Из прошлых уроков вы уже знаете, что свет распространяется прямолинейно в однородной среде, а при столкновении с какой-либо поверхностью — отражается.
Один из видов отражения называется зеркальным. При слове «зеркало» мы представляем себе плоское стекло, на одну сторону которого нанесено специальное покрытие, содержащее серебро. Но в физике зеркалом может считаться любой предмет, имеющий гладкую плоскую поверхность.
У зеркал есть одна интересная особенность, которая нас и будет интересовать в этом уроке. Мы видим в зеркале отражения — себя и окружающих нас предметов.
Мы же видим предметы благодаря свету, но предметы в зеркале — ненастоящие. Что происходит на самом деле? Как это объясняет физика? На данном уроке вы узнаете много нового и интересного о, казалось бы, такой простой и привычной вещи, как зеркало.
Изображение в плоском зеркале
Плоское зеркало — это плоская поверхность, зеркально отражающая свет.
Рассмотрим изображение, которые мы получаем с помощью него.
Возьмем плоское зеркало $MN$ (рисунок 1). У нас есть источник света $S$, от которого идет расходящийся пучок света. Мы изобразим его с помощью расходящихся лучей $SO$, $SO_1$ и $SO_2$.
Рассмотрим все лучи по очереди:
- Луч $SO$
Луч достигает зеркала и отражается. Угол падения равен $0 degree$, значит (по закону отражения света) угол отражения тоже будет равен $0 degree$. Отраженный луч $OS$ совпадает с лучом $SO$, но имеет другое направление
- Луч $SO_1$
Этот луч падает на зеркало под углом $alpha_1$ и отражается под углом $beta_1$. По закону отражения: $angle beta_1 = angle alpha_1$
- Луч $SO_2$
Данный луч падает на плоское зеркало под углом $alpha_2$ и отражается под углом $beta_2$ ($angle beta_2 = angle alpha_2$)
Мы видим, что в глаз попадет расходящийся пучок света, который определяют лучи $SO_1$ и $SO_2$.
А теперь продолжим все отраженные лучи за зеркало. Они сойдутся в точке $S_1$. Эта точка называется мнимым изображением точки $S$.
Изображение в плоском зеркале называют мнимым, так как оно получается в результате пересечения не реальных лучей света, а их воображаемых продолжений.
В итоге, получается, что в глаз попадает расходящийся пучок света, исходящий как будто бы из точки $S_1$. Но в этой точке сходятся не сами лучи, а только их продолжения. В действительности изображения в этой точке нет: нам только кажется, что из этой точки исходят лучи.
Построение мнимого изображения светящейся точки
Источник света, подобный тому, что мы рассмотрели выше, принято называть светящейся точкой (точка $S$ на рисунке 1). Построить мнимое изображение такой точки очень просто.
На рисунке 1 мы описали пучок света с помощью трех лучей, чтобы обратить ваше внимание на то изображение, которое попадает в глаза. Для построения такого изображения на чертеже нам хватит выделить всего два луча:
1. Луч, перпендикулярный зеркалу
2. Луч, падающий под углом
Второй луч мы выбираем удобным для нас образом, чтобы он попадал на зеркало под каким-то углом падения $alpha$.
Итак, возьмем светящуюся точку $S$ и плоское зеркало $MN$ (рисунок 2).
Из точки $S$ опустим перпендикуляр на зеркало. Мы отметили первый луч $SA$. Отраженный луч будет совпадать с ним, но иметь обратное направление — $AS$.
Отметим второй луч — $SB$, он падает на поверхность зеркала под углом $alpha$. Опустим на поверхность зеркала перпендикуляр $BC$ и отложим от него угол $beta$, по закону отражения света равный углу $alpha$. Мы получили отражённый луч $CD$.
Теперь необходимо продолжить лучи $AS$ и $CD$ за зеркало до их пересечения. Точка их пересечения $S_1$ — это мнимое изображение светящейся точки $S$.
