Լույսի անդրադարձում

Լույսի անդրադարձումը բնութագրվում է հետևյալ ձևով. լույսի ճառագայթը ուղղագիծ է տարածվում միայն համասեռ միջավայրում։ Այն, հասնելով երկու տարբեր միջավայրերի բաժանման սահմանին, փոխում է իր տարածման ուղղությունը՝ ամբողջությամբ կամ մասամբ մնալով նույն միջավայրում։

Անդրադարձման ձևեր

Կախված միջավայրերի բաժանման սահմանի հատկություններից՝ անդրադարձումը կատարվում է տարբեր ձևերով։ Եթե բաժանաման հարթ մակերևույթի անհարթությունների բնորոշիչ ι չափը շատ փոքր է լույսի ալիքի λ երկարությունից, ապա մակերևույթին ընկնող լույսի զուգահեռ ճառագայթներն անդրադառնալուց հետո տարածվում են միմյանց զուգաքեռ։ Այդպիսի անդրադարձումը կոչվում է հայելային, իսկ մակերևույթը՝ հարթ հայելի։ Հայելուն մոտ հատկություններ ունեն, օրինակ, լավ հղկված մետաղի մակերևույթը, հարթ ապակու մակերևույթը։

Եթե միջավայրերի բաժանման մակերևույթի անհարթությունների բնորոշ ι չափը նույն կարգի է կամ մեծ լույսի ալիքի λ երկարությունից, մակերևույթին ընկնող զուգահեռ ճառագայթները ցրվում են տարբեր ուղղություններով։ Այդպիսի անդրադարձումը կոչվում է ցրիվ (դիֆուզ) անդրադարձում։ Ցրիվ անդրադարձման շնորհիվ մեզ տեսանելի են այն առարկաները, որոնք լույս չեն արձակում։

Անդրադարձող ճառագայթի հատկություններ

Բազմաթիվ դիտումներն ու փորձերը ցույց են տվել, որ լույսի անդրադարձման երևույթը ենթարկվում է որոշակի օրինաչափությունների, որոնց հիման վրա ձևակերպվում է անդրադարձման օրենքը։ Ընկնող ճառագայթի և այդ ուղղահայացի կազմած անկյունն անվանում են անկման անկյուն, իսկ նույն ուղղահայացի և անդրադարձած ճառագայթի կազմած անկյունը՝ անդրադարձման անկյուն։ Օգտվելով այս հասկացություններից՝ կարող ենք ձևակերպել լույսի անդրադարձման օրենքը. 1. ընկնող ճառագայթը, անդրադարձած ճառագայթը և անկման կետում երկու միջավայրերի բաժանման սահմանին տարված ուղղահայացը նույն հարթության մեջ են, 2. անկման անկյան կամայական արժեքի դեպքում անդրադարձման անկյունը հավասար է անկման անկյանը։

Փորձեր

Լույսի անդրադարձման օրենքը կարելի է ստուգել օպտիկական սկավառակի օգնությամբ։ Այն աստիճանավորված եզրով սկավառակ է, որի կենտրոնում կարելի է ամրացնել հարթ հայելի։ Սկավառակի եզրագծով տեղաշարժվող լուսավորման հատուկ հարմարանքից լույսի նեղ փուշջը տարբեր անկյուններով ուղղվում է հայելու մակերևույթի կենտրոնին։ Փոփոխելով ճառագայթի անկման անկյունը 0÷90° տիրույթում՝ ամեն անգամ կարող ենք համոզվել, որ ընկնող և անդրադարձած ճառագայթները սկավառակի հարթության մեջ են, և անդրադարձած γ անկյունը հավասար է անկամ α անկյանը։

Պատմական ակնարկ

Դեռևս մեր թվարկության առաջին դարում Հերոն Ալեքսանդրացին ենթադրել է, որ հարթ հայելուց անդրադառնալիս աղբյուրից մինչև դիտման կետ հասնելը լույսի ճառագայթն ընտրում է այնպիսի ուղղություն, որ նրա անցած ճանապարհը լինի փոքրագույնը։ Այս ենթադրությունը, որն ընդունվել է նաև որպես սկզբունք, կարելի է ապացուցել լույսի անդրադարձման օրենքի օգնությամբ։

Լույսի ճառագայթի կլանումը

Նշենք նաև, որ անդրադարձած լույսի ուժգնությունը կախված է միջավայրերի բաժանման սահմանի ֆիզիկական հատկություններից։ Գոյություն ունեն մակերևույթներ, որոնք ամբողջովին կլանում են լուսային էներգիան, և այն չեն անդրադարձնում։ Այդպիսի մակերևույթները կոչվում են սև։ Անդրադարձման օրենքը ճիշտ է ոչ միայն լույսի, այլև բոլոր էլեկտրամագնիսական ալիքների համար։

Գրականություն

Ավագ դպրոցի 12-րդ դասարանի դասագիրք ընդհանուր և բնագիտամաթեմատիկական հոսքերի համար, Երևան Էդիթ պրինտ 2011