REFLECTIE VAN LICHT: ELEMENTEN, WETTEN EN TOEPASSINGEN - FYSIEK - 2026

De weerkaatsing van licht is het optische verschijnsel waarbij een lichtstraal van richting verandert en wordt gereflecteerd wanneer deze het scheidingsoppervlak van twee media raakt, zonder dit oppervlak te kunnen passeren.

Het is een basisfenomeen dat in de natuur voorkomt en dat al in het klassieke Griekenland werd bestudeerd. De wetten die de weerkaatsing van licht regelen, werden echter pas tot ver in de zeventiende eeuw verkondigd. Het was de Nederlandse wetenschapper W. Snell die de wetten van zowel reflectie als breking definieerde. Op deze manier werden deze wetten Snell's Laws genoemd.

Weerspiegeling van licht in het water. Pixabay

Reflectie zelf is een algemeen fenomeen dat alle golven beïnvloedt, hoewel het geval van licht het meest representatief is. Elke keer dat er licht op een lichaam valt, treedt er weerkaatsing op. Afhankelijk van welke kleuren van het spectrum het lichaam absorbeert en welke het reflecteert, zien we het lichaam van de ene of de andere kleur.

Reflectie is ook aanwezig in ons dagelijks leven in zaken die zo alledaags zijn als de vorming van beelden in spiegels. Deze beelden zijn te verklaren vanuit de wetten van reflectie. Het is ook te zien in de beelden die op het wateroppervlak worden gereflecteerd, hoewel in dit geval ook het fenomeen van refractie optreedt.

Elementen

Bij het bestuderen van de lichtreflectie moet rekening worden gehouden met de volgende elementen: licht, de twee media, het scheidingsoppervlak van de media, de invallende straal, de gereflecteerde straal en de normaal op het scheidingsoppervlak .

In de natuurkunde omvat de term licht het gehele stralingsveld dat deel uitmaakt van het elektromagnetische spectrum, waarbij de term zichtbaar licht is gereserveerd voor het deel van het spectrum dat het menselijk oog waarneemt.

Bij reflectie moeten twee middelen worden onderscheiden. De eerste is het medium waardoor de golf reist. De tweede kruist het niet of, als dat wel het geval is, treedt de breking van de golf op. Tussen de twee media is wat mediascheiding wordt genoemd.

De normaal is een lijn loodrecht op het scheidingsvlak van de media. De invallende straal wordt de lichtbundel genoemd die het scheidingsoppervlak bereikt door het eerste medium. Van zijn kant is de gereflecteerde straal degene die wordt gereflecteerd nadat de invallende straal met dit oppervlak in botsing is gekomen.

Wetten van reflectie

Hoewel Euclides de eerste was die in de derde eeuw voor Christus reflectiewetten publiceerde, is de waarheid dat het in 1621 was, met de Nederlandse astronoom en wiskundige Willebrord Snell van Royen, toen de huidige wetten van reflectie en refractie werden vastgesteld. .

De twee wetten van reflectie worden hieronder besproken.

Eerste wet

De eerste wet wordt samengevat in de volgende verklaring: de invallende straal, de normaal (of loodrecht op het vlak) en de gereflecteerde straal bevinden zich in hetzelfde vlak van de ruimte.

Hoeken van lichtreflectie. Geen machineleesbare auteur opgegeven. Veronderstelde Arvelius (gebaseerd op auteursrechtclaims).

Tweede wet

De tweede wet van reflectie stelt dat de reflectiehoek exact gelijk is aan de invalshoek.

Het principe van Fermat

Zowel de vorige twee reflectiewetten als de brekingswetten kunnen worden afgeleid uit het principe van Fermat. Dit principe stelt dat het pad dat een lichtstraal volgt tussen twee plaatsen in de ruimte altijd het pad is dat de kortst mogelijke tijd in beslag neemt.

Totale interne reflectie van licht

Totale interne reflectie van licht treedt op wanneer licht een medium ontmoet met een brekingsindex, n ₂ , kleiner dan die van het medium waarin het wordt aangetroffen, n ₁ . In dit geval kan het licht niet door het scheidingsoppervlak van beide media gaan en wordt het volledig gereflecteerd.

Dit gebeurt natuurlijk alleen voor invalshoeken die groter zijn dan de kritische hoek.

Totale interne reflectie is de oorzaak van de schitteringen die te zien zijn in een geslepen diamant.

Soorten reflectie

Reflectie kan van verschillende typen zijn: spiegelend, diffuus of gemengd. Of het ene of het andere type weerkaatsing plaatsvindt, hangt voornamelijk af van het type oppervlak op zijn pad.