Расположение и размеры предмета и его мнимого изображения относительно зеркала
Используя признаки равенства треугольников на рисунке 1, мы можем доказать, что $S_1O = OS$. То же самое можно проделать и с отрезками $AS$ и $AS_1$ на рисунке 2. Значит, изображение предмета находится на таком же расстоянии за зеркалом, на каком предмет расположен перед зеркалом.
Подтвердим этот факт простым, но очень показательным опытом. Возьмем обычную линейку и вертикально укрепим на ней кусок плоского стекла, как на рисунке 3.
Стекло будет являться полупрозрачным зеркалом. С одной его стороны мы видим зеркальное отражение предметов, а с другой — то, что происходит за этим стеклом.
Также у нас имеются две одинаковые свечи. Одну поставим на расстоянии 3 см от зеркала и зажжем. Мы видим ее отражение в зеркале. Кажется, что оно находится позади стекла.
Наша задача — разместить вторую свечу с другой стороны зеркала так, чтобы она тоже казалась зажженой. Передвигая ее, найдем это положение.
Что мы получили? Незажженная свеча находится именно в том месте, где наблюдается изображение горящей свечи (рисунок 3, а). А теперь взгляните на линейку — за зеркалом свеча находится тоже на 3 см от него. Расстояние от свечи до стекла и от ее изображения до стекла одинаковы.
Итак, мы подошли к интересному выводу.
Мнимое изображение предмета в плоском зеркале находится на том же расстоянии от зеркала, на каком находится сам предмет.
Из этого опыта также очевидно, что высота изображения свечи равна высоте самой свечи (рисунок 3, б). Ведь, передвигая свечу за зеркалом, мы добились того, что она полностью совпала с изображением зажженной свечи.
Размеры изображения предмета в плоском зеркале равны реальным размерам предмета.
Из своего жизненного опыта каждый из нас знает, что когда мы смотрим на изображение предмета в зеркале, мы видим его симметричную форму (рисунок 4).
Это означает, что в зеркале «право» и «лево» меняются местами. Например, зеркальное изображение левой руки представляет для нас как бы правую руку.
Давайте подведем итоги.
Изображение предмета в плоском зеркале:
- Мнимое (находится на пересечении продолжений лучей, а не самих лучей)
- Прямое (не перевернутое)
- Равное по размеру самому предмету
- Находится за зеркалом на таком же расстоянии, как и предмет перед ним
- Симметричное предмету
Построение мнимого изображения предмета
Вы уже узнали определение плоского зеркала и установили его свойства. Теперь давайте рассмотрим, как самостоятельно построить мнимое изображение любого предмета в зеркале.
На чертеже у нас есть плоское зеркало и предмет $AB$ (рисунок 5).
Начнем построение изображения. Для этого опустим из точки $A$ перпендикуляр $АС$ на плоское зеркало. Теперь измерим и зафиксируем длину этого отрезка ($AC$).
Продлим отрезок $AC$ за зеркало и отложим расстояние, равное его длине. Так мы получили точку $A_1$ — мнимое изображение точки $A$.
Проделаем то же самое с точкой $B$. Опустим перпендикуляр на зеркало, продолжим и на определенном расстоянии отметим точку $B_1$.
Теперь осталось только соединить две полученные точки. Так мы получили мнимое изображение $A_1B_1$ предмета $AB$.
Пример задачи
Солнечные лучи при падении образуют с горизонтом угол $varphi = 40 degree$. Под каким углом к горизонту нужно расположить плоское зеркало, чтобы отраженные лучи пошли вертикально вверх?
Дано:
$varphi = 40 degree$
$eta — ?$
Для решения задачи нам понадобится рисунок 6.
Как мы получили такую картинку? Давайте разберемся.
Первым делом проводим линию горизонта $MN$ и отмечаем наш источник света ($S$). Солнечные лучи представим в виде одного падающего луча $SO$. Отмечаем угол между падающим лучом и линией горизонта — угол $varphi$.
Теперь нарисуем отраженный луч $OD$. По условию задачи $OD perp MN$.
По закону отражения света угол падения равен углу отражения. Поэтому мы разделим угол, образованный на картинке падающим и отраженными лучами, пополам — проведем биссектрису $OC$. Отметим угол падения $alpha$ и угол отражения $beta$.
