Odraz svetla na mokrom povrchu príp

Odraz svetla na mokrom povrchu alebo vode 16 12. 2018 12:55 # 45969

Rád by som položil otázku, na ktorú som doteraz nenašiel uspokojivú odpoveď. Zaujímalo by ma, prečo sa odraz svetelných zdrojov na mokrom povrchu, ako je cesta alebo vodná plocha, javí ako pretiahnuté čiary, ktoré sa tiahnu zvisle nadol (alebo kolmo na povrch).

Tu sú dva príklady:

Je mi jasné, že kvôli nerovnostiam povrchu a „zrkadlovému efektu vody“ je svetlo rozptýlené do všetkých možných smerov a preto nie je vidieť žiaden zrkadlový obraz svetelného zdroja, ale rozmazaný, distribuovaný obraz. Neviem však vysvetliť, prečo odraz nevyzerá ako predĺžená plocha, ale iba ako zvislá čiara.

Jedno z posledných videí pána Gassnera sa týkalo odrazu svetla a dozvedel som sa, že zákon odrazu, ktorý sa učíte v škole, nie je správny, pretože svetlo sa odráža vo všetkých možných smeroch., nielen v smere uhla dopadu = uhol odrazu. Iba určité príspevky svetla sa zjavne navzájom vylučujú, takže odraz sa javí ako uhol dopadu = uhol odrazu. Nechápal som vysvetlenie, že 100%, aby som bol úprimný (bolo to na to asi príliš zjednodušené).
A teraz predpokladám, že otázka, ktorú som položil, sa nedá tak triviálne vysvetliť, ak je zákon odrazu oveľa komplikovanejší vo svojej skutočnej podstate.

Ocenil by som preto zrozumiteľné vysvetlenie, alebo ešte lepšie: video na túto tému
Ak vysvetlenie uľahčujú rovnice, je to v poriadku aj so mnou.

Ak sa chcete zapojiť do konverzácie, prihláste sa alebo sa zaregistrujte.

Súvisiace témy

Predmet témy Dátum posledného príspevku

Voda a CO2	Nedeľa 2. júla 2017
Voda na zemi	Piatok 29. mája 2020
Voda na marse.	Piatok 10. augusta 2018
Klesajúca absolútna nula; tekutá voda	Utorok 11. februára 2020
svetlo	Nedeľa 11. februára 2018

Odraz svetla na mokrom povrchu alebo vode 17 12. 2018 20:30 # 46036

Ak sa chcete zapojiť do konverzácie, prihláste sa alebo sa zaregistrujte.

Odraz svetla na mokrom povrchu alebo vode 20 12. 2018 16:08 # 46106

dakujem za odpoved. To však nevysvetľuje účinok, pretože zrkadlo môžete takmer vždy vyrovnať tak, aby ste videli na svetelný zdroj, len sa musí podľa toho natočiť. A s náhodne zvlnenou vodnou hladinou alebo drsným povrchom cesty sa svetlo môže teoreticky odrážať z ktoréhokoľvek bodu v ľubovoľnom smere, a preto by som očakával, že budem vidieť odrazy rozložené po povrchu a nie silný lúč.

Ale túto myšlienku som vzal ako príležitosť napísať skript, ktorý má simulovať pomocou lúčového sledovania, ako sa zdroj svetla (napr. Mesiac) odráža na odraznej ploche (napr. Voda). Za týmto účelom sa lúč prenesie cez každý pixel fotoaparátu a skontroluje sa, či nenaráža na povrch vody. Ak je to tak, lúč sa odráža v bode zrážky cez uhol dopadu = uhol odrazu a kontroluje sa, či dopadá na svetelný zdroj (guľu).
Ak nič nenarazí, pixel sa nakreslí čiernou farbou. Ak je zasiahnutá vodná plocha, ale nie lopta, je nakreslená modrou farbou. A ak je loptička zasiahnutá priamo alebo odrazom od vodnej hladiny, pixel sa nakreslí bielou farbou. Výsledok vyzerá takto:

Podľa očakávania môžete svetelný zdroj vidieť ako čistú hru.

