Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Айна тәрізді толқынның шағылысуы
Mirror like wave reflection
Айна тәрізді шағылысу, немесе реттелген шағылысу – жарық сияқты толқындардың беттен айнадай шағылысуы. Шағылысу заңына сәйкес, шағылысқан жарық сәулесі, түскен сәуле сияқты, бет нормалімен бірдей бұрышта шағылысқан беттен шығады, бірақ түскен және шағылысқан сәулелер құрайтын жазықтықта бет нормаліне қарама-қарсы жағында орналасады. Бұл құбылысты алғаш рет Александриялық Герон (шамамен б.з. 10-70 ж.) сипаттаған. Кейіннен Альхазен шағылысу заңын толық түсіндірді. Ол түскен сәуле, шағылысқан сәуле және бетке нормаль – барлығы шағылысқан жазықтыққа перпендикуляр бір жазықтықта жатады деп тұңғыш рет айтты. Айна тәрізді шағылысу, жарық беттен әртүрлі бағытта шашыратылатын диффуздық шағылысудан өзгеше.
Specular reflection, or regular reflection, is the mirror like reflection of waves, such as light, from a surface. The law of reflection states that a reflected ray of light emerges from the reflecting surface at the same angle to the surface normal as the incident ray, but on the opposing side of the surface normal in the plane formed by the incident and reflected rays. This behavior was first described by Hero of Alexandria (AD c. 10–70). Later, Alhazen gave a complete statement of the law of reflection. He was first to state that the incident ray, the reflected ray, and the normal to the surface all lie in a same plane perpendicular to reflecting plane. Specular reflection may be contrasted with diffuse reflection, in which light is scattered away from the surface in a range of directions.
Көңіл көтеру заңы
Жарық материалдың шекарасына тигенде, оған материалдың оптикалық және электрондық жауап функцияларының әсері тиеді. Ойналу мен сынуды қамтитын оптикалық процестер шекараның екі жағындағы сындыру көрсеткішінің айырмасымен сипатталады, ал жансырау мен сіңіру материалдың электрондық құрылымына байланысты жауаптың нақты және жорамал бөліктері болып табылады. Бұл процестердің әрқайсысының сәуле таратуға қатысу дәрежесі жарықтың жиілігіне, немесе толқын ұзындығына, оның поляризациясына және түсу бұрышына байланысты өзгереді. Жалпы алғанда, түсу бұрышының артуымен жансырау күшейеді, сондай-ақ шекарадағы сіңіру қабілетінің жоғарылауымен де жансырау артады. Френель теңдеулері оптикалық шекарадағы физикалық құбылыстарды сипаттайды. Жансырау айна тәрізді немесе шағылыстыратын, және диффузды жансырау түрінде болуы мүмкін. Айна тәрізді жансырау белгілі бір бағыттан келген жарықты бірдей бұрышта шағылыстырады, ал диффузды жансырау жарықты кең ауқымды бағыттарға шашыратады. Бұл айырмашылықты жылтыр бояумен және матовый бояумен жабылған беттердің мысалында көрсетуге болады. Матовый бояулар көбінесе толық диффузды жансырауды көрсетеді, ал жылтыр бояулар айна тәрізді мінез-құлқының үлкен үлесін көрсетеді. Гипс сияқты сіңірмейтін ұнтақтан жасалған бетке жарық түскенде, ол жарықты тиімді түрде шашырата алады, ал жылтыратылған металл заттар жарықты айнаға айналдыра алады. Айналардағы жансыратушы материал әдетте алюминий немесе күміс болады. Жарық кеңістікте электромагниттік өрістердің толқын фронты ретінде тарайды. Жарық сәулесі толқын фронтына перпендикуляр бағытпен сипатталады (толқын нормалі). Сәуле бетке тигенде, толқын нормалінің бетке қатысты бұрышы түсу бұрышы деп аталады, ал осы екі бағытпен анықталатын жазықтық түсу жазықтығы болып табылады. Жарық сәулесінің жансырылуы да түсу жазықтығында жүзеге асады. Жансыру заңына сәйкес, жансырылу бұрышы түсу бұрышына тең, және түсу бағыты, бет нормалі және жансырылған бағыт бір жазықтықта жатады. Жарық бетке тік бұрышпен тигенде, ол тікелей көзіне қайтарылады. Жансыру құбылысы жазық шекарадағы жазық толқынның дифракциясынан туындайды. Егер шекараның мөлшері толқын ұзындығынан әлдеқайда үлкен болса, онда шекарадағы электромагниттік өрістер тек айна тәрізді бағытта ғана бірдей фазада тербеледі.
