Ova lekcija je o ravnom ogledalu. Naučićete vrste ogledala i vrste optičkih slika. Upoznajte se s općim karakteristikama slika u ravnim zrcalima, kao i zrcalnom i difuznom refleksijom svjetlosti i apsorpcijom svjetlosti. Na kraju lekcije su Zanimljivosti o ogledalima.

U današnjoj lekciji ćemo pričati o ogledalima, odnosno o ravnom ogledalu.

Ogledalo je glatka površina koja reflektuje zračenje (slika 1). Optička ogledala su obično polirani metali ili stakla koja odražavaju gotovo sve vidljivo svetlo(Sl. 2).

Rice. 1. Ogledalo

Rice. 2. Optičko ogledalo

Ogledala dolaze u tri vrste - ravna, konkavna i konveksna.

Ravna ogledala reflektuju zračenje bez izobličenja i daju sliku blisku originalu (slika 3).

Rice. 3. Odraz u ravnom ogledalu

Konkavno - koncentriše energiju zračenja (slika 4).

Rice. 4. Odraz u konkavnom ogledalu

Konveksno - raspršeno (slika 5).

Rice. 5. Odraz u konveksnom ogledalu

U današnjoj lekciji ćemo više pričati o ravnom ogledalu.

Ravno ogledalo je ravna povrsina, reflektirajuća svjetlost (slika 6).

Rice. 6. Ravno ogledalo

Razmotrimo kako nastaje slika u ravnom ogledalu.

Neka divergentni snop svjetlosti padne iz tačkastog izvora svjetlosti na površinu ravnog ogledala. Iz skupa upadnih zraka biramo zrake i . Koristeći zakone refleksije svjetlosti, konstruiramo reflektirane zrake , ,.

Rice. . Konstrukcija reflektovanih zraka

Ovi zraci će takođe ići u divergentnom snopu. Ako ih nastavite u suprotnom smjeru, svi će se ukrštati u jednoj tački koja se nalazi iza ogledala. Činit će nam se da ovi zraci izlaze iz tačke, iako u stvarnosti u ovoj tački nema izvora svjetlosti. Stoga se tačka naziva imaginarna slika tačke.

Rice. . Izgradnja virtuelne slike u ogledalu

Spekularna i difuzna refleksija svjetlosti. apsorpcija svetlosti

Uveče, kada je u prostoriji upaljeno svjetlo, možemo vidjeti svoj odraz u prozorskom staklu, ali čim navučemo zavjese, slika nestaje. Ne vidimo svoj odraz u tkanini.

To je zbog dva fizička fenomena. Jedna od njih je refleksija svjetlosti.

Da bi se slika pojavila, svjetlost se mora odbijati od zrcalne površine. Ako se svjetlost odbija od neravne i hrapave površine, onda se takva refleksija naziva difuzna ili difuzna (slika 9).

Rice. 9. Refleksija svjetlosti od ogledala i grubih površina

Slika se ne može dobiti na takvoj površini. Čak i neke površine koje su glatke na dodir, kao što je komad plastike ili korice knjige, nisu dovoljno glatke za svjetlost, svjetlost koja se odbija od takvih površina je difuzna.

Ostalo fizički fenomen Ono što utiče na sposobnost da se vidi slika je apsorpcija svetlosti. Fizička tijela ne samo da mogu reflektirati svjetlost, već je i apsorbirati. Najbolji reflektor svjetlosti je ogledalo, ono reflektira više od 90% svjetlosti koja pada na njega. Bijela tijela su također dobri reflektori, zbog čega po sunčanom zimskom danu, kada je sve bijelo od snijega, žmirimo, štiteći oči od jakog svjetla. Ali crna površina upija gotovo svu svjetlost, na primjer, možete gledati u crni baršun bez žmirenja, čak i pri najjačem svjetlu.

Hajde da razgovaramo o tome koje vrste optičkih slika postoje i šta je optička slika.

Optička slika je slika koja nastaje prolaskom svjetlosnih zraka koje se šire od objekta kroz optički sistem i reproduciraju njegove konture i detalje.

Postoje dva slučaja: stvarna slika i virtuelna slika.

Prava slika nastaje kada se, nakon svih refleksija i prelamanja, zraci koji izlaze iz jedne tačke objekta sakupe u jednoj tački (slika 10).

Rice. 10. Prava slika

Stvarna slika se ne može vidjeti direktno, njena projekcija se može vidjeti postavljanjem difuznih ekrana. Pravu sliku stvaraju optički sistemi kao što su sočivo filmskog projektora ili kamere ili konvergentno sočivo (slika 11).

Rice. Optički sistemi

Imaginarna slika je slika koja se može vidjeti okom.

U ovom slučaju, svaka tačka objekta odgovara snopu zraka koji izlazi iz optičkog sistema, koji bi se, ako bi se nastavio natrag u ravnim linijama, konvergirao u jednoj tački. Čini se da odatle izlazi snop.