Теперь вспомните, как мы строим отражённый луч. Для этого мы проводим перпендикуляр к отражающей поверхности. В нашем случае, эта поверхность — это зеркало, а перпендикуляр у нас уже есть — $OC$. Значит, поверхность зеркала должна располагаться перпендикулярно этому отрезку.
Таким образом изобразим на рисунке зеркало и отметим искомый угол $eta$.
Теперь можно приступать к решению задачи.
Посмотреть решение и ответ
Скрыть
Решение:
Из условия задачи $OD perp MN$, $angle MOD = 90 degree$.
Из рисунка мы видим, что $angle MOD$ составляют два угла: $angle MOS$ и $angle SOD$.
Значит, $angle SOD = 90 degree — varphi$.
$angle SOD = 90 degree — 40 degree = 50 degree$.
По закону отражения света $angle alpha = angle beta$. Именно эти два угла и составляют $angle SOD$. Выразим этот угол через углы падения и отражения:
$angle SOD = alpha + beta = 2alpha$.
Теперь мы можем найти угол $alpha$:
$alpha = frac{angle SOD}{2} = frac{50 degree}{2} = 25 degree$.
Рассмотрим прямоугольный треугольник $OCA$.
$angle COA = 90 degree$.
С другой стороны:
$angle COA = eta + varphi + alpha$.
Отсюда найдем угол $eta$:
$eta = angle COA — varphi — alpha = 90 degree — 40 degree — 25 degree = 25 degree$.
Ответ: $eta = 25 degree$.
Применение плоских зеркал
В повседневной жизни нас окружает множество плоских зеркал. Они нашли очень широкое применение как в быту, так и в технике.
Например, плоские зеркала используют в фарах различных автомобилей, прожекторов. И помимо этого, мы можем упомянуть и о дорожных и автомобильных зеркалах (боковых и заднего вида). Многие оптические приборы содержат в своем устройстве одно или несколько зеркал: объективы фотоаппаратов, лазеры, телескопы, перископы).
Перископ — это специальный прибор для наблюдения за поверхностью моря с подводной лодки, идущей на небольшой глубине (рисунок 7).
Простейший перископ представляет собой трубу, в углах которой расположены зеркала. Они наклонены относительно трубы на $45 degree$. Сделано это для изменения хода световых лучей. Благодаря этому человек, находящийся у нижнего края трубы может видеть то, что находится у ее верхнего края.
Также в настоящее время зеркала используются в дизайне интерьеров. С их помощью создается иллюзия пространства — большой объем в небольших помещениях.
Интересный прием с зеркалами используют в магазинах. Один предмет помещают между несколькими зеркальным поверхностями, и создается впечатление, что предмет не один, а их много. Это возможно, если установить зеркала под определенным углом $alpha$ друг к другу. Здесь работает формула, позволяющая рассчитать количество изображений $n$: $n = frac{360 degree — alpha}{alpha}$.
поделиться знаниями или
запомнить страничку
- Все категории
-
экономические
43,660 -
гуманитарные
33,654 -
юридические
17,917 -
школьный раздел
611,971 -
разное
16,905
Популярное на сайте:
Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
Любые отражающие поверхности в курсе школьной физики принято называть зеркалами. Рассматривают две геометрические формы зеркал:
- плоское
- сферическое
Плоское зеркало — отражающая поверхность, формой которой является плоскость. Построение изображения в плоском зеркале основывается на законах отражения, которые, в общем случае, даже можно упростить (рис. 1).
Рис. 1. Плоское зеркало
Пусть источником в нашем примере будет точка А (точечный источник света). Лучи от источника распространяются во все стороны. Чтобы найти положение изображения, достаточно проанализировать ход двух любых лучей и найти построением точку их пересечения. Первый луч (1) пустим под любым углом к плоскости зеркала, и, по законам отражения, его дальнейшее движение будет под углом отражения, равным углу падения. Второй луч (2) также можно пускать под любым углом, но проще нарисовать его перпендикулярно поверхности, т.к., в этом случае, он не испытает преломления. Продолжения лучей 1 и 2 сходятся в точке B, в нашем случае, данная точка и есть изображение точки А (мнимое) (рис. 1.1).
