Körök az asztalon • Nikolay Zinov • Népszerű tudományos problémák a "Elemeken" • Fizika, matematika

Körök az asztalon

feladat

Ha egy lámpa fényénél egy fényezett karcos felületet nézünk meg, például egy régi lakkozott asztal vagy egy plexiüveg (lásd a fotót), koncentrikus köröket láthatunk. Magyarázdahonnan származnak.


Tipp 1

Észrevehetjük, hogy a körök a lámpa visszaverődése körül helyezkednek el.


2. tipp

Az ilyen felületen minden karcolás úgy működik, mint egy kis tükör. A karcolások különböző irányúak, de csak azok, amelyek tükrözik a lámpa fényét a szemen, kitűnően jelennek meg.


döntés

Nyilvánvaló, hogy a karcolások az asztalon vagy a plexiüvegen nem jelennek meg bárhol – csak néhányan láthatóak, és néhányan nem. Ráadásul csak azok a karcolások láthatók, amelyek a lámpa fényét közvetlenül a szemébe tükrözik. Lássuk, hogy vannak.

Valódi plexi kísérlet után láthatod, hogy ha a lámpát plexiüvegen keresztül nézed, és nem visszaverődésére, akkor a körök is megjelennek. Fontolja meg az elődöket ebben az esetben (tehát egy kicsit könnyebb foglalkozni a geometriával, hogy mi történik). A szemet és a lámpát pontokként fogjuk meg, a karcolásokat téglalap alakú tükröknek tekintjük (ilyen egyszerűsítés megengedett, mert a fény a karcolás falától hasonlóan tükrözi, mint bármely más tükröző felületet).

Csatlakoztassa a szemet és a lámpát egyenesen – ez lesz a körrendszernek a tengelye, ahogy azt most bemutatjuk. Vegye figyelembe az egyik látható karcolást (azaz a lámpa fénysugara, amely tükröződik benne), a visszaverődés törvénye szerint három vonal – egy tükör-karcolás sugara, egy tükör síkja és egy visszavert fénysugár, – ugyanabban a síkban fekszenek. Ugyanabban a síkban fekszik egyenes "szemlámpa" (tengely). Mivel a tükör normális a metszéspontot metszi, kiderül, hogy a látható karcolás a körhöz tartozó középpont érintő körének érintője lesz.

Ha csak ilyen karcolásokat lát, az agy önmagában kiegészíti azokat a körökkel (az agyi jellemző megnyilvánulása figyelemre méltó matematikai tanulmányban megfigyelhető, amely bemutatja Shalya tételét egy sík mozgásairól: a film mozgásirányában kis részek vannak az elmozdulás irányába orientálva, és mivel szinte mindig körbefordulnak, majd a köröket kapják).

Abban az esetben, ha a lámpa megvilágítja az asztalt, a helyzet kicsit más: a fény először a lakk alsó felületéről tükröződik, ami a lámpa képét képezi, majd a karcolásoktól tükrözi, és így képezi a képet, mint a már vizsgált esetben.A lámpa fényvisszaverése új fényforrásnak tekinthető, ezért a kép tengelyének hozzá kell járulnia a szemnek ehhez a reflexióhoz – ami megfigyelhető.


utószó

Ebben a problémában megvizsgáltuk a véletlenszerűen rendezett tükrök modelljét, amely a különböző irányok fényét tükrözi. Hasonló modellt használnak a szétszórt felületek, pl. Műanyag vagy vakolat leírására.

A felület fényt diffundáló fő jellemzője a fényerő függése a visszaverődés irányától. A legegyszerűbb példa: a tökéletes tükör. Ha egy kis szöget egy bizonyos szögben tükröz, akkor a lámpa fényvisszaverése csak megfelelő szimmetrikus szögben fog megjelenni (a nyuszi fogott – bár nem a nap, hanem a "lámpa"), és ha más nézőpontot néz, a lámpa nem lesz látható. Más szavakkal, egy adott szögben a fényerő nullától különbözik, és a többi szögnél nulla.

Szétszóródási felület esetén eltérő képet mutat. Kiderült, hogy sokféle szórási felület esetében a fényerő nem függ attól a szögtől, amelyen a megfigyelő a felületre néz (ez különösen igaz a matt műanyagokra vagy vakolatra).

Fényszóródás durva felületen. A slides.com oldalról készült kép

Ez a tulajdonság elemi alapot adhat. Képzeljünk el egy durva felületet kis, véletlenszerűen beállított tükrök gyűjteményeként – ez a modell eltér a karcolódott üvegektől, mivel itt tükrök fedik le az egész felületet, és minden egyes tükör túl kicsi ahhoz, hogy látható legyen. Feltételezzük, hogy bármilyen irányban a tükrök ugyanazon része hozzávetőlegesen merőleges. Tehát bármilyen szögben világítunk és bármilyen szögben nézünk, a tükrök közel azonos része tükrözi a lámpa fényét a szemébe. Kiderül, hogy ha megnézed egy rögzített darabot a felületről, ugyanolyan fényes lesz minden szögben. Érdekes módon, bár itt durva felületnek számítottunk, néhány polírozott felület (márvány vagy ugyanabból a műanyagból), amely hasonló geometriai megfontolásokhoz hasonlóan tükörként viselkedik, még mindig szétszórja a fényt. Kiderül, hogy kaotikusan elhelyezkedő zárványokat tartalmaznak, amelyek tükrözik az átlátszó felületen áthaladó fényt.Más szavakkal, bár a felület polírozása lehetséges, az "érdesség" belül marad.


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: