Această lecție este despre o oglindă plană. Veți învăța tipuri de oglinzi și tipuri de imagini optice. Familiarizați-vă cu caracteristicile generale ale imaginilor din oglinzile plate, precum și cu reflexia luminii speculare și difuze și cu absorbția luminii. La sfârșitul lecției sunt Fapte interesante despre oglinzi.

În lecția de astăzi, vom vorbi despre oglinzi, sau mai bine zis, despre o oglindă plată.

O oglindă este o suprafață netedă care reflectă radiația (Fig. 1). Oglinzile optice sunt de obicei metale lustruite sau ochelari care reflectă aproape toate lumina vizibila(Fig. 2).

Orez. 1. Oglinda

Orez. 2. Oglinda optică

Oglinzile vin în trei tipuri - plate, concave și convexe.

Oglinzile plate reflectă radiația fără distorsiuni și oferă o imagine apropiată de originalul (Fig. 3).

Orez. 3. Reflecția într-o oglindă plată

Concav - concentrează energia radiației (Fig. 4).

Orez. 4. Reflecția într-o oglindă concavă

Convex - împrăștiere (Fig. 5).

Orez. 5. Reflecția într-o oglindă convexă

În lecția de astăzi, vom vorbi mai mult despre o oglindă plată.

Oglinda avion este suprafață plană, reflectând specular lumina (Fig. 6).

Orez. 6. Oglindă plată

Să luăm în considerare modul în care se formează o imagine într-o oglindă plată.

Lasă un fascicul de lumină divergent să cadă de la o sursă punctiformă de lumină pe suprafața unei oglinzi plane. Din setul de raze incidente, selectăm razele și . Folosind legile reflexiei luminii, construim razele reflectate , ,.

Orez. . Construcția razelor reflectate

Aceste raze vor merge, de asemenea, într-un fascicul divergent. Dacă le continuați în direcția opusă, toate se vor intersecta într-un punct situat în spatele oglinzii. Ni se va părea că aceste raze ies din punct de vedere, deși în realitate nu există nicio sursă de lumină în acest punct. Prin urmare, punctul se numește imaginea imaginară a punctului.

Orez. . Construirea unei imagini virtuale într-o oglindă

Reflexia speculară și difuză a luminii. absorbția luminii

Seara, când lumina este aprinsă în cameră, ne putem vedea reflexia în geamul ferestrei, dar de îndată ce tragem draperiile, imaginea dispare. Nu ne vedem reflectarea în material.

Acest lucru se datorează a două fenomene fizice. Una dintre ele este reflectarea luminii.

Pentru ca o imagine să apară, lumina trebuie să sară pe o suprafață în oglindă. Dacă lumina este reflectată de pe o suprafață neuniformă și aspră, atunci o astfel de reflexie se numește difuză sau difuză (Fig. 9).

Orez. 9. Reflectarea luminii din oglindă și suprafețe aspre

O imagine nu poate fi obținută pe o astfel de suprafață. Chiar și unele suprafețe netede la atingere, cum ar fi o bucată de plastic sau coperta unei cărți, nu sunt suficient de netede pentru lumină, lumina reflectată de astfel de suprafețe este difuză.

Alte fenomen fizic care afectează capacitatea de a vedea imaginea este absorbția luminii. Corpurile fizice nu numai că pot reflecta lumina, ci și o pot absorbi. Cel mai bun reflector de lumină este o oglindă, reflectând mai mult de 90% din lumina care cade pe ea. Corpurile albe sunt de asemenea buni reflectori, motiv pentru care într-o zi însorită de iarnă, când totul este alb de zăpadă, strâmbăm ochii, ferindu-ne ochii de lumina puternică. Dar suprafața neagră absoarbe aproape toată lumina, de exemplu, te poți uita la catifea neagră fără a mișca ochii, chiar și în cea mai strălucitoare lumină.

Să vorbim despre ce tipuri de imagini optice există și ce este o imagine optică.