Virtuelnu sliku kreiraju sistemi kao što su dvogled, mikroskop, negativna ili pozitivna sočiva, lupa i ravno ogledalo. Ravno ogledalo daje upravo virtuelnu sliku.

Zanimljivosti

Postoje takozvana prozirna ogledala ili, kako ih ponekad nazivaju, ogledala ili jednostrane naočare.

Takve naočale se koriste za tajno praćenje ljudi u cilju kontrole ponašanja ili špijunaže. U ovom slučaju špijun se nalazi u mračnoj prostoriji, a objekt posmatranja u svijetloj (slika 12). Princip rada ogledalnog stakla je da se prigušen špijun ne vidi naspram sjajnog ogledala. Ne postoje prozirna ogledala koja puštaju svjetlost u jednom smjeru, a ne u drugom.

Rice. 12 Soba sa prozirnim ogledalom

Ne tako davno, labirinti ogledala pojavili su se u novim američkim horor vožnjama. U Rusiji su se prvi ogledalni lavirinti pojavili u Sankt Peterburgu i stekli veliku popularnost u industriji zabave.

Izvršimo demonstraciju, uz pomoć koje ćemo saznati kako se predmet i njegova slika nalaze u odnosu na ravno ogledalo.

Uzmimo ravno staklo fiksirano okomito. Na jednoj strani stakla ugradit ćemo zapaljenu svijeću, s druge strane - potpuno istu, ali ne upaljenu. Pomicanjem neupaljene svijeće pronaći ćemo njenu lokaciju kada će se činiti da ova svijeća gori. U tom slučaju, neupaljena svijeća će se nalaziti na mjestu gdje se u staklu vidi slika upaljene svijeće.

Hajdemo shematski prikazati lokaciju čaše - ravna linija, upaljena svijeća i neupaljena svijeća.

Ova tačka takođe pokazuje lokaciju slike upaljene svijeće (sl.). Ako sada povežemo tačke i i izvršimo potrebna mjerenja, onda ćemo se pobrinuti da je prava okomita na segment, a dužina segmenta jednaka dužini segmenta.

Rice. . Lokacija slike upaljene svijeće

Provest ćemo seriju demonstracija koje će nam omogućiti da karakteriziramo slike u ravnim ogledalima.

Uzmite ravno ogledalo, ravnalo i gumicu. Prvo postavite ravnalo tako da se njegova nula nalazi u blizini ogledala (Sl.).

Rice. . Udaljenost od ogledala do objekta i njegove slike

Kao rezultat toga, vidjet ćemo da je udaljenost od ogledala do objekta jednaka udaljenosti od ogledala do slike objekta u ogledalu. Napravimo oznaku na gumici. Videćemo da je slika u ogledalu simetrična samom objektu, ali nije identična (sl. ).

Rice. . Simetrija predmeta i njegova slika u ogledalu

Kroz demonstracije, možete instalirati Opće karakteristike slike u ravnim ogledalima:

1. Ravno ogledalo daje virtuelnu sliku objekta.
2. Slika predmeta u ravnom ogledalu jednaka je veličini samom objektu i nalazi se na istoj udaljenosti od ogledala kao i predmet.
3. Prava linija koja kombinuje tačku na objektu sa odgovarajućom tačkom na slici predmeta u ogledalu je okomita na površinu ogledala.

Rješavanje problema

Zadatak #1

Zašto su kola hitne pomoći napisana naopako?

Rješenje

Vozači drugih vozila moraju brzo i precizno identificirati vozilo hitne pomoći u struji drugih vozila kako bi mu ustupili mjesto. Ova situacija se dešava kada hitna pomoć treba da prestigne automobil, a vozač ga vidi samo u retrovizoru.

Kao što već znamo, slika u ogledalu nije identična, već je simetrična. Stoga na vozilu hitne pomoći pišu tekst "obrnuti" kako bi vozač u retrovizoru vidio ispravan natpis i mogao pravovremeno izvršiti potrebne manevre.

Zadatak #2

Koja je minimalna visina koja treba da bude ravno ogledalo da biste mogli da vidite sebe u njemu?

Rješenje

Slika u ogledalu jednaka je predmetu ispred ogledala i na istoj je udaljenosti od ogledala kao i predmet. Nacrtajmo sliku koja prikazuje osobu koja stoji ispred ogledala (slika 16).

Rice. 16. Slika osobe koja stoji ispred ogledala

Čovjek - lik osobe u ogledalu, poenta je ljudsko oko. Da ogledalo bude minimalna veličina, ivice ogledala i treba da se nalaze na ravnim linijama i . Ako je tačka viša od ove linije, onda se može spustiti smanjenjem visine ogledala.