Spiegelende reflectie

Wanneer licht op een glad, gepolijst oppervlak valt, treedt spiegelreflectie op.

Diffuse reflectie

In plaats daarvan, wanneer licht op een ongepolijst oppervlak valt, vindt reflectie plaats in alle richtingen in de ruimte. Er wordt dan gezegd dat er sprake is van een diffuse reflectie.

Mariacasandra

Gemengde reflectie

Zoals de naam al aangeeft, treedt gemengde reflectie op wanneer een combinatie van de vorige twee optreedt.

Toepassingen

De weerkaatsing van licht kent verschillende toepassingen. Zo wordt bijvoorbeeld het fenomeen van totale reflectie gebruikt in wat bekend staat als het Porro-prisma, dat wordt gebruikt bij de vervaardiging van verrekijkers.

Totale reflectie wordt ook gebruikt voor de voortplanting van licht in glasvezelkabels. Dus als uw huis een glasvezel-internetverbinding heeft, moet u weten dat een deel van de verantwoordelijkheid om ervan te genieten te danken is aan de totale reflectie van licht.

Retroreflectie

Retroreflectie is een toepassing van lichtreflectie, bestaande uit het reflecteren van licht terug naar de oorsprong of bron, ongeacht de invalshoek. Om dit te bereiken, worden vlakke reflecterende oppervlakken gebruikt.

Een specifieke toepassing van retroreflectie is in verkeersborden. Hierdoor kan het licht van de koplampen direct in de richting van herkomst worden gereflecteerd. Het signaal lijkt dus versterkt, zodat de bestuurder de waarschuwing voor het gevaar ontvangt.

Experiment

Het fenomeen van lichtreflectie kan worden geverifieerd met enkele eenvoudige huisexperimenten, zoals degene die we hieronder voorstellen. Je kunt het zonder enig risico thuis doen en zien hoe natuurkunde binnen handbereik is.

Totale interne reflectie van lichtexperiment

Om dit experiment uit te voeren heb je alleen een glas, water, melk en een laserpointer nodig.

Vul eerst het glas met water en voeg dan een paar druppels melk toe. Zodra dit is gebeurd, wordt de laserpointer gericht op het glas onder het waterniveau. Op deze manier zal de lichtstraal van de wijzer door het water gaan en met de lucht op het wateroppervlak worden gereflecteerd.

Bovendien is het dankzij de in het water opgeloste melkdruppels mogelijk om het volledige pad van de lichtgolf te volgen en zowel de invallende straal als de gereflecteerde straal perfect waar te nemen. In ieder geval is het ideaal om het experiment uit te voeren in een kamer met weinig licht om het patroon van de gereflecteerde golf beter te kunnen waarderen.

Oorzaken

Zoals we eerder hebben uitgelegd, treedt dit fenomeen alleen op als het licht van een medium met een hogere brekingsindex naar een medium met een lagere index gaat. Om dit te laten gebeuren, moet het licht op dezelfde manier de scheiding van de media beïnvloeden met een hoek die groter is dan de zogenaamde kritische hoek.

gevolgtrekking

De weerkaatsing van licht is een natuurlijk fenomeen dat ons dagelijks in ons leven vergezelt. Dit is zo, in die mate, dat we dankzij haar kleuren waarnemen. Er is al bewijs van zijn studie in het klassieke Griekenland, hoewel het pas in de zeventiende eeuw met Snell was dat de regels die het beheersten, werden gedefinieerd.

Momenteel zijn de toepassingen talrijk en gevarieerd. Sommigen had je ze vast niet kunnen bedenken, en ze zijn betrokken bij onverwachte processen zoals de overdracht van informatie via glasvezelkabels.

Niet alleen de natuurkunde is in alles aanwezig wanneer het ons omringt, licht vergezelt ons ook onafscheidelijk bij onze ontdekking van de werkelijkheid. Niet voor niets, het is dankzij haar dat we de wereld om ons heen waarnemen.

Referenties

1. Licht (nd). Op Wikipedia. Opgehaald op 27 februari 2019, via en.wikipedia.org.
2. Burke, John Robert (1999). Fysica: de aard van de dingen. Mexico DF: International Thomson Editores.
3. Totale interne reflectie (nd). Op Wikipedia. Opgehaald op 28 februari 2019, via en.wikipedia.org.
4. Licht (nd). Op Wikipedia. Opgehaald op 1 maart 2019, via en.wikipedia.org.
5. Lekner, John (1987). Theory of Reflection, of Electromagnetic and Particle Waves. Springer.