O imagine optică este o imagine rezultată din trecerea razelor de lumină care se propagă de la un obiect printr-un sistem optic și care reproduce contururile și detaliile acestuia.

Există două cazuri: o imagine reală și o imagine virtuală.

O imagine reală se creează atunci când, după toate reflexiile și refracțiile, razele care ies dintr-un punct al obiectului sunt colectate într-un punct (Fig. 10).

Orez. 10. Poză reală

Imaginea reală nu poate fi văzută direct; proiecția ei poate fi văzută prin plasarea de ecrane difuze. Imaginea reală este creată de sisteme optice precum obiectivul unui proiector de film sau al unei camere sau o lentilă convergentă (Fig. 11).

Orez. Sisteme optice

O imagine imaginară este o imagine care poate fi văzută cu ochiul.

În acest caz, fiecare punct al obiectului corespunde unui fascicul de raze care iese din sistemul optic, care, dacă ar continua înapoi în linii drepte, ar converge într-un punct. Există un aspect că fasciculul iese de acolo.

Imaginea virtuală este creată de sisteme precum un binoclu, un microscop, o lentilă negativă sau pozitivă, o lupă și o oglindă plată. O oglindă plană oferă exact o imagine virtuală.

Fapte interesante

Există așa-numitele oglinzi translucide sau, așa cum sunt numite uneori, oglinzi sau ochelari cu o singură față.

Astfel de ochelari sunt folosiți pentru supravegherea ascunsă a oamenilor pentru a controla comportamentul sau spionajul. În acest caz, spionul se află într-o cameră întunecată, iar obiectul de observație este într-o cameră ușoară (Fig. 12). Principiul de funcționare al sticlei oglinzii este că un spion slab nu este vizibil împotriva unei reflexii strălucitoare a oglinzii. Nu există oglinzi translucide care să lase lumina într-o direcție și nu în cealaltă.

Orez. 12 Cameră cu oglindă translucidă

Nu cu mult timp în urmă, în noile plimbări de groază americane au apărut labirinturi de oglinzi. În Rusia, primele labirinturi de oglindă au apărut la Sankt Petersburg și au câștigat o mare popularitate în industria divertismentului.

Să realizăm o demonstrație, cu ajutorul căreia vom afla cum sunt situate obiectul și imaginea acestuia în raport cu o oglindă plată.

Să luăm sticla plată fixată pe verticală. Pe o parte a paharului vom instala o lumânare aprinsă, pe cealaltă parte - exact la fel, dar neaprinsă. Mutând o lumânare neaprinsă, vom găsi locația ei când această lumânare va părea că arde. În acest caz, lumânarea neaprinsă se va afla în locul în care se observă imaginea unei lumânări aprinse în sticlă.

Să descriem schematic locația paharului - o linie dreaptă, o lumânare aprinsă și o lumânare neaprinsă.

Acest punct arată și locația imaginii unei lumânări aprinse (fig.). Dacă acum conectăm punctele și și facem măsurătorile necesare, atunci ne vom asigura că linia este perpendiculară pe segment, iar lungimea segmentului este egală cu lungimea segmentului.

Orez. . Locația imaginii unei lumânări aprinse

Vom realiza o serie de demonstrații care ne vor permite să caracterizăm imaginile în oglinzi plate.

Luați o oglindă plată, o riglă și o radieră. Mai întâi, aranjați rigla astfel încât zeroul său să fie situat lângă oglindă (Fig.).

Orez. . Distanța de la oglindă la obiect și imaginea acestuia

Ca urmare, vom vedea că distanța de la oglindă la obiect este egală cu distanța de la oglindă la imaginea obiectului din oglindă. Să facem un semn pe radiera. Vom vedea că imaginea din oglindă este simetrică cu obiectul în sine, dar nu este identică (Fig. ).