Teraz môžete tiež povedať, že pri dopade svetelného lúča na vodnú hladinu dôjde k náhodnému vyrovnaniu mikro zrkadla, ktoré svetlo mierne vychyľuje. Na to som matematicky použil rovinnú rovnicu, ktorej normálový vektor sa náhodne odchyľuje od vodnej roviny. Odchýlka sa stanoví rovnomerne a leží medzi 0 a pevnou maximálnou hodnotou, napríklad 1 °. Bude to vyzerať takto:

Keďže je dosť pixelovaný, pokúsil som sa vypočítať celkovo niekoľko mikroodrazov na lúč, ktoré, keď dopadnú na loptu, sú spriemerované, aby vytvorili farebnú hodnotu. Vyzerá to takto pre maximálnu odchýlku 1 °:

A obrázky ukazujú, čo by som tiež očakával: obraz gule, ktorá sa v závislosti od drsnosti povrchu čoraz viac vymyje (až kým prakticky neskončíte s rozptýleným rozptýlením svetla). Riadok sa tu netvorí!
To znamená, že tento model presne neodráža realitu. Ako však vyzerá správny model?

Ak sa chcete zapojiť do konverzácie, prihláste sa alebo sa zaregistrujte.

Odraz svetla na mokrom povrchu alebo vode 20 12. 2018 21:48 # 46116

Tieto obrázky sú na dlhé vzdialenosti nereálne.

Oba lúče slnka prichádzajú prakticky rovnobežne, rovnako ako odrazy, rozptýlené svetlo sa tak ďaleko nedostane. (môj hosť)

To je prípad mokrej vozovky, keď je vlhkosť veľmi klzká a málo sa rozptyľuje.

Pre difúzny obraz by sa lúče museli odrážať ako na bočnej stene, takže vlny by sa pri pohľade od pozorovateľa museli pohybovať sprava doľava, ale zvyčajne smerujú k pobrežiu (pozorovateľ). Okrem pravo-ľavého odrazu by sa museli odrážať aj hore a dole. tak zložitejšie ako len hore a dole ako pri vzhľade podobnom čiare. (myslím, že to znie lepšie).

Ak sa chcete zapojiť do konverzácie, prihláste sa alebo sa zaregistrujte.

Odraz svetla na mokrom povrchu alebo vode 20 12. 2018 22:25 # 46121

ra-raish napísal: Tieto obrázky sú nereálne na veľké vzdialenosti.

Ak sa chcete zapojiť do konverzácie, prihláste sa alebo sa zaregistrujte.

Odraz svetla na mokrom povrchu alebo vode 20. 12. 2018 22:39 # 46123

ra-raisch napísal: Tieto obrázky sú nereálne na veľké vzdialenosti.

Potom musia byť nereálne aj na malé vzdialenosti, pretože pozorujeme čiarový efekt bez ohľadu na to, ako ďaleko je svetelný zdroj.
Považujem túto otázku za skutočne vzrušujúcu a mnohokrát som si ju položil.

Ak sa chcete zapojiť do konverzácie, prihláste sa alebo sa zaregistrujte.

Odraz svetla na mokrom povrchu alebo vode 20 12. 2018 22:41 # 46124

Ak sa chcete zapojiť do konverzácie, prihláste sa alebo sa zaregistrujte.

Odraz svetla na mokrom povrchu alebo vode 20. 12. 2018 22:43 # 46126

ra-raish napísal:

ra-raish napísal: Tieto obrázky sú nereálne na veľké vzdialenosti.

K dispozícii je tiež škvrnitý vzor.

Ak sa chcete zapojiť do konverzácie, prihláste sa alebo sa zaregistrujte.

Odraz svetla na mokrom povrchu alebo vode 20 12. 2018 23:05 # 46129

ra-raisch napísal:

ra-raish napísal: Tieto obrázky sú nereálne na veľké vzdialenosti.

K dispozícii je tiež škvrnitý vzor.

Och, myslel som si, že hovoríš konkrétne o prítomnosti alebo neprítomnosti vzoru čiary.

Ak sa chcete zapojiť do konverzácie, prihláste sa alebo sa zaregistrujte.

Odraz svetla na mokrom povrchu alebo vode 21 12. 2018 04:17 # 46140

Ahoj Marco,
Musel som sa s problémom vyrovnať, pretože maľujem obrázky a veľkú úlohu v nich zohrávajú odlesky. Položil som si otázku, aký veľký je objekt v zrkadlovom obraze (bežné zrkadlo), v závislosti od uhla pohľadu, a dospel som k záveru, že veľkosť sa mení s kosínusom uhla pohľadu.

