Какими свойствами обладает изображение в плоском зеркале
Мы уже рассмотрели, что матовая поверхность при отражении от шероховатостей дает диффузное или рассеянное отражение, при котором нарушается параллельность падающих лучей.
Если же поверхность, на которую падают параллельные лучи, отражает их так, что после отражения они остаются параллельными, то мы эту поверхность можем называть зеркальной, или плоским зеркалом. Значит, плоское зеркало – это поверхность зеркально отражающая свет. Зеркальное отражение дает плоская поверхность воды, плоская поверхность витрины магазина и плоское зеркало, изготовленное искусственно из плоского листа стекла, одна из поверхностей которого покрыта слоем серебра и закрашена.
Проведем опыт (1). Человек сидит за столом и рассматривает себя в большом зеркале. Таким ли Вас видят другие, каким Вы видите себя в зеркале?
Где находится изображение руки: на поверхности зеркала или за зеркалом? Человек пошевелил левой рукой, какой рукой пошевелило изображение? Покачали головой слева-направо, что сделало изображение? Сделаем вывод: нет, не таким видят Вас окружающие:
• если у Вас родинка на левой щеке, то у изображения родинка на правой щеке;
• изображение руки или на поверхности зеркала, или где-то еще, но не за зеркалом. Посмотрев за зеркало, убеждаемся, что там ничего нет;
• пошевелили левой рукой, а изображение пошевелило правой рукой;
• покачали головой слева – направо, а изображение покачало справа – налево,
• плоское зеркало преобразует «правое» в «левое» и наоборот,
• «верх» и «низ» местами не меняются.
Все зеркала можно отнести к приборам, которые изменяют направление распространения или конфигурацию светового пучка. При рассмотрении закона отражения, мы говорили, что падающий и отраженный лучи можно поменять местами. Но мы всегда должны иметь ввиду, что падающим пучком будет всегда тот, в вершине которого находится светящаяся точка, из которой исходят лучи света, а отраженный пучок такой вершины нет имеет. Точки, в которых пересекаются световые лучи (или их продолжения), исходящие из точечного источника света, называются изображениями этого источника.
Проведем опыт (2). На столе закрепим на штативе плоское зеркало. Перед зеркалом поставим (на расстоянии 30-40см) свечу и зажжем ее. В зеркале увидим изображении свечи. Заглянув за зеркало, убедимся, что свечи там нет. Но мы можем продолжить опыт. Зажжем точно такую же свечу и поместим за зеркало ее в том месте, где видим изображение свечи (это можно сделать, слегка подглядывая за зеркало и перемещая свечу до тех пор, пока не удастся установить именно в том месте, где видим изображение). Измерим расстояние от свечи до зеркала (например, 40см) и от зеркала до изображения (получим то же 40 см).
Сделаем вывод: в плоском зеркале изображение предмета –
– «мнимое», потому что его там нет, можем поставить экран -изображение отсутствует;
– прямое, потому что «верх» остается вверху;
– равное, потому что размеры предмета и размеры изображения равны;
– находится на таком же расстоянии от зеркала, на каком находится предмет перед зеркалом.
Построим изображение светящейся точки в плоском зеркале. Пусть у нас имеется плоское зеркало MN. Справа на расстоянии 2-3см рисуем светящуюся точку S. Проведем два падающих луча на зеркало (один под углом 30градусов, другой под углом 45 градусов). Проводим пунктиром перпендикуляры в точках падения и, согласно закону отражения, проводим отраженные лучи (не забываем показывать стрелками направления лучей). Видим, что отраженные лучи расходятся и не пересекутся. Глаз «мысленно продолжает их в противоположную сторону до пересечения», и видит изображение светящейся точки, как «мнимое» в точке S1. Соединим точки S и S1 прямой. Легко доказать, используя геометрию, что зеркало MN является осью симметрии для точек S и S1. Это мы будем использовать при построении изображения предмета в плоском зеркале.
Задание 1. Постройте изображение предмета АВ в плоском зеркале.
При построении используем свойство симметрии: перед вертикальным плоским зеркалом рисуем вертикальную линию, стрелкой показываем направление «вверх». Проводим сплошные линии до зеркала и продолжаем их пунктиром на равные расстояния и строим изображение пунктиром
Получаем А1 и В1 .