A ako je ispod prave linije, tada nećemo vidjeti dio glave naše slike u ogledalu.

Segment paralelan sa linijama i koji se nalazi na istoj udaljenosti od njih. Dakle ovo srednja linija trougao. Neka bude jednako polovini osnovice trougla ili polovini visine osobe (slika 17).

Sve reflektirajuće površine u toku školske fizike obično se nazivaju ogledalima. Dva geometrijski oblici ogledala:

• stan
• sferni

- reflektirajuća površina čiji je oblik ravan. Konstrukcija slike u ravnom ogledalu zasniva se na , što se u opštem slučaju može čak i pojednostaviti (slika 1).

Rice. 1. Ravno ogledalo

Neka izvor u našem primjeru bude tačka A (tačkasti izvor svjetlosti). Zraci iz izvora šire se u svim smjerovima. Za pronalaženje položaja slike dovoljno je analizirati tok bilo koje dvije zrake i konstrukcijom pronaći tačku njihovog presjeka. Prvi snop (1) će biti lansiran pod bilo kojim uglom u odnosu na ravan ogledala, a prema , njegovo dalje kretanje će biti pod uglom refleksije jednakom upadnom uglu. Drugi snop (2) se također može lansirati pod bilo kojim uglom, ali ga je lakše povući okomito na površinu, jer se u tom slučaju neće prelomiti. Produženja zraka 1 i 2 konvergiraju u tački B, u našem slučaju ova tačka je tačka A (imaginarna) (slika 1.1).

Međutim, trokuti dobijeni na slici 1.1 su isti (pod dva ugla i zajedničkom stranom), tada po pravilu za konstruisanje slike u ravnom ogledalu možemo uzeti: pri konstruisanju slike u ravnom zrcalu dovoljno je okomicu s izvora A spustiti na ravan ogledala, a zatim nastaviti ovu okomicu do iste dužine na drugoj strani ogledala(Sl. 1.2) .

Koristimo ovu logiku (slika 2).

Rice. 2. Primjeri konstrukcije u ravnom ogledalu

U slučaju netočkastog objekta, važno je zapamtiti da se oblik objekta u ravnom ogledalu ne mijenja. Ako uzmemo u obzir da se bilo koji objekat zapravo sastoji od tačaka, onda je, u opštem slučaju, potrebno odraziti svaku tačku. U pojednostavljenoj verziji (na primjer, segment ili jednostavna figura), možete razmišljati ekstremne tačke, a zatim ih povežite pravim linijama (slika 3). U ovom slučaju, AB je objekat, A’B’ je slika.

Rice. 3. Konstrukcija objekta u ravnom ogledalu

Uveli smo i novi koncept tačkasti izvor svetlosti je izvor čija se veličina u našem problemu može zanemariti.

- reflektirajuća površina čiji je oblik dio sfere. Logika pretraživanja slika je ista - pronaći dvije zrake koje dolaze iz izvora, čiji će presjek (ili njihovi nastavci) dati željenu sliku. U stvari, za sferno tijelo postoje tri prilično jednostavna zraka, čije se prelamanje može lako predvidjeti (slika 4). Neka bude tačkasti izvor svjetlosti.

Rice. 4. Sferno ogledalo

Najprije predstavimo karakterističnu liniju i tačke sfernog ogledala. Poziva se tačka 4 optički centar sfernog ogledala. Ova tačka je geometrijski centar sistema. Linija 5 - glavna optička osa sfernog ogledala- linija koja prolazi kroz optički centar sfernog ogledala i okomita na tangentu ogledala u ovoj tački. Dot F — fokus sfernog ogledala, koji ima posebna svojstva (više o tome kasnije).

Zatim postoje tri putanje zraka koje je dovoljno jednostavno razmotriti:

1. plava. Snop koji prolazi kroz fokus, reflektujući se od ogledala, prolazi paralelno sa glavnom optičkom osi (fokusna osobina),
2. zeleno. Zraka koja pada na glavni optički centar sfernog ogledala reflektuje se pod istim uglom (),
3. crvena. Zraka koja putuje paralelno sa glavnom optičkom osom, nakon prelamanja, prolazi kroz fokus (osobina fokusa).

Odaberemo bilo koje dvije zrake i njihov presjek daje sliku našeg objekta ().

Focus- uvjetna točka na glavnoj optičkoj osi, u kojoj se zraci reflektirani od sfernog ogledala konvergiraju paralelno s glavnom optičkom osom.

Za sferno ogledalo žižna daljina(udaljenost od optičkog centra ogledala do fokusa) je čisto geometrijski koncept, a ovaj parametar se može pronaći kroz odnos:

Zaključak: za ogledala se koriste najčešća. Za ravno ogledalo postoji pojednostavljenje za snimanje (slika 1.2). Za sferna ogledala postoje tri putanje zraka, od kojih svaka dva daju sliku (slika 4).

