光的直線傳播反射

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介紹

表面的性質變化會導致光的反射產生差異。光的直線傳播發生在光沿直線傳播的時候。在這種方法中，光的傳播路徑上沒有干擾。光從一種介質傳播到另一種介質時，其傳播路徑會發生變化。介質可以是不同的成分，例如空氣、水以及玻璃。光的反射及其性質取決於這些因素。

什麼是光的直線傳播反射？

事實證明，如果不存在任何干擾和分心，光就會沿直線傳播。就像光接觸到任何表面一樣，它會被反射。如果表面光滑且清晰，就會產生鏡面反射（Blanquet 等人，2020）。對於未拋光和粗糙的表面，光的反射會變成漫反射。可以透過一個簡單的實驗來檢驗直線傳播理論。如果一個人站在山頂上，試圖觀察周圍的環境，這個人就能看到所有的事物。其原因是個人眼睛和周圍事物之間沒有干擾（Goncharenko 等人，2020）。

如果這個人下來，試圖直視，那麼他可能會難以看到同樣的東西。透過這個實驗，證明了光在不受干擾的情況下沿直線傳播。

橡膠管實驗

所需物品

蠟燭、任何其他光源和一根柔性橡膠管

步驟

點燃蠟燭，將其放在平坦的表面上。取橡膠管，嘗試從其中一端觀察蠟燭火焰。此時，觀察者應記錄觀察結果。然後，需要稍微彎曲橡膠管，並再次從其中一端觀察蠟燭火焰。

圖 1：橡膠管實驗

觀察結果

根據此實驗，觀察到當觀察者用直管觀察火焰時，很容易看到火焰。當管子彎曲時，觀察者就無法用彎曲的管子看到火焰（Emedolu 等人，2020）。彎曲的橡膠管阻擋了視線，因此觀察者無法進一步看到火焰。這證明了光以直線傳播的方式傳播。

硬紙板實驗

所需物品

平坦且乾淨的表面、蠟燭、三個硬紙板和一個鋒利的物體

步驟

點燃蠟燭，將其放在乾淨的表面上。在每個硬紙板上都要打三個孔。需要將硬紙板放置在彼此正前方，使孔保持在同一條線上。此時，觀察者需要將眼睛放在最後一個硬紙板的孔上，並嘗試觀察蠟燭火焰。

圖 2：硬紙板實驗

觀察結果

人們可以使用三個硬紙板來進行實驗，瞭解光沿直線傳播的事實。如果三個硬紙板放置在同一條線上，孔也位於同一條線上，觀察者就可以很容易地透過孔看到蠟燭火焰。這證明了來自蠟燭的光沿直線傳播（Zhang 等人，2021）。此時，如果將三個硬紙板中的一個稍微移動，三個孔的位置就會發生變化。在這種情況下，觀察者將無法再看到蠟燭火焰。這是光沿直線傳播的一個重要且最可靠的例子。

現實生活中的例子

在水下，物體看起來更小，這是直線傳播的一個重要例子。隨著光波介質的變化，波的運動也會發生變化。放入水中的物體改變了其介質，因此其外觀也發生了變化。另一個例子是將手放入一桶水中（Lomukhin & Butukhanov，2018）。當手從空氣浸入水中時，介質發生了變化，結果手看起來比實際更小。光不僅在不同的介質中以不同的速度傳播，而且在不同的密度中也以不同的速度傳播。光的色散也與光的直線傳播密切相關。

結論

光的反射來自光的基礎和光源。如果表面介質發生變化，則發現反射的性質會發生差異。當光被表面阻擋時，光會向相反的方向反射。例如，如果光被鏡子阻擋，則會以鏡面反射的方式反射。如果光落在粗糙的表面上，則會以隨機和散射的方式反射。例如，每個人都可以在鏡子和光滑表面的物體上看到自己的臉，而不是在不光滑和粗糙的表面上。

常見問題

Q1. 光的直線傳播的兩個最重要的影響是什麼？

晝夜的形成和影子的形成是光的直線傳播的兩個最重要的自然影響。此外，使用針孔相機形成特定影像也是其另一種影響。

Q2. 當光照射到光滑表面時，它以什麼形式反射？

當光照射到光滑表面時，它會沿直線反射並以鏡面反射的方式反射。光的直線反射是其結果。

Q3. “干擾”一詞是什麼意思？

干擾一詞是指兩個波形成一個合波，合波的振幅更高、更低，最重要的是在同一振幅上。這是物理學中一個重要的現象。

Q4. 哪些因素導致光以散射的方式反射？

表面的粗糙和不清晰的性質導致光以散射的方式反射。這是光的基本性質。

參考文獻

期刊

Blanquet, E.、Blé, V.、Darraud, C.、Goldfarb, F.、Miron, M. 和 Picholle, É. (2020 年 3 月)。少量的知識是危險的：理解光的直線傳播與衍射。2020 年 NARST 會議。於 2022 年 6 月 10 日檢索自：https://hal.archives-ouvertes.fr

Emedolu, C. C.、Ihejirika, C. 和 Nnamdi, B. S. (2020)。光的本質的兩個關鍵實驗：超越波粒二象性的界限。《非洲評論國際人文期刊》，9(1)，130-139。於 2022 年 6 月 10 日檢索自：https://www.ajol.info

Goncharenko, T.、Yermakova-Cherchenko, N. 和 Anedchenko, Y. (2020)。移動技術作為物理學習方法的應用經驗。《資訊與通訊技術教育研討會論文集》（第 1298-1313 頁）。於 2022 年 6 月 10 日檢索自：https://lib.iitta.gov.ua

Lomukhin, Y. L. 和 Butukhanov, V. P. (2018)。任意掠射角下水介質的反向反射研究。《俄羅斯物理學報》，60(11)，1917-1923。於 2022 年 6 月 10 日檢索自：https://www.researchgate.net

Zhang, X.、Zhang, A.、Sun, J.、Zhu, X.、Guo, Y. E.、Qian, F. 和 Mao, Z. M. (2021 年 10 月)。EMP：邊緣輔助的多車輛感知。《第 27 屆年度國際移動計算與網路會議論文集》（第 545-558 頁）。於 2022 年 6 月 10 日檢索自：https://dl.acm.org

網站

Thefactfactor (2022)。光度學和光源。檢索自：https://thefactfactor.com [檢索日期：2022 年 6 月 10 日]