Делаем вывод: полученное изображение «мнимое», равное, прямое.
Задание 2. Покажите, как работает перископ.
Перископ – оптический прибор, в котором используются два плоских зеркала, обращенные друг к другу рабочими поверхностями, которые параллельны друг другу, но с осью трубы образуют угол 45 градусов. Это дает возможность, находясь в укрытии, наблюдать за объектами, расположенными намного выше наблюдателя. Перископами снабжены подводные лодки, что позволяет наблюдать за поверхностью моря, не поднимаясь на нее. Сегодня мы рассмотрели зеркальное отражение и плоское зеркало. Построили изображение светящейся точки в плоском зеркале, применили это для построения предмета в плоском зеркале и рассмотрели применение плоских зеркал на практике.
Источник
Плоское зеркало — это незаменимый предмет домашнего и рабочего обихода. Но такие зеркала также являются очень важными оптическими деталями, которые применяются в конструкциях фото- и киноаппаратов, телескопов, лазеров и других оптических приборах. Рассмотрим физические характеристики этого вида зеркал.
Что такое зеркало с точки зрения физики
Оптическим зеркалом называется тело, обладающее полированной поверхностью правильной формы, способной отражать световые лучи с соблюдением равенства углов падения и отражения, и образующее оптические изображения предметов (в том числе источников света).
Рис. 1. Примеры различных зеркал.
Различают зеркала трех видов — плоские, выпуклые и вогнутые. Качество зеркала тем выше, чем ближе его форма и гладкость поверхности к идеальной. Микронеровности (шероховатости) отражающих поверхностей должны быть малы по сравнению с длиной падающей световой волны.
Основным свойством плоских зеркал является их способность отражать свет без каких-либо искажений и воспроизводить натуральные изображения, и размеры предметов.
История изготовления зеркал насчитывает много веков. Изначально их делали из металлов: серебра, меди, бронзы. Позднее, в XIII веке, появилась технология стеклянных зеркал, которые стали покрывать тонким слоем олова. В настоящее время эта технология усовершенствована с помощью использования высококачественных видов стекла и напыления (нанесения) разных отражающих металлов (серебра, алюминия и др.).
Как возникает изображение в плоском зеркале
Оптическое изображение — это визуализация (картинка), которая получается после прохождения световых лучей через оптическую систему от объекта.
Рис. 2. Мнимое изображение от точечного источника в плоском зеркале.
Представим себе точечный источник света S (свечу или маленькую светодиодную лампочку), стоящий перед зеркалом. Рассмотрим три луча, падающих на зеркало: SA, SB, и SC. С помощью закона отражения света можно построить отраженные лучи AA1, BB1 и СС1. Эти лучи будут расходящимися. Если продолжить эти лучи в противоположном направлении, то они пересекутся в одной точке S1, расположенной за зеркалом. Как будто эти лучи вышли из точки S1, хотя, на самом деле, источника света в этой точке нет. В связи с этим точка S1 называется мнимым (кажущимся) изображением точки S.
Это изображение является мнимым, так как оно образуется не пересечением самих отраженных лучей, а их пересечением в “зазеркалье”.
Действительное изображение получается, когда после всех преломлений и отражений световые лучи, вышедшие из одной точки объекта, собираются в одну точку. Действительное изображение создают оптические приборы (фотоаппараты, кинопроекторы), в которых применяются собирающие линзы.
Наряду с плоским зеркалом мнимое изображение получается с помощью биноклей и микроскопов.
Какой размер у изображения в плоском зеркале?
Ответ на этот вопрос дает простой эксперимент. Если взять кусок плоского, гладкого стекла, и установить его вертикально, то получится зеркало, через которое можно будет наблюдать предметы за ним, так как часть света будет проходить сквозь стекло, а часть отражаться.
Рис. 3. Размер мнимого изображения в плоском зеркале.
Перед стеклом ставится зажженная свеча. В стекле появляется ее изображение. За стеклом, где мы наблюдаем изображение, ставится еще одна, точно такая же, но незажженная свеча. Если эту свечу поместить в точку, где находится изображение, то она окажется как будто зажженной. Следовательно, реальная, потушенная свеча попала точно на место мнимого изображения.