Orez. . Simetria obiectului și imaginea acestuia în oglindă

Prin demonstrații, puteți instala Caracteristici generale imagini în oglinzi plate:

1. O oglindă plană oferă o imagine virtuală a unui obiect.
2. Imaginea unui obiect într-o oglindă plată este egală ca dimensiune cu obiectul însuși și este situată la aceeași distanță de oglindă ca și obiectul.
3. O linie dreaptă care combină un punct de pe un obiect cu punctul corespunzător de pe imaginea obiectului din oglindă este perpendiculară pe suprafața oglinzii.

Rezolvarea problemelor

Sarcina 1

De ce sunt scrise ambulanțele cu susul în jos?

Soluţie

Șoferii altor vehicule trebuie să identifice rapid și precis ambulanța în fluxul altor vehicule pentru a-i lăsa loc. Această situație apare atunci când o ambulanță trebuie să depășească o mașină și șoferul o poate vedea doar în oglinda retrovizoare.

După cum știm deja, imaginea din oglindă nu este identică, ci este simetrică. Prin urmare, pe ambulanță scriu textul „inversat”, astfel încât șoferul din oglinda retrovizoare să vadă inscripția corectă și să poată face manevrele necesare în timp util.

Sarcina #2

Care este înălțimea minimă pe care trebuie să o aibă o oglindă plată pentru ca tu să te poți vedea în ea?

Soluţie

Imaginea din oglindă este egală cu obiectul din fața oglinzii și se află la aceeași distanță de oglindă ca și obiectul. Să desenăm o imagine care înfățișează o persoană care stă în fața unei oglinzi (Fig. 16).

Orez. 16. Imaginea unei persoane care stă în fața unei oglinzi

Omul - imaginea unei persoane în oglindă, punctul este ochiul uman. Pentru ca oglinda să fie dimensiune minimă, marginile oglinzii și ar trebui să fie situate pe linii drepte și . Dacă punctul este mai înalt decât această linie, atunci poate fi coborât prin reducerea înălțimii oglinzii.

Și dacă este sub linia dreaptă, atunci nu vom vedea o parte din capul imaginii noastre în oglindă.

Un segment paralel cu liniile și și situat la aceeași distanță de ele. Deci asta linia de mijloc triunghi. Fie egală cu jumătate din baza triunghiului sau jumătate din înălțimea unei persoane (Fig. 17).

Orice suprafețe reflectorizante din cursul fizicii școlare sunt de obicei numite oglinzi. Două forme geometrice oglinzi:

• apartament
• sferic

- o suprafață reflectorizantă, a cărei formă este plană. Construcția unei imagini într-o oglindă plană se bazează pe , care, în cazul general, poate fi chiar simplificată (Fig. 1).

Orez. 1. Oglindă plată

Fie sursa din exemplul nostru punctul A (sursa de lumină punctuală). Razele de la o sursă se propagă în toate direcțiile. Pentru a găsi poziția imaginii, este suficient să analizați cursul oricăror două raze și să găsiți prin construcție punctul de intersecție a acestora. Prima fasciculă (1) va fi lansată în orice unghi față de planul oglinzii și, conform , mișcarea sa ulterioară va fi la un unghi de reflexie egal cu unghiul de incidență. Al doilea fascicul (2) poate fi lansat și în orice unghi, dar este mai ușor să îl desenați perpendicular pe suprafață, deoarece, în acest caz, nu va experimenta refracția. Prelungirile razelor 1 și 2 converg în punctul B, în cazul nostru, acest punct este punctul A (imaginar) (Fig. 1.1).

Cu toate acestea, triunghiurile obținute în Figura 1.1 sunt aceleași (la două unghiuri și o latură comună), apoi, de regulă, pentru construirea unei imagini într-o oglindă plată, putem lua: atunci când construiți o imagine într-o oglindă plată, este suficient de la sursa A să coborâți perpendiculara pe planul oglinzii și apoi să continuați această perpendiculară pe aceeași lungime pe cealaltă parte a oglinzii.(Fig. 1.2) .