Однако получившиеся на рисунке 1.1 треугольники одинаковы (по двум углам и общей стороне), тогда в качестве правила построения изображения в плоском зеркале можно принять: при построении изображения в плоском зеркале достаточно из источника А опустить перпендикуляр на плоскость зеркала, а затем продолжить данный перпендикуляр на ту же длину по другую сторону от зеркала (рис. 1.2).
Воспользуемся этой логикой (рис. 2).
Рис. 2. Примеры построения в плоском зеркале
В случае не точечного предмета важно помнить, что форма предмета в плоском зеркале не меняется. Если учесть, что любой предмет фактически состоит из точек, то, в общем случае, надо отразить каждую точку. В упрощённом варианте (например, отрезок или простая фигура) можно отразить крайние точки, а потом соединить их прямыми (рис. 3). При этом АВ — предмет, А’В’ — изображение.
Рис. 3. Построение предмета в плоском зеркале
Также нами было введено новое понятие — точечный источник света — источник, размерами которого можно пренебречь в нашей задаче.
Сферическое зеркало — отражающая поверхность, формой которой является часть сферы. Логика поиска изображения та же — найти два луча, идущих от источника, пересечение которых (или их продолжений) и даст искомое изображение. На самом деле, для сферического тела есть три достаточно простых луча, преломление которых можно легко предсказать (рис. 4). Пусть — точечный источник света.
Рис. 4. Сферическое зеркало
Для начала введём характерную линию и точки сферического зеркала. Точка 4 называется оптическим центром сферического зеркала. Эта точка является геометрическим центром системы. Линия 5 — главная оптическая ось сферического зеркала — линия, проходящая через оптический центр сферического зеркала и перпендикулярно касательной к зеркалу в этой точке. Точка F — фокус сферического зеркала, обладающая особыми свойствами (об этом позже).
Тогда существует три хода лучей, достаточно простых для рассмотрения:
- синий. Луч, проходящий через фокус, отражаясь от зеркала, проходит параллельно главной оптической оси (свойство фокуса),
- зелёный. Луч, падающий на главный оптический центр сферического зеркала, отражается под тем же углом (законы отражения),
- красный. Луч, идущий параллельно главной оптической оси, после преломления проходит через фокус (свойство фокуса).
Выбираем любые два луча и их пересечение даёт изображение нашего предмета ().
Фокус — условная точка на главной оптической оси, в которую сходятся лучи, отражённые от сферического зеркала шедшие параллельно главной оптический оси.
Для сферического зеркала фокусное расстояние (расстояние от оптического центра зеркала до фокуса) чисто геометрическое понятие, и данный параметр может быть найден через соотношение:
(1)
- где
Вывод: для зеркал используются самые общие законы отражения. Для плоского зеркала существует упрощение для построения изображений (рис. 1.2). Для сферических зеркал существуют три хода луча, два любых из которых дают изображение (рис. 4).
Плоские зеркала — это плоские поверхности, отражающие световые лучи. Их обычно изготавливают из металла или стекла и покрывают дополнительным слоем алюминия или серебра.
Почему зеркала так хорошо отражают свет?
Поверхность зеркала почти идеально плоская (рис. 1); параллельные лучи света, падающие на нее, отражаются точно так, что они остаются параллельными. В результате мы можем видеть в зеркале изображение, которое удивительно точно воспроизводит каждую деталь объекта.
Интересный факт! В древние времена гладкая поверхность достигалась путем полировки металла — так делали, например, в Древнем Египте, Китае и Римской империи.
Позже поверхность стекла стали покрывать тонким слоем серебра или другого металла. Сегодня лучшие зеркала получаются путем напыления очень тонкого слоя металла (толщиной в несколько или около десятка атомов), обычно алюминия.
Формирование изображения в плоском зеркале
Когда вы смотрите на свое отражение в зеркале, у вас может сложиться впечатление, что с другой стороны на вас смотрит ваша точная копия (пример на рисунке 2).
