Съдържание
- Оптични свойства на светлината
- Отражение и пречупване
- Изображения, оформени от огледала и лещи
- Проблем с изображението на равнината с огледалото
- Други свойства на равнинните огледала
- Шарнирни равнинни огледала
Как бихте отговорили, ако бъдете помолени да опишете характеристиките на образите, образувани от равнинни огледала? Първо, трябва да сте сигурни, че разбирате терминологията в игра. Дали „огледално равнина“ е нещо, което използвате, за да проверите външния си вид по време на трансконтинентален полет, или е нещо по-светло?
А плоско огледало е видът на огледалото, което вероятно сте най-свикнали да използвате, въпреки че ако социалните медии са някакви индикации, „селфитата“ до голяма степен са дошли да заменят действителните огледала в началото на 21 век. В идеалния случай, равнинното огледало се състои от идеално равна повърхност без изкривявания и отскача 100 процента от светлината, която я удря (падаща светлина) обратно под предсказуем ъгъл.
Въпреки че никое огледало не е "перфектно", идеалните същества във физиката са забавни за обсъждане. В хода на изучаването на равнинните огледала, ще получите вкус на общата наука за оптиката и усещане за един от многото начини, по който очите ви могат да ви заблудят, докато вършите работата си точно както е проектирано.
Оптични свойства на светлината
Светлината, въпреки че е почти навсякъде в голяма част от времето, е трудна единица за правилно описание, както много неща от физиката. Можете да оцените това, като просто погледнете броя на начина, по който светлината е представена не само в науката, но и в изкуството. Състои ли се светлина или частици или се състои от вълни? Вълните сочат ли в определена посока?
Във всеки случай светлината, видима за хората, може да бъде описана като дължина на вълната λ между около 440 и 700 милиарда от метър (10–9 m или nm). Тъй като скоростта на светлината ° С е постоянна при около 3 × 108 m / s във вакуум, можете да определите честотата на всеки източник на светлина ν от дължината на вълната: νλ = c.
Когато обсъждате огледала, е удобно да представяте светлината не като фронтове на вълната (както виждате, излъчващи се навън, след като хвърляте голяма скала в преди това спокойно езеро), а като лъчи. Също така лъчите, идващи от един и същи източник и поразителни съседни части от огледала, могат да бъдат третирани като паралелни. С помощта на тази схема е лесно да се изчислят ъглите, участващи в проблеми с равнинното огледало.
Отражение и пречупване
Когато светлинните лъчи удрят физическа повърхност, пътят им може да се промени по много начини. Лъчите могат да отскочат от повърхността, да преминат през нея или някаква комбинация от двете.
Когато светлинните лъчи отскочат от обект, това се нарича размисъли когато преминават през него и се огъват в процеса, това се нарича пречупване, Последното е действие на лещи, докато единствената грижа за равнинни (и други) огледала е отражението.
Най- закон за размисъл гласи че ъгълът на падане на светлинните лъчи, които удрят плоско огледало, е равен на ъгъла на отражение, като двете са измерени по отношение на линия, перпендикулярна на повърхността на огледалото.
Изображения, оформени от огледала и лещи
Когато огледалата и лещите „обработват“ светлинните лъчи, които ги удрят, те „създават“ изображения, буквално оформени от тези фактори: разстоянието между обекта и огледалото (или центъра на лещата) и формата на повърхността.
Лещите по дефиниция включват множество извити повърхности, докато изпъкнал (извиваща се навън) и вдлъбнат (вътрешно криви) огледала, всяко от които съдържа едно; равнинните огледала представляват най-простия сценарий от всичко, споменато тук.
Ако образуваното изображение е от същата страна като отразените или пречупените светлинни лъчи, това е a реално изображение, Това означава, че за огледалата, реалното изображение би било от една и съща страна като човек, който го гледа (за лещите, това би било от другата страна, тъй като светлината се пречупва, а не се отразява в тази настройка). Изображения, които се появяват зад огледало (или пред обектив), се наричат виртуални изображения.
Как изображение може да образува "зад" огледало? В края на краищата там може да има нищо друго освен твърд бетон за стотици километри. , , добре, не километри, но стената може да е много дебела. Но помислете за момент: Когато се погледнете в огледало, къде точно се намира „човекът“, който виждате се появи да поглеждам назад към вашия?
Проблем с изображението на равнината с огледалото
Както се подразбира от резултатите от горепосоченото упражнение, изображението изглежда зад огледалото, но всъщност не е така. Това е виртуален образ. Точно къде и как се намира това изображение?
Ако начертаете диаграма, показваща тези ситуации отгоре, можете да определите местоположението на изображението във всеки сценарий с огледално равнина, използвайки закона за размисъл. Например, ако наблюдател стои на 3 м от огледало под ъгъл от 45 градуса, изображението й ще се намери точно срещу нея от другата страна на огледалото. Но докъде?
Използвай Питагорова теорема за да се определи това. Разстоянието от 3 метра между наблюдателя и огледалото е десен триъгълник с хипотенуза от 3 и равни страни с такива, че s2 + s2 = 32или 2s2 = 9, или s = 3 / √2 = 2.12 m. Това е перпендикулярното разстояние между наблюдателя и огледалото, така че изображението е двойно по-голямо от разстоянието от наблюдателя или 4,24 m.
Други свойства на равнинните огледала
Освен че са разделени на „реални“ и „виртуални“, изображенията също могат да бъдат изправено или обърнати. Всеки, който някога е използвал вътрешната част на лъжицата като огледало, е видял пример за обърнат образ. Казва се, че равнинните огледала създават изправени изображения, но това е подвеждащо или поне непълно описание на случващото се, защото се отнася само за оста y или вертикалната ос.
Ако погледнете в огледало, горната част на главата ви е зад и над очите ви в сравнение с огледалото и съответно очите на изображението са по-близки и по-ниски по отношение на огледалото (и вие) от задната част на главата на изображението. Линиите, свързващи тези точки, както се виждат отстрани, са с еднаква дължина, но ориентирани различно (но симетрично) в пространството. По този начин изображението е обърнат - но по протежение на оста x!
Шарнирни равнинни огледала
Сред безбройните примери за равнинни огледала в научна, промишлена и битова употреба са шарнирни равнинни огледала. Те представляват добър начин да се демонстрират правилните, но често трудни за превеждане в опит закони, управляващи плоските огледала от гледна точка на геометрията.
Ако имате възможност, опитайте да настроите масив от три огледала (може да нямате панти, но това няма пречка), ориентирани под взаимни 60-градусови ъгли, които отгоре биха изглеждали като колело за велосипеди с три еднакво разположени спици. Ако имате транспортир, източник на светлина и някои по-малки огледала, можете да правите и тествате прогнози за отражения, които „правите“, като използвате основна геометрия, както е посочено по-горе.