С помощью опытов законы отражения для светового излучения были найдены еще в III в. до н. э. древнегреческим ученым Евклидом. В современных условиях проверка этих законов делается с помощью оптической шайбы (рис. 29.2). Она состоит из источника света A, который можно перемещать вокруг диска, разделенного на градусы. Направляя свет на отражающую поверхность 3, измеряют углы i и α.
Законы отражения света совпадают с законами отражения волн от препятствий.
- Луч падающий и луч отраженный лежат в одной плоскости с перпендикуляром к отражающей поверхности, восставленным в точке падения луча.
- Угол отражения луча равен углу его падения: <α = <i.
С помощью оптической шайбы можно показать, что падающий и отраженный лучи обратимы, т. е. если падающий луч направить по пути отраженного луча, то отраженный луч пойдет по пути падающего луча.
Законы отражения для сферического фронта волны. Покажем теперь, что они справедливы и для плоского фронта волны, т. е. для случая падения на плоскую поверхность параллельных лучей.
Пусть на гладкую поверхность KM (рис. 29.3) падает «Плоская волна, фронт которой в какой-либо момент времени занимает положение A1B1. Через некоторое время он займет положение АС. В этот момент времени (мы примем его за нуль) от точки A начнет распространяться отраженная элементарная волна. Пока фронт волны за время t из точки С переместится в точку В, волна из точки А распространится по полусфере на расстояние AD, равное СВ, так как AD=vt и CB=vt (v — скорость распространения волн). Новым положением фронта волны после отражения лучей будет касательная к полусфере, проведенная из точки B, т. е. прямая BD. Дальше этот фронт волны будет двигаться параллельно самому себе по направлению лучей АА» или ВВ».
Поскольку прямоугольные треугольники ADB и АСВ имеют общую гипотенузу АВ и равные катеты AD и СВ, то они равны между собой. Поэтому <i1=<α1. Так как <i1 = <i и <α1 = <α, как углы с взаимно перпендикулярными сторонами, то и <α = <i, т. е. угол падения равен углу отражения, что и требовалось доказать.