Измерив два расстояния до стекла — от свечи и от ее изображения, мы убедимся, что они равны. Поскольку размеры свеч равны друг другу, то это означает, что размер изображения в плоском зеркале равен размеру исходного предмета.
Следовательно, при отражении не происходит ни уменьшения, ни увеличения плоским зеркалом размеров объектов.
Посмотрите на себя в обычное, домашнее зеркало. Помахав себе правой рукой, вы увидите, что ваше отражение машет левой рукой. Мало того — ваше правое ухо в зеркале стало “левым” и т.д. При этом в вертикальном направлении отражение все оставило на своих местах. Таким образом, в зеркале мы видим не точную копию предмета, а его зеркально-симметричное отражение.
Что мы узнали?
Итак, мы узнали, что зеркала бывают плоскими, выпуклыми и вогнутыми. Плоское зеркало отражает падающий свет практически без искажений и формирует изображения предметов, не отличающиеся от исходных. Мнимое изображение в зеркале располагается симметрично относительно зеркальной поверхности.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.3. Всего получено оценок: 82.
Источник
В быту широко используются различные зеркала. Однако мало кто задумывается, почему в зеркале возникает изображение, и почему оно находится именно в данном месте. Разберем явление возникновения изображения в зеркале подробнее.
Действие плоского зеркала
Идеальное плоское зеркало – это плоскость, полностью отражающая все падающие на нее лучи света в соответствии законом отражения. Напомним, закон отражения гласит, что отраженный луч лежит в плоскости, задаваемой падающим лучом и перпендикуляром к зеркалу, восстановленным из точки падения луча; угол между перпендикуляром и отраженным лучом равен углу между перпендикуляром и падающим лучом.
Рис. 1. Падающий, отраженный лучи и перпендикуляр
Для построения отраженного изображения точки достаточно проследить путь двух произвольных лучей, которые вышли в разных направлениях из этой точки, и отразились в зеркале. Если лучи пересекутся после отражения, то в точке пересечения возникнет реальное изображение исходной точки. Если лучи не пересекутся после отражения – то их продолжения пересекутся «за зеркалом», изображение будет мнимым.
Два луча обязательно пересекутся либо до, либо после отражения в плоском зеркале, это определяется законом отражения и тем, что оба они вышли из одной точки, а значит, изначально лежали в одной плоскости.
Изображение точки в зеркале
Для построения изображения точки S в зеркале, проследим за двумя лучами, выходящими из этой точки в разных направлениях.
После отражения оба лучи расходятся, следовательно, зеркало не даст реального изображения.
Однако, если построить продолжение отраженных лучей «в зазеркалье», то они пересекутся в некоторой точке S’. Поскольку эта точка находится на пересечении продолжений лучей, то изображение получается мнимым, световая энергия в эту точку не поступает.
Рис. 2. Точка S, два луча и отражение S’ в зеркале
Используя закон отражения, можно доказать, что треугольник, образованный лучами до отражения и треугольник, образованный продолжением лучей «в зазеркалье» равны по двум углам и общей стороне (зеркалу, от которого происходит отражение).
А значит, и треугольник, образованный лучом, вышедшим из S, зеркалом и перпендикуляром к зеркалу, опущенным из S, равен треугольнику, образованному продолжением отраженного луча, приходящим в S’, зеркалом и перпендикуляром к зеркалу, опущенным из S’. Отсюда следует, что перпендикуляры из S и из S’ равны и представляют собой одну прямую.
Таким образом, изображение в плоском зеркале S’ точки S будет мнимым, оно будет находиться «в зазеркалье», на продолжении перпендикуляра к зеркалу, опущенному из S, на таком же расстоянии (симметрично относительно зеркала).
Изображение предмета в зеркале
Зная процесс формирования изображения для одной точки, можно построить изображение любого объекта, построив изображение всех его точек.
Для плоского зеркала задача упрощается за счет того, что изображение всех точек предмета находится симметрично относительно зеркала. А значит, изображение предмета в плоском зеркале не будет иметь искажений, будет мнимым, будет находиться «в зазеркалье» на таком же расстоянии от плоскости зеркала, как и исходный объект, но при этом будет зеркально обращено.
