Зеркальное и рассеянное отражение

В этом видеоролике мы поговорим об отражении. Можно сказать, в нем отражены основные представления об отражении. Простите меня за каламбур. Наверняка, многие из вас представляют, что это такое, но давайте разберемся поподробнее. Есть два вида отражения, и все, что отражает, делает это одним из способов, или сочетая оба. Итак, есть два варианта. Давайте их изобразим. Первый вид, который обычно ассоциируется у всех с отражением — это зеркальное отражение. Запишем этот термин. Зеркальное отражение. Что касается зеркального отражения, скажем, это зеркало. Это зеркальная поверхность. И луч света падает вот так. Сразу дадим верное определение, такой луч света называется падающий луч. Такой луч называется падающим, потому что он падает на отражающую поверхность. Давайте это запишем. Это — падающий луч. Падающий луч, он падает на поверхность. И можно вообразить, как он отскакивает под таким же углом, но в другом направлении. Итак, луч ударяется о поверхность и затем отскакивает вот так. После того, как он отскакивает от поверхности, он называется отраженным лучом. Отраженный луч. Вы наверно обращали на это внимание, когда имели дело с зеркалами, мы посмотрим потом кое-какие изображения. Можете подумать об этом, когда в следующий раз окажетесь в ванной перед зеркалом, подумайте об угле падения и угле отражения. Они, на самом деле, равны. Давайте их обозначим. Если нарисовать прямую линию под углом в 90°, перпендикулярную зеркальной поверхности, то вот этот угол мы обозначим, как угол падения. Возьмем знак Θ. Это такая забавная буква, показывающая угол между падающим лучом и этой вертикалью, это угол падения. А угол между вертикалью и голубым лучом вот здесь, называется углом отражения. Зеркальное отражение — это особое свойство, присущее зеркалам. Вы сами можете наблюдать его с обычными зеркалами, где видно, что угол падения равен углу отражения. Итак, обычное зеркало и при падении луча, угол падения там равен углу отражения. Рассмотрим это на примере пары изображений. Вот два примера зеркального отражения, чтобы пояснить кое-какие аспекты. Итак, солнечный свет падает на эту гору. Позже мы поговорим о рассеянном отражении подробнее. Это рассеянное отражение. Поэтому мы не видим отражения солнца, как такового. Мы просто видим белизну. Но часть этих лучей белого цвета, отброшенных во всевозможных направлениях попадают на поверхность воды. Постараюсь обозначить одинаковые участки горы и ее отражения. Вот этот участок горы, сверху, отражается вот здесь. То есть, происходит следующее: свет отражается от участка горы и попадает на этот участок поверхности воды. Попробую получше нарисовать. Он попадает на этот участок поверхности воды, и отражается от него зеркально, в направлении ваших глаз. На самом деле, луч направлен прямо к нам, но я нарисую под небольшим углом. Луч отражается в направлении наших глаз. Допустим, вот наш глаз. Луч направлен прямо к нам, нужно было бы нарисовать вертикальную линию, но, надеюсь, так тоже понятно. Мы выяснили, что угол падения равен углу отражения, если провести вертикаль, здесь может быть не очень хорошо видно, но этот угол, вот он здесь… Возьму цвет потемнее. Этот угол… Нет, получше возьмем цвет… Это — угол падения. Мы обозначили вертикаль. Угол, под которым луч света падает на поверхность воды, это угол падения, по отношению к вертикали. А вот этот угол, здесь, я знаю, это сложно себе представить, они не выглядят равными, но это из-за перспективы. Это угол отражения. На самом деле эти углы равны. Вот такой же случай. На этой схеме все проще себе представить. Если этот угол равен этому, а эти углы мы определили как углы падения и отражения, также ясно, что вот этот угол будет равен вот этому. И я иногда воспринимаю так, потому что это угол между лучом и, собственно, поверхностью, но это, по сути, одно и то же понятие. Конечно, это другой угол, но если этот равен этому, то этот равен этому, потому что их сумма равна 90. Можно представить это как поверхность воды. Нарисую линию вдоль поверхности воды. Заметьте, что вот этот угол, вот здесь, точно такой же, как вот этот угол. Можно видеть то же самое и на этой фотографии. Свет от солнца ударяется о воду вот здесь, отражается в этой точке от поверхности, и попадает прямиком нам в глаза. Так что можно или сказать, что этот угол равен этому, то есть угол между падающим лучом и поверхностью воды равен углу между отраженным лучом и поверхностью воды. Или можно нарисовать перпендикуляр здесь… Не очень удачно