Объясните почему при выстреле снаряд вылетающий из орудия и откатывающееся при этом орудие имеют разные скорости.

Потому что у них разная масса.

На этом уроке вы узнаете об отражении света и мы сформулируем основные законы отражения света. Ознакомимся с этими понятиями не только с точки зрения геометрической оптики, но и с точки зрения волновой природы света.

Введение

Как мы видим подавляющее большинство предметов вокруг нас, ведь они не являются источниками света? ответ вам хорошо знаком, вы его получили еще в курсе физики 8 класса. Мы видим окружающий нас мир за счет отражения света.

Закон отражения

Для начала вспомним определение.

Когда световой луч падает на границу раздела двух сред, он испытывает отражение, то есть возвращается в исходную среду.

Обратите внимание на следующее: отражение света – это далеко не единственный возможный исход дальнейшего поведения падающего луча, частично он проникает в другую среду, то есть поглощается.

Поглощение света (абсорбция) – явление потери энергии световой волной, проходящей через вещество.

Построим падающий луч , отраженный луч и перпендикуляр в точку падения (рис. 1.).

Рис. 1. Падающий луч

Углом падения называется угол между падающим лучом и перпендикуляром (),

– угол скольжения.

Эти законы впервые были сформулированы Евклидом в его труде «Катоптрика». И с ними мы уже ознакомились в рамках программы физики 8 класса.

Законы отражения света

1. Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр в точку падения лежат в одной плоскости.

2. Угол падения равен углу отражения.

Из закона отражения света следует обратимость световых лучей. То есть если мы поменяем местами падающий луч и отраженный, то ничего не изменится с точки зрения траектории распространения светового потока.

Спектр применения закона отражения света весьма широк. Это и тот факт, с которого мы начали урок, что большинство предметов вокруг нас мы видим именно в отраженном свете (луну, дерево, стол). Еще одним хорошим примером использования отражения света являются зеркала и светоотражатели (катафоты).

Катафоты

Разберемся в принципе работы простого световозвращателя.

Катафот (от древнегреческого kata – приставка со значением усилия, fos – «свет»), световозвращатель, фликер (от англ. flick – «мигать») – устройство, предназначенное для отражения луча света в сторону источника с минимальным рассеиванием.

Каждый велосипедист знает, что передвижение в темное время суток без наличия катафотов может быть опасным.

Также фликеры используются в униформах дорожных рабочих, сотрудников ГИБДД.

Как ни удивительно, свойство катафота основано на простейших геометрических фактах, в частности на законе отражения.

Отражение луча от зеркальной поверхности происходит по закону: угол падения равен углу отражения. Рассмотрим плоский случай: два зеркала, образующих угол в 90 градусов. Луч, идущий в плоскости и попадающий на одно из зеркал, после отражения от второго зеркала уйдет ровно в том направлении, в котором пришел (см. рис. 2).

Рис. 2. Принцип действия углового катафота

Для получения такого эффекта в обычном трехмерном пространстве необходимо расположить три зеркала во взаимно перпендикулярных плоскостях. Возьмем уголок куба с краем в виде правильного треугольника. Луч, попавший на такую систему зеркал, после отражения от трех плоскостей уйдет параллельно пришедшему лучу в обратном направлении (см. рис. 3.).

Рис. 3. Уголковый отражатель

Произойдет световозвращение. Именно это простое устройство с его свойствами и называют уголковым отражателем.

Доказательство закона отражения

Рассмотрим отражение плоской волны (волна называется плоской, если поверхности равной фазы представляют собой плоскости) (рис. 1.)

Рис. 4. Отражение плоской волны

На рисунке – поверхность, и – два луча падающей плоской волны, они параллельны друг другу, а плоскость – волновая поверхность. Волновую поверхность отраженной волны можно получить, если провести огибающую вторичных волн, центры которых лежат на границе раздела сред.

Различные участки волновой поверхности достигают отражающей границы не одновременно. Возбуждение колебаний в точке начнется раньше, чем в точке на промежуток времени . В момент когда волна достигнет точки и в этой точке начнется возбуждение колебаний, вторичная волна с центром в точке (отраженный луч ) уже будет представлять собой полусферу радиусом . Исходя из того, что мы только что записали, этот радиус так же будет равен отрезку .

Теперь мы видим: , треугольники и – прямоугольные, а значит, . А в свою очередь, и есть угол падения . А – угол отражения . Следовательно, мы получаем, что угол падения равен углу отражения .

Итак, при принципа Гюйгенса ми доказали закон отражения света. Получить это же доказательство можно, пользуясь принципом Ферма.

Виды отражения

В качестве примера (рис. 5.) изображено отражение от волнообразной, шероховатой поверхности.

С какой высоты h падает вода, если в результате падения она нагревается на ∆T = 0,02 K. Счи- тать что только 30 % кинетической энергии падающей воды превращается в ее внутреннюю энергию. Удельная теплоемкость воды с = 4,2 кДж/кг ⋅ К. 24) Паровой молот падает с высоты h = 3 м на латунную болванку. Сколько раз n он должен упасть, чтобы температура болванки поднялась на ∆T = 19,87 K. На нагревание болванки расходуется 60 % теплоты, выделенной при ударах. Удельная теплоемкость латуни с = 400 Дж/кг ⋅ К. Масса молота М = 5 т, масса болванки m = 200 кг. 25) Свинцовая пуля имела скорость v0 = 300 м/с. Пробив доску, она нагрелась на ∆t = 50 °C. Какова скорость пули v после вылета из доски, если считать, что все выделенное количество теплоты израсходовано на нагревание пули? Удельная теплоемкость свинца с = 120 Дж/кг ⋅ К. 26) Определить мощность N двигателя автомобиля с кпд η = 0,3 если при скорости v = 20 м/с двига- тель потребляет объем V = 10 л бензина на пути S = 100 км. Удельная теплота сгорания бен- зина q = 44 МДж/кг, его плотность ρ = 7 ⋅ 102 кг/м3. 27) Двигатель дизельного трактора с кпд η = 60 % при движении со скоростью v = 36 км/ч развивает силу тяги F = 60 кН. Определить расход топлива за время t = 1 ч работы. Удельная теплота сгорания то- плива q = 4,2 ⋅ 107 Дж/кг. 28) Вместимость бензобака автомобиля V = 40 л. Масса автомобиля m = 2 т, КПД двигателя η = 0,3. Сколько километров сможет проехать автомобиль до следующей заправки, если коэффициент трения µ = 0,05? Плотность бензина ρ = 700 кг/м3, удельная теплота сгорания бензина q = 4,6 ⋅ 10 Дж/кг. Дви- жение автомобиля считать равномерным, силой сопротивления воздуха пренебречь.