Объяснение: Отражение, преломление и сила линз.

May 08, 2023

Призма заставляет падающий свет изгибаться по-разному, в зависимости от длины волны или цвета этого света. Когда свет проходит через призму и выходит на другую сторону, он распространяется в радугу.

Екатерина Демидова/Момент/Getty Images

Триша Муро

15 часов назад

Микроскопы, телескопы и очки. Все они работают, управляя движением света.

Когда волны света падают на гладкую поверхность, например зеркало, они отражаются от нее. Они также изгибаются или преломляются при перемещении между средами разной плотности, например, когда свет проходит из воздуха в стеклянную линзу и через нее. В совокупности эти основные свойства света позволяют ученым создавать линзы и зеркала, отвечающие их потребностям — будь то возможность заглянуть в космос или глубоко внутрь клетки.

Посмотрите в зеркало и вы увидите свое отражение. Закон отражения прост: какой бы угол ни составил луч света при столкновении с зеркалом, такой же угол он будет иметь и при отражении от поверхности зеркала. Если вы направите фонарик под углом 45 градусов на зеркало в ванной, он отразится под углом 45 градусов. Когда вы видите свое отражение, свет, падающий на ваше освещенное лицо, попадает в зеркало и отражается обратно к вашим глазам.

Это работает только потому, что зеркало представляет собой полированную поверхность, чрезвычайно гладкую и, следовательно, отражающую. Его гладкость заставляет весь свет, падающий на него под определенным углом, отражаться в одном направлении. Поверхность окрашенной стены в вашей спальне, напротив, настолько неровная, что не очень хорошо отражает свет. Свет, падающий на стену, будет отражаться от этих неровностей, отражаясь в разных направлениях. Вот почему большинство стен выглядят тусклыми, а не блестящими.

Возможно, вы заметили, что внутри фонарей и фар есть одна маленькая лампочка с изогнутым зеркалом позади нее. Эта кривая собирает свет, исходящий от лампы в разных направлениях, и фокусирует его в сильный луч, который уходит в одном направлении: наружу. Изогнутые зеркала чрезвычайно эффективно фокусируют лучи света.

Зеркало телескопа работает таким же образом. Он фокусирует входящие световые волны от удаленного объекта, например звезды, в единую точку света, которая теперь достаточно яркая, чтобы ее мог видеть астроном.

Еженедельные обновления, которые помогут вам использовать Science News Explores в учебной среде.

Спасибо за регистрацию!

Возникла проблема с вашей регистрацией.

Вы знаете, как кажется, что соломинка сгибается, когда она находится в стакане с водой? Это из-за рефракции. Закон преломления гласит, что световые волны изгибаются при переходе из одной среды (например, воздуха) в другую (например, воду или стекло). Это связано с тем, что каждая среда имеет разную плотность, также известную как «оптическая толщина».

Представьте, что вы бежите по пляжу. Если вы начнете бежать по бетонной дорожке, вы сможете бежать довольно быстро. Как только вы переходите на песок, вы замедляетесь. Даже если вы попытаетесь передвигать ноги с той же скоростью, что и раньше, у вас это не получится. Вы замедлитесь еще больше, пытаясь продолжать бежать по воде. «Толщина» каждой поверхности, по которой вы сейчас бежите — песка или воды — замедляет ваше движение по сравнению с тем, когда ваши ноги двигались по воздуху.

Свет тоже меняет скорость в разных средах. А поскольку свет распространяется волнами, эти волны будут изгибаться, меняя свою скорость.

Вернемся к соломинке в стакане с водой: если вы посмотрите через боковую часть стакана, соломинка будет выглядеть зигзагом. Или, если вы когда-либо ставили кольцо для прыжков в воду на дно мелкого бассейна и пытались его схватить, вы заметили, что кольцо находится не совсем там, где кажется. Из-за изгиба световых лучей кольцо выглядит так, как будто оно находится на небольшом расстоянии от своего фактического места.

Эффекты этого изгиба больше или меньше в зависимости от длины волны или цвета света. Более короткие волны, такие как синий и фиолетовый, изгибаются сильнее, чем более длинные, такие как красный.

Это то, что вызывает эффект радуги, когда свет проходит через призму. Это также объясняет, почему красный всегда является самым верхним цветом радуги, а фиолетовый — самым нижним оттенком. Белый свет, попадающий в призму, содержит все цвета света. Волны красного света изгибаются меньше всего, поэтому их путь остается ближе к прямой линии. В результате на вершине радуги остается красный цвет. Фиолетовые световые волны сильнее всего изгибаются при прохождении через призму, поэтому оттенок падает вниз. Остальные цвета радуги оказываются между красным и фиолетовым, в зависимости от того, насколько изгибаются их волны.