Comportamentul luminii ca un val

Comportamentul luminii ca un val

În fizică, lumina este un tip de radiație electromagnetică care este vizibilă pentru ochi. Lumina are proprietatea unică că poate fi descrisă în fizică atât ca undă, cât și ca un flux de particule numit fotoni .

Pe această pagină vom descrie unele dintre comportamentele luminii ca o undă, inclusiv reflectarea, refracția și difracția.

Reflecţie

Unul dintre cele mai importante comportamente ale luminii în formă de undă este reflexia. Este o lumină reflectată pe care o vedem cu ochii noștri. Modul în care lumina reflectă obiectele afectează și culorile pe care le vedem.

Când o undă lovește un mediu nou, o parte din undă va sări de pe suprafață. Cât de reflectantă este suprafața va determina câtă lumină (și ce lungimi de undă ale luminii) va fi reflectată și cât va fi absorbită sau transmisă.

Când lumina este reflectată, ea respectă legea reflecției care este urmată de unde. Aceasta înseamnă că unghiul undei de lumină reflectată va fi egal cu unghiul de incidență al undei de lumină care intră. Vedeți imaginea de mai jos pentru un exemplu:


Tipuri de reflecție

• Reflexie speculară - O reflecție speculară este atunci când razele de lumină sunt reflectate de pe o suprafață într-o singură direcție de ieșire. Un exemplu al acestui tip de reflecție este o oglindă. Reflecțiile speculare apar pe suprafețe plane la nivel microscopic, cum ar fi argintul lustruit sau un corp neted de apă.
• Reflexie difuză - O reflecție difuză este atunci când o suprafață reflectă razele de lumină într-o gamă largă de direcții. Reflecțiile difuze apar atunci când o suprafață este aspră la nivel microscopic. Suprafața poate apărea sau se poate simți netedă, ca o bucată de hârtie, dar este de fapt aspră la nivel microscopic. Acest lucru face ca fasciculele de lumină să se reflecte în unghiuri diferite.

Refracţie

Când lumina se deplasează dintr-un mediu (cum ar fi aerul) în alt mediu (cum ar fi apa), aceasta va schimba direcțiile. Acesta este un comportament „asemănător undelor” și se numește refracție. În acest fel, lumina se comportă ca alte unde, cum ar fi undele sonore. Viteza undei luminoase se schimbă și atunci când se deplasează de la mediu la mediu.

Puteți vedea un exemplu de refracție a luminii în apă dacă puneți un paie într-un pahar cu apă. Veți vedea cum paiul pare să se miște în lateral. Aceasta este unda de lumină care se îndoaie când intră în apă.

Indicele de refracție

Pentru a măsura cum se va comporta lumina în diferite substanțe, oamenii de știință folosesc indicele de refracție. Aceasta oferă un raport dintre viteza luminii în vid și viteza luminii din substanță. Ecuația indicelui de refracție este:

n = c / v

unde n este indicele de refracție, c este viteza luminii în vid și v este viteza luminii în substanță.

De exemplu, luați indicele de refracție pentru apă care este 1,33. Aceasta înseamnă că viteza luminii în vid este de 1,33 ori mai mare decât viteza luminii în apă.

Difracţie O altă proprietate a luminii asemănătoare undelor este difracția. Când undele ușoare întâlnesc un obstacol sau trec printr-o deschidere, acestea se vor îndoaie. Diferența luminii poate fi văzută în căptușeala argintie din jurul norilor, precum și modelele de lumină de pe suprafața unui disc compact (a se vedea imaginea).