Хотя кажется, что изображение, которое дает зеркало, идентично исходному предмету, это не совсем так. Отраженное изображение меняет местами правую и левую стороны. Посмотрите циферблат часов, отражающихся в зеркале, на буквы в отражении книг – вы увидите разницу. Наконец, попытайтесь писать текст, глядя в зеркало, так, чтобы в зеркале читались слова – убедитесь, что это не так-то просто.
Рис. 3. Пишем, глядя в зеркало
Что мы узнали?
Изображение точки в плоском зеркале является мнимым, и находится на линии перпендикуляра, опущенного из точки к плоскости зеркала на расстоянии равном расстоянию от зеркала до точки. Изображение объекта в зеркале также мнимое, зеркально симметричное и находится на таком же расстоянии от зеркала, как и исходный объект. Оно одинакового с исходным объектом размера и не имеет искажений, но зеркально обращено.
Тест по теме
Оценка доклада
Средняя оценка: 4.5. Всего получено оценок: 65.
Источник
Анонимный вопрос
18 мая 2018 · 116
если мы телепортируем зеркало на 50 миллионов световых лет от земли, и посмотрим на него через телескоп, увидим ли мы землю, какой она была 100 млн. лет назад?
Не увидим, т.к. придется ждать, пока свет отразится от прибывшего туда зеркала еще 50 млн лет. Т.е. в будущем люди увидят прошлое, но только с того момента времени, когда это зеркало там появилось. И “задержка”, глубина взгляда в прошлое будет не 100 млн, а 50 млн лет. Т.е. телепортировав сегодня зеркало, через 50 млн лет мы увидим сегодняшний день, но не раньше.
Прочитать ещё 1 ответ
По Эйнштейну, чем ближе тело или частица к скорости света, тем огромнее становится его масса. И вот,в Большом адронном коллайдере, протоны и ионы, движутся почти со скоростью света, и что это значит?
Сусанна Казарян, США, Физик
Релятивистской массы нет в природе и, согласно релятивистской механике Эйнштейна, масса остаётся инвариантной и равной массе покоя всегда, независимо от скорости (недоверчивым сюда).
Темп роста энергии частицы (E) с ростом скорости β = v/c (в единицах скорости света c) получен мною здесь. Если тело обладало скоростью β₁ = 0,9 при энергии Е₁, то для достижения скорости β₂ = 0,9…999 (n девятoк после запятой), потребуется энергия E₂ = (3,16)ⁿ⁻¹⋅Е₁. Получается, что с каждой новой девяткой в величине скорости (β), энергия должна быть увеличена в 3,16 раз. Таким образом, неограниченный рост числа девяток (n) в численном значении скорости (β), приводит к неограниченному росту энергии.
Mаксимальная скорость зарегистрированного материального объекта (протона), ускоренного до околосветовых скоростей в космическом пространстве, равна β = 0,9…999 (всего 23 девятки), а соответствующая энергия, E ~ 10¹¹ ГэВ. Области в галактиках и механизмы ускорения до этих скоростей пока неизвестны. Максимальные энергии столкновения протонов, достигнутые на ускорителе БАК (LHC) в ЦЕРН, равны 1,3×10⁴ ГэВ, что в системе отсчёта неподвижной мишени соответствует энергии протона = 9×10⁷ ГэВ или скорости протона β = 0,999 999 999 999 9999 (16 девяток). В обоих случаях масса протона остаётся неизменной и равной массе покоя, 0.938 ГэВ.
Согласно релятивистской механике, со скоростью света (β = 1) могут лететь только безмассовые частицы (фотоны), но и у них есть недостаток − они не могут лететь медленнее.
Прочитать ещё 9 ответов
Почему когда близорукий человек смотрит на отражение в зеркале объекта, далекого от него, то видит его так же размыто, как и обычно?
web development, photography (заказывайте съёмки конференций, ивентов, фестов…
Начертите прохождение лучей. При взгляде на объект вы фокусируетесь на нём в зависимости от расстояния, хоть смотрите сквозь стекло, хоть в зеркало. В зеркале вы встречаете лучи, которые прошли дистанцию от объекта и отразились от зеркала. Зеркало само по себе это не плоская картинка. Если вы сфокусируетесь на зеркале, вы увидите поверхность зеркала: пылинки и царапинки. Так же ведёт себя отражение в луже или в озере. А вот проецирование изображения на плоский экран уже создаёт плоскую картинку. Таким образом, обычные варианты плоских экранов — белый экран для проектора, LCD-экран, ЭЛТ и другие — используемые вместо окна, линзы или зеркала, потребуют фокусироваться именно на поверхности экрана.