Să folosim această logică (Fig. 2).

Orez. 2. Exemple de construcție într-o oglindă plată

În cazul unui obiect nepunctual, este important să rețineți că forma obiectului într-o oglindă plată nu se schimbă. Dacă luăm în considerare faptul că orice obiect constă de fapt din puncte, atunci, în cazul general, este necesar să reflectăm fiecare punct. Într-o versiune simplificată (de exemplu, un segment sau o figură simplă), puteți reflecta puncte extreme, apoi conectați-le cu linii drepte (Fig. 3). În acest caz, AB este un obiect, A’B’ este o imagine.

Orez. 3. Construcția unui obiect într-o oglindă plată

Am introdus și un nou concept sursă de lumină punctuală este o sursă a cărei dimensiune poate fi neglijată în problema noastră.

- o suprafață reflectorizantă, a cărei formă face parte dintr-o sferă. Logica de căutare a imaginii este aceeași - pentru a găsi două raze care provin de la sursă, a căror intersecție (sau continuarea lor) va da imaginea dorită. De fapt, pentru un corp sferic există trei raze destul de simple, a căror refracție poate fi ușor prezisă (Fig. 4). Să fie o sursă punctuală de lumină.

Orez. 4. Oglindă sferică

Mai întâi, să introducem linia și punctele caracteristice ale oglinzii sferice. Se numește punctul 4 centrul optic al unei oglinzi sferice. Acest punct este centrul geometric al sistemului. Linia 5 - axa optică principală a unei oglinzi sferice- o linie care trece prin centrul optic al unei oglinzi sferice si perpendiculara pe tangenta la oglinda in acest punct. Punct F — focalizarea unei oglinzi sferice, care are proprietăți speciale (mai multe despre asta mai târziu).

Apoi, există trei căi de raze care sunt destul de simple de luat în considerare:

1. albastru. Fasciculul care trece prin focar, reflectat de oglindă, trece paralel cu axa optică principală (proprietatea focalizării),
2. verde. Un fascicul incident pe centrul optic principal al unei oglinzi sferice este reflectat la același unghi (),
3. roșu. Un fascicul care se deplasează paralel cu axa optică principală, după refracție, trece prin focar (proprietatea focalizării).

Selectăm oricare două raze și intersecția lor dă imaginea obiectului nostru ().

Concentrează-te- un punct condiționat pe axa optică principală, la care razele reflectate dintr-o oglindă sferică converg paralel cu axa optică principală.

Pentru o oglindă sferică distanta focala(distanța de la centrul optic al oglinzii până la focalizare) este un concept pur geometric, iar acest parametru poate fi găsit prin relația:

Concluzie: pentru oglinzi se folosesc cele mai comune. Pentru o oglindă plată, există o simplificare pentru imagistica (Fig. 1.2). Pentru oglinzile sferice, există trei căi ale fasciculului, dintre care oricare două oferă o imagine (Fig. 4).

Lecția video 2: Oglindă plată - Fizica în experimente și experimente

Lectura:

oglindă plată

oglindă plată este o suprafață lucioasă. Dacă fasciculele de lumină paralele cad pe o astfel de suprafață, atunci ele sunt reflectate paralel unul cu celălalt. Luând în considerare acest subiect, vom putea afla din ce motive ne vedem când ne uităm în oglindă.

Deci, să ne amintim mai întâi legile reflecției și cum să le dovedim. Aruncă o privire la poză.

Să ne prefacem că S- un punct care strălucește sau reflectă lumina. Luați în considerare două raze arbitrare care cad pe o suprafață lucioasă. reprogramați punct dat simetric, cu privire la divizarea mass-media. După ce două dintre aceste fascicule sunt reflectate de la suprafață, ele intră în ochiul nostru. Creierul nostru este aranjat în așa fel încât percepe orice reflecție ca o imagine care se află în afara granițelor separării mass-media. Cel mai important lucru în această explicație este că ni se pare cu adevărat din cauza propriei noastre percepții.