Moje nezabezpečené vysvetlenie asymetrického skreslenia zrkadlového obrazu v dôsledku mokrej cesty:

Keby bola cesta hladká ako zrkadlo, získali by ste presný zrkadlový obraz svetlometu automobilu. Pod uhlom 0 ° (s hlavou na ceste) v pôvodných rozmeroch. Keď vstanete, postupne klesajte na 0, keď ste presne nad svetlometom (= 90 °).

Teraz si predstavte zrkadlový Vlnitý plech ktoré si postavil pred auto. A choďte späť o 20 metrov. Na povrchu vlnitého plechu vždy bude nejaký uhol, ktorý podľa optických zákonov (alebo ako to po novom videu chceme nazvať) vedie svetlo z reflektora automobilu do vášho oka. Zrkadlový obraz svetlometu sa zdá byť natiahnutý, ale boli vložené tmavé čiary. Striedajú sa svetlé a tmavé zóny. Z tohto dôvodu je zrkadlový obraz predĺžený.

Aby som to skontroloval, urobil som experiment s podlahovou lampou a holiacim zrkadlom: Lampa svieti dole na podlahu a je možné ju pozorovať presne v jednej polohe zrkadla so zrkadlom ležiacim vodorovne na podlahe a v definovanej vzdialenosti medzi okom a zrkadlom. Povedzme, že je po ruke. Ak zatlačím zrkadlo ďalej od seba, lampa zmizne, ak ho potiahnem bližšie, tak tiež. ALE: Ak ho priblížim a mierne zvisle nakloním, potom tu vidím aj lampu. To ide celú cestu medzi lampou a mnou. Nejde to doprava ani doľava. Potom by bolo treba pridať zrkadlo horizontálne byť naklonený.

Sklo sa môže nakláňať vodorovne. Voda nie. Voda zostáva vodorovne zarovnaná (Všetko vo všetkom). V tomto ohľade sa mokrá cesta nelíši od jazera bez vetra. Makroskopické.

Bohužiaľ sa to ukázalo mikroskopické jedna námietka:

Mikroštruktúra vytvára na povrchu nerovnosti. Tieto odmietajú povrch vodnej hladiny, pretože voda netečie 100% rovnomerne z dôvodu povrchového napätia a adhéznych síl. Voda pokrýva hrbole a je rovnomerná nie práve. Vo všetkých smeroch. Ako sklenené guličky.
Predstavme si preto namiesto asfaltového povrchu pred svetlometom more mramorov: Teraz všetky mramory prispejú k obrazu prichádzajúcemu na sietnicu. Dokonca najďalej úplne vpravo a úplne vľavo. Aspoň to si myslím. Ale podiel sa bude rapídne znižovať do strán, pretože intenzita svetla klesá s druhou mocninou vzdialenosti a (premýšľal som o tom sám, kto vie lepšie, rád by som to napravil), pretože pozorovací uhol, z ktorého vidím guľu, sa stáva čoraz ostrejším a pretože tu opäť viditeľný odrazný povrch klesá s kosínom. 2 efekty, ktoré spôsobujú, že svetelný kužeľ zostáva pomerne obmedzený na oblasť pred svetlometmi automobilu. Hrany by sa ale tiež mali odrážať prakticky bez obmedzení.

A napriek tomu: Tieto vyvýšené časti ulice sú iba malou časťou povrchu. Ako ostrovy v Indonézii. Najväčšia a najdôležitejšia časť povrchu je hladká, to znamená, že leží vodorovne. Ulica dole však nie je úplne rovná. Rovnako ako zrkadlo na holenie z minulosti, je to niekedy tak, niekedy to je zakrivené a sklonené. ale NAJVIAC VERTIKÁLNE. Záverom je, že vytvára tvar ako vlnitý plech.

Ergo: Trik je: Musím na svojej ulici narábať s mnohými zrkadlami, z ktorých jedno vždy zapadne. Ale kvôli sklonu vody vyrovnať sa vodorovne sa svetlo, ktoré dopadne na zem medzi mnou a bodovým svetlom, ku mne dostane skôr ako (vzácnejšie) odrazy malých mikrozrkadiel zarovnané v iných uhloch na okraji. (Ktoré by tam teoreticky tiež mali byť).
Je to tak kvôli vode a jej hladkému povrchu na nerovnom povrchu.

Ak sa chcete zapojiť do konverzácie, prihláste sa alebo sa zaregistrujte.