Объясните чайнику: если до Большого взрыва Вселенная была бесконечно мала, то как называлось то пространство, которое ее окружало?
Так нет никакого пространства вне Вселенной. Просто ничего. Да и говорить о том что Вселенная была сжата тоже нельзя и это не правильно, т.к. Вселенную извне нечему сдерживать из вне – там вросто нет абсолютно ничего. Даже называя словами абсолютно ничего мы уже это ничего как-то материализуем, как минимум у этого ничего уже есть название. Так устроен наш мозг. А это то, что вообще не имеет даже навания, потому-что там называть нечего и даже понятия “там” нет. Это тоже самое как открыть флешку в командоре, зайти в нее и представить что существует вне места на флешке. Просто всем, чем можно вообще оперрировать с местом на флешке ограничено. А вне этого ограничения просто физически ничего нет. Вселенная расширяется до тех пор, пока последний атом не будет расщеплен на энергию. Вот стадия Вселенной когда последний атом расщипился и больше нечему расширять пространство. Большая вероятность, что Вселенная начнет тогда схлопываться, концентрируя энергию и уменьшая свой объем. До тех пор, пока концентрат энергии не приведет к образованию первых элементарных частиц (кварки, глюоны) и не запустится процесс вспять и начнутся стадии “конденсат цветного стекла”, “глазма” и т.д. И так до бесконечности. Это наша Вселенная. Она так вечность делает и будет делать. А вот одна ли она и является ли она частью чего-то большго – нам пока-что не известно.
Прочитать ещё 51 ответ
Источник
Анонимный вопрос
6 мая 2018 · 344
ЕГЭ и поступление в вуз – новости и законы. Веду ютуб-канал и паблик в ВК · vk.com/grandexam
Чтобы изобразить предмет в прямом зеркале, от любой точки предмета проведите перпендикуляр к зеркалу, а затем продлите его на свою длину за плоскость зеркала. Вы получите изображение одной точки вашего предмета. Повторите операцию для всех точек тела. В случае, если ваше тело имеет форму отрезка, достаточно построить изображение двух крайних точек, а затем соединить их по линейке.
Объясните чайнику: если до Большого взрыва Вселенная была бесконечно мала, то как называлось то пространство, которое ее окружало?
Так нет никакого пространства вне Вселенной. Просто ничего. Да и говорить о том что Вселенная была сжата тоже нельзя и это не правильно, т.к. Вселенную извне нечему сдерживать из вне – там вросто нет абсолютно ничего. Даже называя словами абсолютно ничего мы уже это ничего как-то материализуем, как минимум у этого ничего уже есть название. Так устроен наш мозг. А это то, что вообще не имеет даже навания, потому-что там называть нечего и даже понятия “там” нет. Это тоже самое как открыть флешку в командоре, зайти в нее и представить что существует вне места на флешке. Просто всем, чем можно вообще оперрировать с местом на флешке ограничено. А вне этого ограничения просто физически ничего нет. Вселенная расширяется до тех пор, пока последний атом не будет расщеплен на энергию. Вот стадия Вселенной когда последний атом расщипился и больше нечему расширять пространство. Большая вероятность, что Вселенная начнет тогда схлопываться, концентрируя энергию и уменьшая свой объем. До тех пор, пока концентрат энергии не приведет к образованию первых элементарных частиц (кварки, глюоны) и не запустится процесс вспять и начнутся стадии “конденсат цветного стекла”, “глазма” и т.д. И так до бесконечности. Это наша Вселенная. Она так вечность делает и будет делать. А вот одна ли она и является ли она частью чего-то большго – нам пока-что не известно.
Прочитать ещё 51 ответ
Какого цвета зеркало?