Более того, эта «копия» находится по другую сторону зеркала на том же расстоянии, что и вы, и повторяет все ваши жесты. Изображение и объект, который вы наблюдаете в зеркале — симметричны друг относительно друга.
Изображение, получаемое в плоском зеркале, как говорят физики, прямое. Оно также равно объекту по размеру, т.е. оно не увеличивается и не уменьшается по отношению к объекту. Это не всегда так — в зеркалах, которые не являются плоскими, получаемое изображение может быть перевернутым, увеличенным или уменьшенным по отношению к объекту.
Построение изображения в плоском зеркале
Чтобы построить изображение точки в плоском зеркале, необходимо использовать как минимум два луча света, исходящих из точки, находящейся перед зеркалом.
Первый луч света, который перпендикулярен поверхности зеркала, отражается от зеркала и возвращается по тому же пути, по которому он пришел. Продляя его, вы сможете определить линию, на которой должно быть размещено изображение.
Однако, когда они попадают в глаз, создается впечатление, что оба луча исходят изнутри зеркала из какой-то точки с другой стороны.
Второй направляется под определенным углом к поверхности зеркала и, в соответствии с законом отражения света, отражается от него под тем углом, под которым падает. Отраженные лучи «расходятся». Однако, когда они достигают глаза, создается впечатление, что оба световых луча исходят изнутри зеркала из какой-то точки с другой стороны. Конечно, в реальности такой точки нет. Точка, о которой мы говорим, является видимым (мнимым) изображением точки, находящейся за зеркалом. Такое изображение создается в точке пересечения лучей, отраженных от зеркала. Это можно увидеть на рисунке 3 ниже:
Видимое изображение формируется за зеркалом в точке, где пересекаются продолжения отраженных лучей. На самом деле лучи не покидают эту точку, но кажется, что они покидают ее. В результате наблюдатель видит в зеркале изображение точки именно в том месте, где пересекаются продолжения отраженных лучей — отсюда и впечатление, что он видит мир по ту сторону зеркала.
Аналогичным образом мы создаем изображения более сложных объектов. В случае с фигурами описанное выше построение следует повторить для каждой из их вершин. Закрепите полученные знания, проанализировав ход лучей на рисунке 4 ниже. Определите лучи, падающие на зеркало и отраженные от него, а также продолжение отраженных лучей.
Пример построения изображения.
В другом примере мы хотим нарисовать траекторию луча для плоского зеркала. Две точки A и B лежат немного смещенными перед зеркальной плоскостью. Чтобы построить траекторию луча света, мы можем нарисовать точки виртуального изображения следующим образом:
- Сначала проведем прямую из точки A перпендикулярно зеркальной плоскости и продлим ее за ее пределы на длину a, которая соответствует расстоянию от точки A до плоскости зеркала. Конечной точкой линии является точка мнимого изображения A′ .
- Далее, проведем линию из точки мнимого изображения A′ к местоположению наблюдателя. (Для этого мы просто обозначаем глаз).
- Наконец, проводим линию от точки A до пересечения соединительной линии с плоскостью зеркала.
- Если теперь провести перпендикуляр к плоскости зеркала, то мы увидим, что построили траекторию луча по закону отражения света — угол отражения равен углу падения, поэтому мы можем назвать оба угла α.
Затем вся процедура повторяется для точки B. Вы получите в итоге следующее изображение:
Здесь мы можем увидеть и подтвердить другие, важные свойства зеркальных изображений. В реальном мире точка A лежит слева от точки B. В зеркальном мире точка A′ также лежит слева от точки B′. Таким образом, зеркальное отображение не переворачивается. Однако в реальном мире точка B находится перед точкой A, а в зеркальном мире все наоборот: задняя и передняя части поменялись местами.
На основании написанного выше подведем итог:
« Изображение объекта в плоском зеркале является мнимым, прямым, по размерам равным объекту и находится на таком же расстоянии за зеркалом, на котором расположен объект перед зеркалом. »
Учебник, Физика, 8 класс. Л.А. Исаченкова, Ю.Д. Лещинский, В.В. Дорофейчик
Какого размера должно быть зеркало, для того, чтобы полностью увидеть себя в нём?
