kuvaamalla valo säteenä on helppo kuvata suurella tarkkuudella kolme tunnettua ilmiötä: heijastuminen, taittuminen ja sironta. Puhutaan hetki jokaisesta.
heijastuksessa valonsäde iskee sileään pintaan, kuten peiliin, ja kimpoaa pois. Heijastunut säde irtoaa aina materiaalin pinnasta kulmassa, joka on yhtä suuri kuin kulma, jossa saapuva säde osuu pintaan. Fysiikassa tätä kutsutaan heijastuksen laiksi. Olet luultavasti kuullut tämän lain lausuttavan: ”kohtauskulma on yhtä kuin heijastuskulma.”
Mainos
elämme tietenkin epätäydellisessä maailmassa, eivätkä kaikki pinnat ole sileitä. Kun valo osuu karkeaan pintaan, saapuvat valonsäteet heijastuvat kaikenlaisista kulmista, koska pinta on epätasainen. Tämä sironta tapahtuu monissa kohteissa, joita kohtaamme päivittäin. Paperin pinta on hyvä esimerkki. Voit nähdä, miten karkea se on, jos katsot sitä mikroskoopilla. Kun valo osuu paperiin, aallot heijastuvat kaikkiin suuntiin. Tämä tekee paperista niin uskomattoman hyödyllistä – voit lukea sanat painetulla sivulla riippumatta siitä, mistä kulmasta silmäsi katsovat pintaa.
”taittuminen tapahtuu, kun valonsäde kulkee yhdestä läpinäkyvästä väliaineesta (sanokaamme ilmasta) toiseen läpinäkyvään väliaineeseen (veteen). Kun näin tapahtuu, valon nopeus muuttuu ja valonsäde taipuu joko kohti tai poispäin siitä, mitä me kutsumme normaaliksi suoraksi, kuvitteelliseksi suoraksi, joka kulkee kohtisuoraan kohteen pintaan nähden. Valoaallon taivutusmäärä eli taittokulma riippuu siitä, kuinka paljon materiaali hidastaa valoa. Timantit eivät olisi niin kimaltelevia, jos ne eivät hidastaisi tulevaa valoa paljon enemmän kuin vaikkapa vesi. Timanteilla on suurempi taitekerroin kuin vedellä, mikä tarkoittaa, että nuo kimaltelevat, kalliit valonloukut hidastavat valoa enemmän.
linssit, kuten kaukoputken tai silmälasiparin linssit, hyödyntävät taittumista. Linssi on lasin tai muun läpinäkyvän aineen kappale, jossa on kaarevat sivut valonsäteiden keskittämistä tai hajottamista varten. Linssit taittavat valoa jokaisella rajalla. Kun valonsäde tulee läpinäkyvään materiaaliin, se taittuu. Kun sama säde poistuu, se taittuu taas. Näiden kahden rajan taittumisen nettovaikutus on, että valonsäde on muuttanut suuntaa. Käytämme tätä vaikutusta hyväksi korjataksemme henkilön näkökykyä tai parantaaksemme sitä tekemällä kaukaiset kohteet lähemmiksi tai pienet esineet suuremmiksi.
valitettavasti sädeteoria ei pysty selittämään kaikkia valon osoittamia käyttäytymismalleja. Tarvitsemme pari muuta selitystä, kuten sen, josta kerromme seuraavaksi.