim. Odległość między świecą a jej obrazem wynosi:
Poprawna: b) Obraz leży symetrycznie $40\text{ cm}$ za lustrem, więc odległość świeca–obraz to $40 + 40 = 80\text{ cm}$. Wartość $40\text{ cm}$ to odległość tylko od lustra.
Peryskop to przyrząd optyczny pozwalający na prowadzenie obserwacji zza przeszkody (np. z wnętrza okrętu podwodnego ukrytego pod wodą lub z głębokiego okopu).
Pod jakim kątem do osi tubusa ustawione są zwierciadła w peryskopie?
Poprawna: a) Przy kącie $45^\circ$ promień zmienia kierunek o $90^\circ$ przy każdym odbiciu, więc biegnie w dół rury, a potem poziomo do oka. Kąt $90^\circ$ do osi oznaczałby lustro równoległe do osi, które nie zmieniłoby biegu promienia.
W symulatorze zwiększasz kąt padania na gładkim lustrze. Co dzieje się z kątem odbicia?
Poprawna: d) Kąt odbicia jest zawsze równy kątowi padania, więc oba rosną jednakowo. Podwojenie kąta odbicia to mylenie kąta między promieniami ($\alpha + \beta$) z samym kątem odbicia.
Treść: Promień lasera pada na płaskie lustro w taki sposób, że kąt między promieniem padającym a powierzchnią lustra wynosi $\gamma = 38^\circ$. a) Ile wynosi kąt padania $\alpha$? b) Ile wynosi kąt odbicia $\beta$? c) Jaki jest kąt…
Promień lasera tworzy z powierzchnią lustra kąt $38^\circ$. Kąt między promieniem padającym a odbitym wynosi:
Poprawna: c) Kąt padania to $90^\circ - 38^\circ = 52^\circ$, a kąt między promieniami to $\alpha + \beta = 2 \cdot 52^\circ = 104^\circ$. Wartość $76^\circ$ powstaje z podwojenia kąta do powierzchni zamiast kąta padania.
Gdy w nocy jedziesz samochodem, plastikowy odblask na bagażniku roweru błyszczy niezwykle jasno, podczas gdy całe otoczenie tonie w mroku. Zwykłe płaskie lustro odbiłoby światło reflektorów w bok i kierowca niczego by nie zauważył.
Z ilu zwierciadeł składa się retroreflektor kątowy?
Poprawna: b) Retroreflektor tworzą trzy zwierciadła prostopadłe do siebie, jak dwie ściany i podłoga narożnika pokoju. Dwa równoległe lustra to układ peryskopu, który nie zawraca światła do źródła.