When light encounters a boundary of a material, it is affected by the optical and electronic response functions of the material to electromagnetic waves. Optical processes, which comprise reflection and refraction, are expressed by the difference of the refractive index on both sides of the boundary, whereas reflectance and absorption are the real and imaginary parts of the response due to the electronic structure of the material. The degree of participation of each of these processes in the transmission is a function of the frequency, or wavelength, of the light, its polarization, and its angle of incidence. In general, reflection increases with increasing angle of incidence, and with increasing absorptivity at the boundary. The Fresnel equations describe the physics at the optical boundary. Reflection may occur as specular, or mirror like, reflection and diffuse reflection. Specular reflection reflects all light which arrives from a given direction at the same angle, whereas diffuse reflection reflects light in a broad range of directions. The distinction may be illustrated with surfaces coated with glossy paint and matte paint. Matte paints exhibit essentially complete diffuse reflection, while glossy paints show a larger component of specular behavior. A surface built from a non absorbing powder, such as plaster, can be a nearly perfect diffuser, whereas polished metallic objects can specularly reflect light very efficiently. The reflecting material of mirrors is usually aluminum or silver. Light propagates in space as a wave front of electromagnetic fields. A ray of light is characterized by the direction normal to the wave front (wave normal). When a ray encounters a surface, the angle that the wave normal makes with respect to the surface normal is called the angle of incidence and the plane defined by both directions is the plane of incidence. Reflection of the incident ray also occurs in the plane of incidence. The law of reflection states that the angle of reflection of a ray equals the angle of incidence, and that the incident direction, the surface normal, and the reflected direction are coplanar. When the light impinges perpendicularly to the surface, it is reflected straight back in the source direction. The phenomenon of reflection arises from the diffraction of a plane wave on a flat boundary. When the boundary size is much larger than the wavelength, then the electromagnetic fields at the boundary are oscillating exactly in phase only for the specular direction.
Жарық түсіру қабілеті
Шағылыстыру – шағылысқан толқын қуатының түсетін толқын қуатына қатынасы. Ол сәулелену толқын ұзындығының функциясы болып табылады және Френель теңдеулері арқылы көрсетілген материалдың сындыру индексімен байланысты. Материалдың сіңіруі маңызды электромагниттік спектр аймақтарында ол күрделі сындыру индексінің жорамал бөлігі арқылы электрондық сіңіру спектрімен байланысты. Сондықтан, тікелей өлшеу қиын немесе мүмкін емес опақ материалдың электрондық сіңіру спектрін Крамерс-Кронинг түрлендіруі арқылы шағылыс спектрінен жанама түрде анықтауға болады. Шағылысқан жарықтың поляризациясы материалдағы сіңіру көшулерінің дипольдық моменттеріне қатысты түсетін зерттеу жарығының орналасу симметриясына байланысты. Айна шағылысын өлшеу үшін қалыпты немесе өзгермелі бұрышта шағылыс спектрофотометрлері (рефлектометр) және сканерленетін өзгермелі толқын ұзындығы бар жарық көзі қолданылады. Төмен сапалы өлшемдер, глоссометрді пайдалана отырып, беткейдің жылтырлығын жылтырлық бірліктерімен бағалауға мүмкіндік береді.