Video lekcija 2: Ravno ogledalo - Fizika u eksperimentima i eksperimentima

Predavanje:

ravno ogledalo

ravno ogledalo je sjajna površina. Ako na takvu površinu padaju paralelni snopovi svjetlosti, onda se reflektiraju paralelno jedan s drugim. Razmatrajući ovu temu, moći ćemo da saznamo iz kojih razloga vidimo sebe kada se pogledamo u ogledalo.

Dakle, hajde da se prvo prisjetimo zakona refleksije i kako ih dokazati. Pogledajte sliku.

Pretvarajmo se to S- neka tačka koja sija ili reflektuje svetlost. Razmotrimo dvije proizvoljne zrake koje padaju na neku sjajnu površinu. reschedule dati poen simetrično, u odnosu na podelu medija. Nakon što se dvije od ovih zraka reflektiraju od površine, one ulaze u naše oko. Naš mozak je tako uređen da svaku refleksiju doživljava kao sliku koja je izvan granica razdvajanja medija. Najvažnije u ovom objašnjenju je da nam se to zaista čini zbog naše vlastite percepcije.

Slika koju vidimo u ogledalu zove se imaginarni, odnosno zapravo ne postoji.

Možemo vidjeti čak i sliku koja nije direktno iznad ogledala, ili ako njihove dimenzije nisu srazmjerne. Najvažnije je da zraci ovog objekta moraju doći do naših očiju. Zato vidimo lice vozača u autobusu i on je naš, uprkos tome što nije ispred ogledala.

Konstrukcija slika u ravnom ogledalu

Gradimo sliku objekta u ogledalu.

Vrlo često se susrećemo sa ogledalom. Čak može poslužiti i prozorsko staklo ili površina bare ravna ogledala. Pogledajmo rezultirajuće slike.

Neka svjetlost izvora S padne na ogledalo. Odbijene od njega, zrake SA i SB će ići kako je prikazano na crtežu sa plavim strelicama. Ako se oko postavi u tačku C, tada će posmatrač videti da je izvor svetlosti iza ogledala, u tački S'. Imajte na umu da konstrukcija pokazuje da su segmenti OS i OS' jednaki, a segment SS' okomit na ravan ogledala.

dakle, slike objekata u ravnom ogledalu su imaginarni, jer se čini da se nalaze tamo gde nema svetlosti. osim toga, slike se nalaze iza ogledala na istoj udaljenosti od njega kao i sami objekti i jednake su im veličine. Ove zaključke smo dobili geometrijskom konstrukcijom, sada ćemo ih provjeriti iskustvom.

Stavite ravnalo na sto, stavite staklo na njega. Služit će kao prozirno ogledalo. Postavljanjem svijeće ispred njega vidjet ćemo njen odraz. Čini se da je iza stakla. Međutim, gledajući iza stakla, nećemo vidjeti sliku. Odnosno, slika u ravnom ogledalu jeste imaginarni.

Da bismo provjerili ispravnost drugog zaključka, izmjerimo ravnalom udaljenost od stakla do svijeće i od stakla do slike, kao i dimenzije svijeće i njene slike. Biće u paru jednaki. Stoga iskustvo potvrđuje i drugi zaključak. Napomena: umjesto ogledala koristili smo staklo da bismo istovremeno vidjeli sliku svijeće i podjele ravnala.

Osim ravnih ogledala, postoje sferna, parabolična, eliptična i druga ogledala. Koriste se u reflektorima i teleskopima. Sferna ogledala oni su dio sferne površine i mogu biti konveksni ili konkavni (vidi crtež crteža).

Usmjerimo paralelne zrake u konveksno ogledalo (lijevi crtež). Nakon refleksije, zraci će postati divergentni. Stoga se konveksno ogledalo naziva zrcalo za raspršivanje. Sada usmjerimo zrake na konkavno ogledalo (desni crtež). Odmah nakon refleksije, zraci će se konvergirati. Stoga se konkavno ogledalo naziva sakupljanje ogledala.

Tačke F i F' se nazivaju glavni fokusi ogledala. Fokus konveksnog (difuznog) ogledala je zamišljen, jer svjetlosni zraci ne prolaze kroz njega. Fokus konkavnog (sabirnog) ogledala je validan, jer kroz njega prolaze zraci.

Slike objekata u konveksnom ogledalu su uvek smanjene. Na primjer, na lijevoj slici možete vidjeti da su veličine slika čaša mnogo manje od veličina samih čaša. Uz pomoć konkavnog ogledala možete dobiti uvećane slike objekata. Pogledajte desnu sliku. Sve veličine slika više veličina samih objekata. Uz promjenu veličine slika, na isti se način mijenjaju i udaljenosti između njih. Srednja slika prikazuje odraz u ravnom ogledalu radi poređenja.