att föreställa sig ljus som en stråle gör det enkelt att med stor noggrannhet beskriva tre välkända fenomen: reflektion, brytning och spridning. Låt oss ta en sekund för att diskutera var och en.
i reflektion träffar en ljusstråle en slät yta, såsom en spegel, och studsar av. En reflekterad stråle kommer alltid från ytan av ett material i en vinkel som är lika med vinkeln vid vilken den inkommande strålen träffar ytan. I fysiken hör du detta som kallas reflektionslagen. Du har nog hört denna lag anges som ” infallsvinkeln är lika med reflektionsvinkeln.”
annons
naturligtvis lever vi i en ofullkomlig värld och inte alla ytor är släta. När ljuset träffar en grov yta reflekterar inkommande ljusstrålar i alla möjliga vinklar eftersom ytan är ojämn. Denna spridning förekommer i många av de föremål vi möter varje dag. Pappersytan är ett bra exempel. Du kan se hur grovt det är om du tittar på det under ett mikroskop. När ljuset träffar papper reflekteras vågorna i alla riktningar. Det här gör papper så otroligt användbart – du kan läsa orden på en tryckt sida oavsett vinkeln där dina ögon ser ytan.
”brytning uppstår när en ljusstråle passerar från ett transparent medium (luft, låt oss säga) till ett andra transparent medium (Vatten). När detta händer ändrar ljuset hastighet och ljusstrålen böjer sig, antingen mot eller bort från det vi kallar den normala linjen, en imaginär rak linje som går vinkelrätt mot objektets yta. Mängden böjning eller brytningsvinkel för ljusvågan beror på hur mycket materialet saktar ner ljuset. Diamanter skulle inte vara så glittrande om de inte sakta ner inkommande ljus mycket mer än, säg, vatten gör. Diamanter har ett högre brytningsindex än vatten, det vill säga att de glittrande, kostsamma ljusfällorna saktar ner ljuset i högre grad.
linser, som de i ett teleskop eller i ett par glasögon, utnyttjar brytning. En lins är en bit glas eller annan transparent substans med böjda sidor för att koncentrera eller sprida ljusstrålar. Objektiv tjänar till att bryta ljus vid varje gräns. När en ljusstråle kommer in i det transparenta materialet bryts det. När samma stråle går ut bryts den igen. Nettoeffekten av brytningen vid dessa två gränser är att ljusstrålen har ändrat riktningar. Vi utnyttjar denna effekt för att korrigera en persons syn eller förbättra den genom att få avlägsna föremål att visas närmare eller små föremål verkar större.
tyvärr kan en strålteori inte förklara alla beteenden som uppvisas av ljus. Vi behöver några andra förklaringar, som den vi kommer att täcka nästa.