получилось. Итак, вот наш перпендикуляр к поверхности воды, и угол падения, угол между падающим лучом и перпендикуляром, будет равен углу отражения. Это опять может быть не очень наглядно, из-за перспективы, но, надеюсь, вы начинаете понимать. Так что можете прямо сейчас пойти в ванную, посмотреть в зеркало, посмотреть на объекты в зеркале, и подумать об угле, под которым свет от объекта попадает в зеркало, чтобы затем отразиться вам в глаза, и о том, куда именно в зеркале падает свет. Если вдруг вам нечего будет делать в ванной. Мы разобрались с зеркальным отражением, поговорим теперь о рассеянном отражении. Этот вид отражения можно видеть, хоть и не кажется, что он очевидный, что он повсюду вокруг вас. Итак, рассеянное отражение. При нем, из-за того, что поверхность не гладкая, не то, что мы назвали бы зеркальной поверхностью. Давайте изобразим ее как будто бы в приближении. Рельеф, при рассеянном отражении, может выглядеть примерно так, давайте уточним. При зеркальном отражении любой луч света, падающий вот так, отражается точно также, угол падения всегда будет равен углу отражения. Это, скажем, в случае с зеркалом. Они всегда будут равны. Если угол более острый, отраженный луч тоже пойдет под острым углом. Это, что касается зеркального отражения. Но при рассеянном отражении происходят странные вещи. Потому что поверхность уже не такая гладкая, или молекулы, составляющие поверхность, делают со светом странные вещи. Если свет падает, например, в этом направлении, он может быть отражен таким образом. А если свет упадет в этом направлении, внезапно, он может отразиться вот так. И, падая под точно таким же углом, может быть отражен в этом направлении. В общем, думаю, идея ясна, если свет упадет так, он может быть отброшен в этом направлении. Если луч упадет так, под таким же углом, теперь он может отразиться в том направлении. В общем, с рассеянным отражением смысл в том, что лучи света отражаются во всевозможных направлениях, все перемешиваются. Итак, лучи отражаются хаотично, во всевозможных направлениях. Если, скажем, здесь будет солнце, не буду рисовать в подробностях, но, скажем, эти лучи, падают от солнца, затем, они отражаются, как бы сохраняя при этом изображение. Изображение солнца. Мы получаем отраженное изображение солнца. Но вот здесь, если все эти лучи исходят от солнца, они будут отражены не в одном направлении. Часть отражения солнца будет здесь, часть тут. Это происходит на очень локальном уровне. По сути, отражается только свет, теряя при этом всю информацию, от самого изображения. Если вы хотите увидеть рассеянное отражение, просто посмотрите вокруг себя. Все, что не является зеркалом, отражает рассеянно. Оно рассеивает свет. Посмотрите, вот эта гора рассеивает отражение. Свет, исходящий от солнца, отражается во всевозможных направлениях, правда ведь? Так что мы не видим здесь отражение неба. Вода дает зеркальное отражение, ее чрезвычайно гладкая поверхность позволяет… Угол падения равен углу отражения. Эти углы всегда равны, благодаря почти идеально гладкой поверхности. А вот деревья дают рассеянное отражение. Остановимся на этом поподробнее. Так, на чем-то белом, а белый — это полный световой спектр, рассмотрим это позже в других видео, белый отражает весь спектр. Здесь все смешивается, так что мы не видим настоящего отражения. Но если взглянуть на деревья, мы видим, что солнце освещает их полным спектром, но сами деревья, посмотрите видео по фотосинтезу, они поглощают все световые частоты, кроме зеленых, которые мы видим. Мы видим отраженный зеленый спектр. Итак, отраженный зеленый спектр. И это одно из проявлений рассеянного отражения. Так что, на самом деле, мы не видим отражения в листве деревьев. Хотелось бы закончить на одном интересном аспекте, это немного похоже на игру в бильярд, ведь отражение может быть дублированным. Поэтому я выбрал именно это фото. Солнце отражается на воде здесь, а затем оно отражается… Это непосредственное отражение солнца, а это отражение солнца, отраженного в воде. У нас здесь свет солнца, падающий сюда, и отражающийся от этой точки в воде, затем попадающий в эту точку на весле, и отраженный в наши глаза. Но, повторюсь, угол падения в любом случае, здесь будет равен углу отражения. Хотя, похоже, что весло немного изогнуто здесь, так что поверхность не идеально гладкая, так что расчеты будут сложнее. Но, если подумать об этом, это очень интересно, смотреть на практически любую отражающую поверхность и думать об углах отражения. Subtitles by the Amara.org community