Иногда хочется полностью увидеть себя в зеркале. Для этого свет, исходящий от ног или волос, должен попасть в глаза после отражения в зеркале.
Поскольку, согласно закона отражения света, угол падения и угол отражения равны, из этого следует, что размер зеркала должен быть равен половине расстояния от стопы до глаза, плюс половину расстояния от глаза до волос. Поэтому, если вы хотите видеть себя полностью, зеркало должно быть не менее половины размера человека.
Применение плоских зеркал
Плоские зеркала нашли широкое применение как в повседневной жизни, так и во многих устройствах. Каждый из нас смотрится в зеркало хотя бы раз в день, а девушки и женщины любуются собою по много раз на дню.
Например, зеркало заднего вида в вашем автомобиле повышает безопасность вождения. Это позволяет нам правильно оценить расстояние позади нашего автомобиля до других участников дорожного движения. Следует отметить, однако, что выпуклые зеркала часто играют роль зеркала заднего вида, но их назначение такое же.
В приборах обычно используются плоские зеркала для изменения направления световых лучей. Ян Гевелий изобрел перископ, важным компонентом которого является система плоских зеркал.
Перископ в его первоначальном варианте использовал расположение зеркал, которое позволяло формировать в наших глазах изображения объектов, находящихся за препятствиями. Сам перископ нашел, например, применение в подводных лодках, ведь с их помощью из под воды можно видеть, что происходит над поверхностью воды.
Интересный факт! Общее название одного из типов фотоаппаратов — «зеркалка» — относится к плоскому зеркалу, которое является неотъемлемой частью его конструкции.
Рассеяние света
То, что вы можете видеть изображение в зеркале, объясняется тем, как свет отражается от его поверхности. Большая часть отраженных лучей достигает нашего глаза, где на сетчатке формируется перевернутое изображение объекта. Но что произойдет, если поверхность зеркала будет шероховатой? В такой ситуации будет происходить рассеяние света (смотрите рисунок 7 ниже).
Отраженные лучи из-за неровности зеркальной плоскости, согласно закону отражения света, шли бы в совершенно разных направлениях, не достигая нашего глаза вообще или достигая лишь частично. В этом случае изображение объекта будет невидимым или размытым. Другими словами, направления отраженных лучей перестают быть параллельными и становятся случайными.
Рассеяние света также происходит, когда луч проходит через область, где есть, например, частицы пыли или капли воды (туман). Стоит знать, что свет также рассеивается на атомах и молекулах газов, составляющих атмосферу Земли. Однако в случае рассеяния света в атмосфере Земли эффект более интересен — наиболее сильно рассеиваются синие лучи, отсюда и синий цвет неба. Во время заката свет солнца сильно рассеивается, поэтому до наших глаз доходит в основном красный и оранжевый свет — вот почему заходящее солнце имеет красно-оранжевый цвет.
юя D 8 7 8 : 0
Каждый день по нескольку раз вы смотрите в зеркало и видите в нем своё изображение. Попробуем ответить на вопросы: где и на каком расстоянии от зеркала находится изображение? Какие его размеры по сравнению с размерами самого предмета? И как оно образуется?
Чтобы ответить на эти вопросы, проделаем такой опыт. На столе расположим вертикально стеклянную пластинку и зажжённую свечу. Стеклянная пластинка будет выполнять роль плоского зеркала.
Как видим, в стекле хорошо видно изображение свечи. Однако, заглянув за пластинку, мы свечи там не обнаружим.
Теперь возьмём такую же по размерам, но незажжённую свечу и будем перемещать с другой стороны пластинки вдоль линейки до тех пор, пока она не совместится с изображением, то есть не будет казаться зажжённой. По линейке определим расстояния от пластинки до свечи и до её изображения. Не трудно заметить, что эти расстояния оказались равными. А так как незажжённая свеча совместилась с изображением по высоте, то можно сделать вывод, что размеры изображения равны размерам предмета.
Если передвинуть свечу ближе к стеклянной пластинке, то её изображение тоже приблизится, причём ровно на столько же, на сколько приблизилась свеча.