Зеркало синего цвета, но отсталые и дальтоники думают что видят в нём отражение. Если ты видишь в нём отражение, никому не говори, а то спалят на костре. Можешь не благодарить и рассказать это всем.
Прочитать ещё 1 ответ
Почему нельзя использовать плоское зеркало в качестве киноэкрана?
Сисадмин, немного блогер lifeservice.me
Несколько причин, которые сделают просмотр фильма на плоском зеркале крайне неудобным для зрителя:
- Требуется очень точное позиционирование;
- Фильм должен быть снят в зеркальном отражении чтобы показанное на экране было в привычном для зрителя положении;
- Луч от проектора будет отражаться и вносить дополнительные сущности в виде гигантских “солнечных зайчиков”;
- фокусное расстояние в два раза больше, чем для обычного экрана.
По Эйнштейну, чем ближе тело или частица к скорости света, тем огромнее становится его масса. И вот,в Большом адронном коллайдере, протоны и ионы, движутся почти со скоростью света, и что это значит?
Сусанна Казарян, США, Физик
Релятивистской массы нет в природе и, согласно релятивистской механике Эйнштейна, масса остаётся инвариантной и равной массе покоя всегда, независимо от скорости (недоверчивым сюда).
Темп роста энергии частицы (E) с ростом скорости β = v/c (в единицах скорости света c) получен мною здесь. Если тело обладало скоростью β₁ = 0,9 при энергии Е₁, то для достижения скорости β₂ = 0,9…999 (n девятoк после запятой), потребуется энергия E₂ = (3,16)ⁿ⁻¹⋅Е₁. Получается, что с каждой новой девяткой в величине скорости (β), энергия должна быть увеличена в 3,16 раз. Таким образом, неограниченный рост числа девяток (n) в численном значении скорости (β), приводит к неограниченному росту энергии.
Mаксимальная скорость зарегистрированного материального объекта (протона), ускоренного до околосветовых скоростей в космическом пространстве, равна β = 0,9…999 (всего 23 девятки), а соответствующая энергия, E ~ 10¹¹ ГэВ. Области в галактиках и механизмы ускорения до этих скоростей пока неизвестны. Максимальные энергии столкновения протонов, достигнутые на ускорителе БАК (LHC) в ЦЕРН, равны 1,3×10⁴ ГэВ, что в системе отсчёта неподвижной мишени соответствует энергии протона = 9×10⁷ ГэВ или скорости протона β = 0,999 999 999 999 9999 (16 девяток). В обоих случаях масса протона остаётся неизменной и равной массе покоя, 0.938 ГэВ.
Согласно релятивистской механике, со скоростью света (β = 1) могут лететь только безмассовые частицы (фотоны), но и у них есть недостаток − они не могут лететь медленнее.
Прочитать ещё 9 ответов
Почему в зеркале право и лево меняются местами, а верх с низом нет?
Отличный вопрос. Наверное правильнее всего было бы сказать, что в зеркале право и лево не меняются местами 🙂 Причиной тому является бинокулярное зрение человека (у нас глаза – правый и левый, а не верхний и нижний) и неготовность мозга верить в зеркала.
Вот пример. Представьте, что прямо перед каждым из наших глаз сидят два кота: перед левым рыжий, перед правым – чёрный. Свет, который отражается от каждого из них будет проецироваться на середину сетчатки соответствующего глаза, а на другой глаз – со смещением. Это смещение, кстати, помогает нам оценить расстояния до котов. А теперь представьте, что вы посадили этих котов к себе на колени не меняя местами (рыжий на левом колене, чёрный – на правом). И сели перед зеркалом. Сначала свет отразится от котов, затем от зеркала и вернётся ровно но той же траектории, по которой попадал в ваш глаз. Рыжий кот по-прежнему будет строго перед левым глазом, а чёрный – перед правым. Только разница будет в том, что наш мозг будет воспринимать их как сидящих ЗА зеркалом, где на вашем (себя-то вы узнали!) правом колене сидит рыжий кот, а на левом – чёрный. Из-за нелогичного движения света (полного отражения под острым углом) наш мозг восстанавливает несуществующую сцену за зеркалом.
PS поверните перед зеркалом голову набок. Что теперь где?
Прочитать ещё 5 ответов
Источник