Imaginea pe care o vedem într-o oglindă se numește imaginar, adică nu există de fapt.

Putem vedea chiar și imaginea care nu este direct deasupra oglinzii sau dacă dimensiunile lor nu sunt pe măsură. Cel mai important lucru este că razele de la acest obiect trebuie să vină în ochii noștri. De aceea putem vedea chipul șoferului în autobuz și el este al nostru, în ciuda faptului că nu se află în fața oglinzii.

Construcția imaginilor într-o oglindă plată

Construim o imagine a unui obiect într-o oglindă.

Ne întâlnim foarte des cu o oglindă. Chiar și un geam sau suprafața unui iaz poate servi drept oglinzi plate. Să aruncăm o privire la imaginile rezultate.

Lasă lumina sursei S să cadă pe oglindă. Reflectate din acesta, razele SA și SB vor merge așa cum se arată în desen cu săgeți albastre. Dacă ochiul este plasat în punctul C, atunci observatorul va vedea că sursa de lumină se află în spatele oglinzii, în punctul S'. Rețineți că construcția arată că segmentele OS și OS' sunt egale, iar segmentul SS' este perpendicular pe planul oglinzii.

Asa de, imaginile obiectelor dintr-o oglindă plană sunt imaginar, deoarece par a fi amplasate acolo unde nu există lumină. In afara de asta, imaginile se află în spatele oglinzii, la aceeași distanță de aceasta ca și obiectele în sine și au dimensiuni egale cu acestea. Am obținut aceste concluzii prin construcție geometrică, acum le vom verifica prin experiență.

Pune o riglă pe masă, pune sticlă deasupra ei. Va servi ca o oglindă translucidă. Punând o lumânare în fața lui, o vom vedea reflectarea. Va părea să fie în spatele geamului. Cu toate acestea, privind în spatele geamului, nu vom vedea imaginea. Adică imaginea într-o oglindă plată este imaginar.

Pentru a verifica corectitudinea celei de-a doua concluzii, să măsurăm distanța de la sticlă la lumânare și de la sticlă la imagine cu o riglă, precum și dimensiunile lumânării și a imaginii acesteia. Acestea vor fi perechi egale. Prin urmare, experiența confirmă și a doua concluzie. Notă: în loc de oglindă, am folosit sticlă pentru a vedea imaginea lumânării și diviziunile riglei în același timp.

Pe lângă oglinzile plate, există oglinzi sferice, parabolice, eliptice și alte oglinzi. Sunt folosite în proiectoare și telescoape. Oglinzi sferice fac parte dintr-o suprafață sferică și pot fi convexe sau concave (vezi desenul).

Să direcționăm razele paralele către o oglindă convexă (desen din stânga). După reflectare, razele vor deveni divergente. Prin urmare, se numește oglindă convexă oglindă împrăștiată. Acum să direcționăm razele către oglinda concavă (desenul din dreapta). Imediat după reflexie, razele vor converge. Prin urmare, se numește o oglindă concavă oglinda colectoare.

Se numesc punctele F și F' focusuri principale oglinzi. Focalizarea unei oglinzi convexe (difuzante) este imaginară, deoarece razele de lumină nu trec prin ea. Focalizarea unei oglinzi concave (de colectare) este valabil, deoarece razele trec prin el.

Imaginile obiectelor dintr-o oglindă convexă sunt întotdeauna reduse. De exemplu, în figura din stânga, puteți vedea că dimensiunile imaginilor cupelor sunt mult mai mici decât dimensiunile cupelor în sine. Cu ajutorul unei oglinzi concave, puteți obține imagini mărite ale obiectelor. Aruncă o privire la poza potrivită. Toate dimensiunile imaginii mai multe dimensiuni obiectele în sine. Odată cu redimensionarea imaginilor, distanțele dintre ele se schimbă și ele în același mod. Figura din mijloc arată reflectarea într-o oglindă plată pentru comparație.