Положение изображения не изменится, если вместо стеклянной пластинки использовать плоское зеркало.
Из проведённых опытов следует, что в плоском зеркале глаз видит изображение таких же размеров, что и предмет, и на таком же расстоянии за зеркалом.
Но что значит: «Глаз видит изображение»? Как глаз определяет местоположение предмета или его изображения? Чтобы ответить на возникшие вопросы, давайте рассмотрим, как получается изображение предмета в плоском зеркале. Итак, пусть перед зеркалом находится источник света S. Из множества лучей выделим два, например, SA и SB, падающих на зеркало. Пользуясь законом отражения света, построим отражённые лучи/
Не трудно заметить, что пучок света, ограниченный отражёнными лучами, будет расходящимся. Он то и попадает в глаз наблюдателя.
Если продолжить отражённые лучи за плоскость зеркала, то они пересекутся в точке S’. Глаз воспринимает отражённые лучи так, как будто они исходят из этой точки, которая является изображением светящейся точки S. То есть глазу кажется, что светящаяся точка находиться именно там. Такое изображение называют мнимым.
Мнимое изображение — изображение, получаемое на пересечении не самих отражённых (или преломлённых) лучей, а их продолжений.
Следовательно, плоское зеркало даёт мнимое изображение.
Теперь построим изображение протяжённого предмета, например, свечи в плоском зеркале. Для этого нам необходимо построить изображение двух её крайних точек. Для этого можно использовать любые два луча. Итак, пусть первый луч от точки А падает на зеркало в точку О перпендикулярно плоскости зеркала. Значит, угол падения равен 0о. Следовательно, отражённый луч пойдёт вдоль падающего, но в обратном направлении, так как, согласно закону отражения света, угол падения и угол отражения равна.
Второй луч направим к зеркалу под некоторым углом. От зеркала он отразиться под таким же углом.
Из полученного рисунка видно, что отражённые лучи не пересекаются. Но пересекаются их продолжения в точке A’. Следовательно, эта точка и есть изображение точки A причём, как вы уже догадались, мнимое изображение.
Аналогично можно построить изображение любой точки предмета, в том числе и точки B.
Пользуясь признаками равенства треугольников, нетрудно доказать, что треугольники ACO и A’CO.
Это ещё раз подтверждает, что изображение предмета за зеркалом, находится на таком же расстоянии от него, как и сам предмет.
Важно запомнить, что предмет и его изображение в плоском зеркале представляют собой не тождественные, а симметричные фигуры. Например, посмотрим на изображение человека в зеркале. Правая рука на этом изображении расположена так, как будто это рука левая. То есть в зеркале «право» и «лево» меняются местами.
Таким образом, из опытов и построений следует, что изображение предмета в плоском зеркале является мнимым, прямым (то есть не перевёрнутым), по размерам равным предмету, находится на таком же расстоянии за зеркалом, на котором расположен предмет перед зеркалом и симметрично предмету.
Зеркала применяются в различных сферах жизнедеятельности человека: в быту, в медицине, на транспорте и в космической сфере.
Плоское зеркало используется и в перископе. Этот прибор устанавливают, например, на подводных лодках. Он позволяет с лодки, находящейся под водой, увидеть, что происходит на поверхности воды. Перископ представляет собой трубу, состоящую из трёх секций: двух горизонтальных и одной вертикальной. В местах соединения горизонтальных и вертикальной секций расположены зеркала. Зеркала взаимно параллельны и составляют угол сорок пять градусов с горизонталью.
Принцип работы перископа следующий. На верхнее зеркало падают горизонтальные лучи света от предмета, например, от корабля. После отражения от зеркала лучи изменят своё направление на вертикальное и попадут на второе зеркало. После отражения в нём лучи света вновь изменят направление на девяносто градусов и попадут в глаз наблюдателя.
Пример решения задач.
Задача. В системе двух зеркал глаз увидел изображение светящейся точки благодаря лучам 1 и 2. Где оно расположено? Где находится сама светящаяся точка? Сколько всего будет изображений?
Домашняя работа
стр. 198 — 200
Упр. 46