И снова вы со мной, уважаемые читатели! Я очень этому рада! Давайте разберемся, что же это за загадочное зеркало такое…
Как образуется изображение в зеркале? Для начала (а мы с вами движемся с конца) разберемся, что такое вообще отражение. Процесс перенаправления луча света при отражении описывается соответствующим законом: луч падающий, отраженный и перпендикуляр к точке падения лежат в одной плоскости, угол падения равен углу отражения.
При изображении зеркальной поверхности штриховку наносят с той стороны, в которой не получается изображения — она шероховатая. Это работает при отражении луча от чего угодно. Но! В зеркале мы себя видим, в в противоположной стене с обоями, грубо говоря, нет. Почему?
Различают диффузное и зеркальное отражение. Рассмотрим не один луч, а параллельный поток из них, падающий на шероховатую поверхность. Как в этом случае воспользоваться законом отражения? Конечно, принцип касательной к поверхности и уже потом перпендикуляра к ней в точке падения луча. Если все это построить, то видно, что параллельный поток падающих лучей после отражения разбежался, кто куда. Себя в такой поверхности мы не увидим — отражение диффузное.
Если же поверхность гладкая, то параллельный поток лучей до отражения останется таким и после. Мы видим изображения в такой поверхности, она называется зеркальной.
И все же, как мы видим? Глаз фиксирует только то, что в него попадает. Для модели формирования изображения воспользуемся опорными лучами. Пусть перед зеркалом расположен точечный источник света на некотором расстоянии от него. Где окажется его изображение? Конечно, в «зазеркалье». Проведем два любых луча, которые падают от источника на зеркало. Понятно, что они сами отразятся от поверхности и попадут к нам «в глаз». При этом лучи расходятся. Ну и ладно)! Это не линза — а зеркало. Продолжения лучей за зеркало пересекутся в точке, где глаз и «увидит» изображение.
Понятно, что изображение будет мнимым. Можно ли лучей проводить больше двух? Конечно! А нужно? Не всегда, но иногда имеет смысл. Один из таких лучей падает на зеркало перпендикулярно, отражается «сам в себя» и продолжается за зеркало. Иногда он бывает полезен для построения.
Фишка - очевидно, что: если мы машем своему изображению правой рукой, оно «машет» нам левой); если мы приближаемся к поверхности зеркала, наше изображение приближается к нам, если удаляемся — удаляется. Это так обыденно, что на экзамене, например, народ со страху начинает все путать. Не рекомендую).
Вроде все ясно. Применим?
Пример 1. Если высота человека Н, то какой высоты нужно взять зеркало, чтобы видеть себя в полный рост? Представим что мы - модель человека, и имеем «глаза на макушке». Значит, чтобы увидеть в зеркале носки своих ботинок, должен быть луч, отраженный от них, попавший на поверхность зеркала и потом отраженный нам в глаз. Нарисуем.
Видно, что воспользовались мы законом отражения, и высота зеркала равна половине роста человека. Причем, фишка: результат не зависит от того, на каком расстоянии от зеркала человек будет разглядывать свое отражение в полный рост.
Пример 2. На рисунке показаны два точечных предмета и зеркало. Будет ли изображение предметов в нем? На первый взгляд — нет, а на второй - еще как! Докажем рисунком.
Видно, что второй предмет у нас «за зеркалом» и изображения у него нет. У первого предмета А вполне есть изображение, хотя он не напротив зеркала.
Фишка: если в темной комнате нужно посмотреться в зеркало — то светить фонариком следует на себя, а не на зеркало.
Пример 3. Имеется горящая на потолке лампочка, маленькое зеркальце и наш глаз). Глаз расположен в точке А, лампочка в точке В на рисунке. Где расположить зеркало? Поясним рисунком. Рулит здесь, конечно закон отражения.
Пример 4. На рисунке изображена точка П и зеркало. Как найти область, из которой мы увидим изображение точки в зеркале? Построим лучи, падающие на края зеркала. Область между отраженными лучами и будет тем «полем», откуда мы видим изображение точки П.
Ну и посложнее. Пример 5. Пусть на столе стоит сосуд ABCD с зеркальным дном и матовыми стенками. На дно пустого сосуда падает луч света На стенке сосуда при этом можно наблюдать «зайчик» — блик отраженного луча.
В сосуд наливают некоторое количество жидкости с показателем преломления n2, большим чем у воздуха n1. Рассмотрим, как при этом изменяются следующие физические величины: угол падения луча на дно, высота точки нахождения «зайчика», расстояние от точки отражения луча от дна сосуда до стенки CD? От поверхности жидкости луч тоже отражается, но это мы в расчет пока не берем. Чтобы все понять, тут надо строить. И применить закон преломления отсюда.
Из построения получаем, что угол падения луча на дно уменьшается, высота точки нахождения «зайчика» увеличивается, расстояние от точки отражения луча от дна сосуда до стенки CD также увеличивается.
Про зеркало и их системы можно говорить еще долго и вкусно). В следующей статье рассмотрим гибриды — линза — зеркало и всякие движения. А там и пробелы к ЕГЭ начнем закрывать. Буду рада видеть ваши комментарии)!