Если взять не одно, а несколько плоских зеркал, то можно наблюдать не одно, а несколько отражений, т. к. лучи света, отразившись от одного зеркала, могут попасть на другое и при каждом отражении будет формироваться новое изображение предмета.
Одиночное плоское зеркало даёт одно изображение предмета (оно симметрично предмету относительно плоскости зеркала):
Добавим второе зеркало, расположив его под прямым углом к первому. Казалось бы, два зеркала должны дать в сумме два изображения: S1 и S2.
Но появляется третье изображение – S3. Построим ход лучей, формирующих изображение S3. Мы видим, что изображение S3 появляется в результате двукратного отражения лучей (изображения S1 и S2 сформированы в результате однократных отражений).
Имея дело с зеркалами, часто, как и в повседневной жизни, вместо выражения «изображение в зеркале» говорят: «отражение в зеркале», т. е. заменяют слово «изображение» словом «отражение». «Он увидел в зеркале своё отражение».
Всего количество видимых изображений предмета для случая двух перпендикулярно расположенных зеркал равно трём. Можно сказать, что такая система зеркал учетверяет предмет (или «коэффициент умножения» равен четырём).
В системе из двух перпендикулярных зеркал любой луч может испытать не больше двух отражений, после чего выйдет из системы (см. рисунок). Если уменьшить угол между зеркалами, то свет будет, отражаясь, «бегать» между ними большее количество раз, формируя больше изображений. Так, для случая угла между зеркалами в 60 градусов, количество полученных изображений равно пяти (или «коэффициент умножения» предмета равен шести). Чем меньше угол, тем «труднее» лучам покинуть пространство между зеркалами, тем дольше он будет отражаться, тем больше получится изображений. Попробуйте ради интереса сами получить формулу для подсчёта количества изображений n, даваемых двумя зеркалами с углом α между ними.
Старинный прибор (Германия, 1900 г.) с изменяющимся углом между зеркалами для изучения и демонстрации множественных отражений:
Подобный самодельный прибор:
Если поставить третье зеркало, чтобы получилась прямая треугольная призма, то лучи света окажутся пойманными в ловушку и будут, отражаясь, бесконечно бегать между зеркалами, создавая бесконечное число изображений. Это есть калейдоскопический эффект.
Но так будет только в теории. В реальности не существует идеальных зеркал – часть света поглощается, часть рассеивается. После трёхсот отражений остаётся примерно одна десятитысячная первоначального света. Поэтому более далёкие отражения будут темнее, а самых дальних мы не увидим вовсе.
Но вернёмся к случаю двух зеркал. Пусть два зеркала расположены параллельно друг другу, т.е. угол между ними равен нулю. Из рисунка видно, что количество изображений будет бесконечным.
Опять же, в реальности мы не увидим бесконечного количества отражений, т. к. зеркала не идеальны и некоторую часть падающего на них света поглощают или рассеивают при каждом отражении. Кроме того, даже в идеальном случае строго параллельного расположения зеркал в результате явления перспективы изображения уменьшались бы, пока мы не перестали их различать, но строго параллельно зеркала никогда в реальности не располагаются и ряд изображений будет всегда искривляться, то есть бесконечного числа изображений мы не увидим (они скроются за поворотом). При очень малом угле между зеркалами (неидеальной их параллельности) изображений будет очень много, но не бесконечное число.
Также можно заметить интересное явление - далёкие изображения меняют цвет (зеленеют), т. к. зеркало не одинаково отражает и поглощает свет разной длины волны.
В старину девушки гадали на святки. Они садились в полночь между двумя зеркалами и зажигали свечи. Вглядываясь в галерею из отражений, они надеялись увидеть своего суженого.
Зеркало в зеркало, с трепетным лепетом,
Я при свечах навела;
В два ряда свет - и таинственным трепетом
Чудно горят зеркала.
Страшно припомнить душой оробелою:
Там, за спиной, нет огня...
Тяжкое что-то над шеею белою
Плавает, давит меня!
Ну как уставят гробами дубовыми
Весь этот ряд между свеч!
Ну как лохматый с глазами свинцовыми
Выглянет вдруг из-за плеч!
Ленты да радуги, ярче и жарче дня...
Дух захватило в груди...
Суженый! золото, серебро!.. Чур меня,
Чур меня - сгинь, пропади!
(А. Фет)
