În fizică, lumina este un tip de radiație electromagnetică vizibilă ochiului. Lumina are proprietatea unică de a putea fi descrisă în fizică atât ca undă, cât și ca un lanț de particule numite fotoni.
În acest articol vom descrie unele dintre comportamentele luminii ca undă, inclusiv reflexia, refracția și difracția.
Reflexia
Unul dintre cele mai importante comportamente ale undei luminii este reflexia. Ceea ce vede ochiul nostru este lumină reflectată. Modul în care lumina se reflectă din obiecte afectează culorile pe care le percepem.
Când o undă atinge un mediu nou, o parte din undă va ricoșa de pe suprafața acelui mediu. Gradul de reflexie al suprafeței determină cât de multă lumină (și ce lungimi de undă ale luminii) vor fi reflectate și câtă va fi absorbită sau transmisă.
Când lumina este reflectată, aceasta se supune legii reflexiei pe care o urmează undele. Aceasta înseamnă ca unghiul undei de lumină reflectate va fi egal cu unghiul de incidență al undei de lumină care intră. Observă imaginea de mai jos pentru un exemplu:
Tipuri de reflexie
- Reflexie speculară – O astfel de reflexie se produce atunci când razele de lumină sunt reflectate într-o singură direcție de ieșire. Un exemplu pentru acest tip de reflexie este oglinda. Reflexiile speculare au loc pe suprafețe plane la nivel microscopic, precum argintul șlefuit sau ape stătătoare.
- Reflexie difuză – O astfel de reflexie se produce atunci când suprafața reflectă raze de lumină mai multe direcții. Reflexiile difuze au loc când suprafața este aspră, neșlefuită, la nivel microscopic. Suprafața poate părea netedă, cum e foaia de hârtie, dar este de fapt aspră la nivel microscopic. Aceasta determină ca razele de lumină să fie reflectate la unghiuri diferite.
Refracția
Când lumina se mișcă dintr-un mediu (precum aerul) către alt mediu (precum apa) își va schimba direcțiile. Acesta este un comportament de undă și este numit refracție. Astfel, lumina se comportă ca alte unde, precum undele de sunet, de exemplu. Viteza undei de lumină se schimbă, de asemenea, atunci când se mută dintr-un mediu în altul.
Putem observa un exemplu de refracție a luminii în apă dacă punem un pai într-un pahar cu apă. Vom observa cum paiul pare că se îndoaie ântr-o parte. Aceasta este unda luminii în timp de intră în apă.
Indice de refracție
Pentru a măsura cum se comportă lumina în substanțe diferite, cercetătorii folosesc indicele de refracție. Acest indice oferă un raport al vitezei luminii în vid asupra vitezei luminii în substanță. Ecuația pentru indicele de refracție este:
unde n este indicele refracției, c este viteza luminii în vid și v este viteza luminii în substanță.
Ca exemplu, luăm indicele de refracție al apei, care este 1.33. Aceasta înseamnă că viteza luminii în vid este de 1.33 de ori mai mare ca viteza luminii în apă.
Difracția
O altă proprietate de undă a luminii este difracția. Când undele de lumină întâlnesc un obstacol sau trec printr-o deschizătură, se vor îndoi. Difracția luminii poate fi observată la marginea norilor, precum și în tiparele de lumină de pe suprafața unui CD (vezi imagine).
