قانونِ بازتاب
در بیلیارد، بازیکن خوب می‌داند اگر توپ را با زاویه‌ای به لبه‌ی میز بزند، توپ با همان زاویه برمی‌گردد. نور هم وقتی به آینه می‌خورد، از یک قاعده‌ی ساده و دقیق پیروی می‌کند. با این قاعده می‌شود پیش از روشن کردنِ چراغ‌قوه گفت نور به کجای دیوار می‌رسد.
خطِ عمود و دو زاویه
برای سنجیدنِ بازتاب، در نقطه‌ای که پرتو به آینه می‌خورد خطی رسم می‌کنیم که بر آینه عمود باشد؛ یعنی با سطحِ آینه زاویه‌ی ۹۰ درجه بسازد. به آن خطِ عمود می‌گوییم. زاویه‌ها را همیشه از این خط اندازه می‌گیریم، نه از سطحِ آینه:
- زاویه‌ی تابش: زاویه‌ی بینِ پرتوِ تابش و خطِ عمود.
- زاویه‌ی بازتاب: زاویه‌ی بینِ پرتوِ بازتاب و خطِ عمود.
قانونِ بازتابِ نور
اگر با یک نقاله و یک چراغ‌قوه‌ی باریک یا لیزرِ مدادی آزمایش کنید، می‌بینید هر بار که زاویه‌ی تابش را عوض می‌کنید، زاویه‌ی بازتاب هم به همان اندازه عوض می‌شود. مثلاً اگر زاویه‌ی تابش ۳۰ درجه باشد، زاویه‌ی بازتاب هم ۳۰ درجه است؛ اگر ۵۵ درجه باشد، آن هم ۵۵ درجه. این را قانونِ بازتابِ نور می‌نامیم:
- زاویه‌ی بازتاب با زاویه‌ی تابش برابر است.
- پرتوِ تابش، پرتوِ بازتاب و خطِ عمود در یک صفحه قرار دارند؛ پرتوِ برگشته از صفحه‌ی کاغذ بیرون نمی‌پرد.
نتیجه‌ی جالبی هم دارد: پرتوی که روی خطِ عمود به آینه بتابد، زاویه‌ی تابشش صفر است، پس مستقیم از همان راهی که آمده برمی‌گردد.
قانون برای سطحِ ناهموار هم برقرار است
شاید فکر کنید در بازتابِ نامنظم این قانون شکسته می‌شود. نه! هر پرتو به تکه‌ی کوچکی از سطح می‌خورد و برای همان تکه، قانونِ بازتاب کاملاً برقرار است. فقط چون خطِ عمودِ تکه‌ها هر کدام به سویی است، پرتوها هم به سوهای گوناگون برمی‌گردند.
هشدار
در آزمایش با لیزرِ مدادی، هرگز آن را به سمتِ چشمِ کسی نگیرید؛ نورِ برگشته از آینه را هم.
در خانه امتحان کنید
- یک آینه‌ی کوچک را روی میز، کنارِ دیوار بخوابانید.
- با چراغ‌قوه‌ی گوشی، از فاصله‌ی ثابت، یک بار کج و یک بار تقریباً عمود به آینه نور بتابانید.
- ببینید لکه‌ی روشن روی سقف یا دیوار کجا می‌افتد. پیش از هر بار، با قانونِ بازتاب حدس بزنید و بعد امتحان کنید.
واژه‌های این درس
- خطِ عمود - خطی که در نقطه‌ی برخوردِ نور با آینه، با سطحِ آینه زاویه‌ی ۹۰ درجه می‌سازد.
- زاویه‌ی تابش - زاویه‌ی پرتوِ تابش با خطِ عمود.
- زاویه‌ی بازتاب - زاویه‌ی پرتوِ بازتاب با خطِ عمود.
- قانونِ بازتاب - زاویه‌ی بازتاب برابرِ زاویه‌ی تابش است و هر سه در یک صفحه‌اند.
ایده‌ی اصلی
زاویه‌ها را از خطِ عمود می‌سنجیم. در هر بازتاب، زاویه‌ی بازتاب با زاویه‌ی تابش برابر است، چه سطح صاف باشد و چه ناهموار.