Reflectivity is the ratio of the power of the reflected wave to that of the incident wave. It is a function of the wavelength of radiation, and is related to the refractive index of the material as expressed by Fresnel's equations. In regions of the electromagnetic spectrum in which absorption by the material is significant, it is related to the electronic absorption spectrum through the imaginary component of the complex refractive index. The electronic absorption spectrum of an opaque material, which is difficult or impossible to measure directly, may therefore be indirectly determined from the reflection spectrum by a Kramers Kronig transform. The polarization of the reflected light depends on the symmetry of the arrangement of the incident probing light with respect to the absorbing transitions dipole moments in the material. Measurement of specular reflection is performed with normal or varying incidence reflection spectrophotometers (reflectometer) using a scanning variable wavelength light source. Lower quality measurements using a glossmeter quantify the glossy appearance of a surface in gloss units.
Ішкі ой елегінен өту
Жарық материалда таралып, басқа материалдың жарық сыну индексі төмен нүктесіне тигенде, жарықтың бір бөлігі кері шағылысады. Егер түсу бұрышы шекті бұрыштан артық болса, толық ішкі шағылысу орын алады: барлық жарық кері шағылысады. Шекті бұрыштың келесі формула арқылы есептелетінін көрсетуге болады:
When light is propagating in a material and strikes an interface with a material of lower index of refraction, some of the light is reflected. If the angle of incidence is greater than the critical angle, total internal reflection occurs: all of the light is reflected. The critical angle can be shown to be given by
Поляризация
Жарық екі материалдың арасындағы шекараға түскенде, шағылысқан жарық көбінесе жартылай поляризацияланады. Дегенмен, егер жарық Брюстер бұрышымен шекараға түсетін болса, шағылысқан жарық толығымен интерфейске параллель сызықтық поляризацияланады. Брюстер бұрышы келесідей анықталады:
When light strikes an interface between two materials, the reflected light is generally partially polarized. However, if the light strikes the interface at Brewster's angle, the reflected light is completely linearly polarized parallel to the interface. Brewster's angle is given by
Мысалдар
Күлкілі шағылыстың классикалық мысалы – айна, ол дәл осы күлкілі шағылыс үшін арнайы жасалған. Көрінетін жарықтан басқа, күлкілі шағылысты ұшу объектілерінен радио толқындарының ионосферада шағылысуында және радио немесе микротолқынды радар сигналдарының шағылысуында да байқауға болады. Рентген сәулелерінің шағылыстығын өлшеу әдісі күлкілі шағылысты пайдаланып, субнанометрлік дәлдікпен жұқа қабаттар мен интерфейстерді зерттеуге мүмкіндік береді, мұнда заманауи зертханалық көздер немесе синхротрон рентген сәулелері қолданылады. Электромагниттік емес толқындар да күлкілі шағылысты көрсете алады, мысалы, дыбысты шағылысатын акустикалық айналарда және бейтарап атомдарды шағылысатын атомдық айналарда. Қаты айнадан атомдарды тиімді шағылыстыру үшін маңызды кванттық шағылысты қамтамасыз ету мақсатында өте суық атомдар және/немесе сызықты шағылыс бұрышы қолданылады; атомдардың күлкілі шағылысын күшейту үшін жиектелген айналар пайдаланылады. Нейтрон рефлектометриясы материалдың бетін және жұқа пленкалы интерфейстерді зерттеу үшін рентген сәулелерінің шағылысына ұқсас күлкілі шағылысты қолданады.
A classic example of specular reflection is a mirror, which is specifically designed for specular reflection. In addition to visible light, specular reflection can be observed in the ionospheric reflection of radiowaves and the reflection of radio or microwave radar signals by flying objects. The measurement technique of x ray reflectivity exploits specular reflectivity to study thin films and interfaces with sub nanometer resolution, using either modern laboratory sources or synchrotron x rays. Non electromagnetic waves can also exhibit specular reflection, as in acoustic mirrors which reflect sound, and atomic mirrors, which reflect neutral atoms. For the efficient reflection of atoms from a solid state mirror, very cold atoms and/or grazing incidence are used in order to provide significant quantum reflection; ridged mirrors are used to enhance the specular reflection of atoms. Neutron reflectometry uses specular reflection to study material surfaces and thin film interfaces in an analogous fashion to x ray reflectivity.