Для школьников (по материалам учебной литературы).
Вид изображений предмета в плоском зеркале, наблюдаемый человеком, зависит от положения его глаза.
Убедимся в этом, рассмотрев решения следующих задач.
ЗАДАЧА 1. Перед вертикальным плоским зеркалом расположены два маленьких шарика А и В. Что увидит наблюдатель, рассматривая изображения этих шариков в зеркале при различных положениях глаза? Как наблюдатель должен расположить глаз, чтобы изображения шариков накладывались друг на друга?
РЕШЕНИЕ. Плоское зеркало даёт зеркальные изображения шариков, то есть по нормали к зеркалу мнимые изображения шариков находятся на расстояниях, равных расстояниям от шариков до зеркала.
Картины же, которые будет видеть наблюдатель, окажутся разными при разных положениях глаза.
Если наблюдатель будет смотреть вдоль линии, проходящей через изображения шариков А и В в зеркале, то он увидит эти изображения НАЛОЖЕННЫМИ друг на друга.
Если глаз занимает положение С, то наблюдатель увидит изображение шарика В СПРАВА от изображения шарика А. Для этого надо мысленно провести линию, соединяющую глаз в положении С с точкой В(штрих).
Если глаз занимает положение D, то наблюдатель увидит изображение шарика В СЛЕВА от изображения шарика А.
ЗАДАЧА 2. Предмет в виде отрезка DС и плоское зеркало АВ конечных размеров расположены в одной плоскости так, как показано на рисунке. Указать построением те точки плоскости, из которых наблюдатель может видеть в зеркале АВ изображение предмета DС целиком.
РЕШЕНИЕ. Вспомним сначала как строится изображение предмета DС в плоском зеркале БОЛЬШИХ размеров.
Для получения изображения предмета DС в плоском зеркале, надо из конечных точек D и С предмета провести по два любых луча, падающих на зеркало и отражённых от него, помня, что угол падения равен углу отражения.
Тогда на пересечениях ПРОДОЛЖЕНИЙ отражённых лучей в зеркале получим мнимые изображения конечных точек предмета D(штрих) и С(штрих).
Соединив эти точки, получим ЗЕРКАЛЬНОЕ изображение D(штрих) С(штрих) предмета в плоском зеркале - оно будет прямым, мнимым, равным по величине самому предмету. Точки предмета и их изображения находятся на одинаковом расстоянии от плоскости зеркала.
В зеркале малых размеров тоже можно увидеть изображение предмета, но надо знать область, куда следует поместить глаз, чтобы в него пришли отражённые от зеркала лучи, исходящие из точек предмета.
При решении данной задачи можно поступить так же, как описано выше, то есть из точек предмета D и С провести по два луча, падающих на конечные точки А и В зеркала, показать отражённые от зеркала лучи, на мнимом продолжении которых получатся мнимые изображения точек D и С предмета. Но тогда на чертеже будет много линий, загромождающих его.
Лучше начать с конца, то есть на чертеже относительно плоскости зеркала сразу показать мнимое зеркальное изображение предмета DС.
Здесь точка D(штрих) есть мнимое изображение точки D предмета, а точка С(штрих) есть мнимое изображение точки С предмета.
В точке D(штрих) в зеркале пересекутся продолжения отражённых от конечных точек А и В зеркала лучей, падающих из точки D предмета (на чертеже они обозначены пунктирными линиями),
(Падающие в точки А и В зеркала лучи от точки D предмета на рисунке не показаны - их ход можно представить мысленно).
Глаз наблюдателя, помещённый в область угла АD(штрих)В, увидит точку D предмета.
Точно такие же рассуждения проведём относительно точки С(штрих) - глаз наблюдателя, помещённый в область угла АС(штрих)В увидит точку С предмета.
Если глаз наблюдателя поместить в заштрихованную на рисунке область, то наблюдатель увидит в зеркале изображение предмета DС целиком.
Написано много (чтобы было понятно), но решается задача таким способом очень быстро.
ЗАДАЧА 3. Сбоку от зеркала (вид сверху) стоит человек А, второй человек В приближается к зеркалу по перпендикуляру, проходящему через середину зеркала. На каком расстоянии от зеркала будет находиться человек В в момент, когда оба человека А и В увидят друг друга в зеркале?
РЕШЕНИЕ
Оба человека А и В увидят друг друга в зеркале, когда крайний, вышедший из А, луч света попадёт в точку В после отражения от зеркала и, наоборот, когда луч, вышедший из В, попадёт в точку А после отражения от зеркала..
Так как угол падения равен углу отражения, то лучи ВО и АО должны падать на зеркало под одинаковыми углами, в данном случае под углом 45 градусов.
Тогда из треугольника ВСО получаем, что ВС=СО.
Таким образом, оба человека А и В увидят друг друга, когда человек В подойдёт к зеркалу на расстояние в 0,5 м. Ответ: 0,5 м
Рассеянное (диффузное) отражение света
Выше рассматривалось отражение световых лучей от ЗЕРКАЛЬНОЙ поверхности. А если поверхность, на которую падает свет, будет ШЕРОХОВАТОЙ?
Тогда отражённые лучи будут иметь самые разные направления. то есть отражённый свет будет РАССЕЯННЫМ (диффузным).
По этой причине мы и видим освещённый предмет со всех сторон (рассеянные отражённые лучи попадают к нам в глаза).
ВОПРОС: Почему водителю автомобиля ночью, в свете фар, лужи на асфальте кажутся тёмными пятнами?
ОТВЕТ: Потому что поверхность лужи - это зеркальная поверхность. Она отражает падающий от фар свет зеркально, то есть по ходу автомобиля (в глаза водителя этот свет не попадает).
Асфальт же имеет шероховатую поверхность и отражает свет диффузно. Часть света попадает в глаза водителя, и он видит асфальт.
ВОПРОС: Почему отражённый солнечный свет в спокойной воде в полдень можно рассматривать не жмурясь, а в утренние и предвечерние часы при ясном небе этот отражённый свет оказывается ослепительно ярким?
ОТВЕТ: Дело в том, что доля световой энергии, уносимая ОТРАЖЁННЫМ светом, сильно зависит от угла падения солнечных лучей.
Так, если угол падения света на поверхность воды равен нулю (свет падает перпендикулярно поверхности воды), то доля отражённой световой энергии составляет всего 2 процента, а при угле падения близком к 90 градусам почти вся энергия света отражается от поверхности воды.
По этой же причине вода внизу (когда мы пролетаем на самолёте над морем) видится нам тёмной.
К.В. Рулёва, к. ф.-м. н., доцент. Подписывайтесь на канал. Ставьте лайки. Спасибо.
Предыдущая запись: Прямолинейность распространения света. Образование тени и полутени. Солнечный зайчик.
Следующая запись: Развитие взглядов на природу света. Принцип Гюйгенса. Физический смысл показателя преломления.
Ссылки на занятия до электростатики даны в Занятии 1 .
Ссылки на занятия (статьи), начиная с электростатики, даны в конце Занятия 45 .
Ссылки на занятия (статьи), начиная с теплового действия тока, даны в конце Занятия 58.
Ссылки на занятия, начиная с переменного тока, даны в конце Занятия 70
Ссылки на статьи, начиная с оптики, будут даны в конце статьи "Оптика. Скорость света ...
