Legea reflexiei în optică

Ori de câte ori ne uităm într-o oglindă sau mijim ochii la lumina soarelui care strălucește dintr-un lac, vedem o reflexie. Când privim o bucată de hârtie albă, vedem lumină împrăștiată de ea. Telescoapele mari folosesc reflexia pentru a forma o imagine a stelelor și a altor obiecte astronomice.

Legea reflexiei afirmă că unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență, sau

(1.3)   θr = θi

 

Legea reflexiei este ilustrată în Figura 1.5, care arată și cum se măsoară unghiul de incidență și unghiul de reflexie în raport cu perpendiculara pe suprafață în punctul în care cade raza de lumină.

Figura 1.5 Legea reflexiei afirmă că unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență – θ_r = θ_i. Unghiurile sunt măsurate în raport cu perpendiculara pe suprafață în punctul în care raza atinge suprafața.

Ne așteptăm să vedem reflexii de pe suprafețe netede, dar Figura 1.6 ilustrează modul în care o suprafață rugoasă reflectă lumina. Deoarece lumina atinge diferite părți ale suprafeței la unghiuri diferite, aceasta este reflectată în multe direcții diferite sau difuzată. Lumina difuză este cea care ne permite să vedem o foaie de hârtie din orice unghi, așa cum se arată în Figura 1.7(a). Oamenii, hainele, frunzele și pereții au toate suprafețe rugoase și pot fi văzute din toate părțile. O oglindă, pe de altă parte, are o suprafață netedă (comparativ cu lungimea de undă a luminii) și reflectă lumina la unghiuri specifice, așa cum este ilustrat în Figura 1.7(b). Când Luna se reflectă dintr-un lac, așa cum se arată în Figura 1.7(c), are loc o combinație a acestor efecte.

Figura 1.6 Lumina este difuzată atunci când se reflectă de pe o suprafață rugoasă. Aici, multe raze paralele sunt incidente, dar sunt reflectate la multe unghiuri diferite, deoarece suprafața este rugoasă.

Figura 1.7 (a) Când o foaie de hârtie este iluminată cu multe raze incidente paralele, aceasta poate fi văzută din multe unghiuri diferite, deoarece suprafața sa este rugoasă și difuzează lumina. (b) O oglindă iluminată de multe raze paralele le reflectă într-o singură direcție, deoarece suprafața sa este foarte netedă. Doar observatorul aflat la un anumit unghi vede lumina reflectată. (c) Lumina lunii este răspândită atunci când este reflectată de lac, deoarece suprafața este lucioasă, dar neuniformă. (credit c: modificare a lucrării de Diego Torres Silvestre)

Când te vezi într-o oglindă, pare că imaginea este de fapt în spatele oglinzii (Figura 1.8). Vedem lumina venind dintr-o direcție determinată de legea reflexiei. Unghiurile sunt astfel încât imaginea este exact la aceeași distanță în spatele oglinzii la cât stai tu în fața oglinzii. Dacă oglinda este pe peretele unei camere, imaginile din ea sunt toate în spatele oglinzii, ceea ce poate face ca respectiva cameră să pară mai mare. Deși aceste imagini în oglindă fac ca obiectele să pară acolo unde nu pot fi (cum ar fi în spatele unui perete solid), imaginile nu sunt născociri ale imaginației tale. Imaginile în oglindă pot fi fotografiate și înregistrate video cu instrumente și arată exact cum văd ochii noștri (care sunt ei înșiși instrumente optice). Modul precis în care imaginile sunt formate de oglinzi și lentile este discutat într-un capitol viitor despre Optica Geometrică și Formarea Imaginilor.

Figura 1.8 (a) Imaginea ta în oglindă este în spatele oglinzii. Cele două raze prezentate sunt cele care lovesc oglinda exact la unghiurile corecte pentru a fi reflectate în ochii persoanei. Imaginea pare a fi în spatele oglinzii la aceeași distanță ca (b) dacă te-ai uita direct la geamănul tău, fără oglindă.

Sursa: University Physics (OpenStax), acces gratuit sub licență CC BY 4.0. Traducere de Nicolae Sfetcu. © 2025 MultiMedia Publishing, Fizica, Vol. 1-3