Väčšina predmetov okolo vás – domy, stromy, vaši spolužiaci atď. – nie sú zdrojom svetla. Ale ty ich vidíš. Odpoveď na otázku "Prečo?" nájdete v tomto odseku.

Ryža. 11.1. Pri absencii svetelného zdroja nie je nič vidieť. Ak existuje zdroj svetla, vidíme nielen samotný zdroj, ale aj predmety, ktoré odrážajú svetlo prichádzajúce zo zdroja.

Zistenie, prečo vidíme telesá, ktoré nie sú zdrojmi svetla

Už viete, že svetlo sa šíri priamočiaro v homogénnom priehľadnom médiu.

Čo sa však stane, ak je v dráhe svetelného lúča nejaké teleso? Časť svetla môže prejsť cez telo, ak je priehľadná, časť bude absorbovaná a časť sa odrazí od tela. Časť odrazených lúčov zasiahne naše oči a my toto teleso uvidíme (obr. 11.1).

Stanovenie zákonov odrazu svetla

Na stanovenie zákonov odrazu svetla použijeme špeciálne zariadenie - optickú podložku*. Do stredu podložky upevníme zrkadlo a nasmerujeme naň úzky lúč svetla tak, aby na povrchu podložky vytvoril svetlý pás. Vidíme, že lúč svetla odrazený od zrkadla vytvára aj svetelný pás na povrchu podložky (pozri obr. 11.2).

Smer dopadajúceho svetelného lúča bude nastavený lúčom CO (obr. 11.2). Tento lúč sa nazýva dopadajúci lúč. Smer odrazeného lúča svetla bude nastavený lúčom OK. Tento lúč sa nazýva odrazený lúč.

Z bodu O dopadu lúča nakreslíme na plochu zrkadla kolmicu OB. Venujme pozornosť tomu, že dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmica ležia v jednej rovine - v rovine plochy podložky.

Uhol α medzi dopadajúcim lúčom a kolmicou vedenou z bodu dopadu sa nazýva uhol dopadu; uhol β medzi odrazeným lúčom a danou kolmicou sa nazýva uhol odrazu.

Meraním uhlov α a β môžeme overiť, či sú rovnaké.

Ak pohybujete svetelným zdrojom pozdĺž okraja disku, uhol dopadu svetelného lúča sa zmení a uhol odrazu sa zodpovedajúcim spôsobom zmení a zakaždým, keď uhol dopadu a uhol odrazu svetla budú rovnaké. (obr. 11.3). Takže sme stanovili zákony odrazu svetla:

Ryža. 11.3. So zmenou uhla dopadu svetla sa mení aj uhol odrazu. Uhol odrazu sa vždy rovná uhlu dopadu

Ryža. 11.5. Ukážka reverzibility svetelných lúčov: odrazený lúč sleduje dráhu dopadajúceho lúča

ryža. 11.6. Keď sa priblížime k zrkadlu, vidíme v ňom nášho „dvojníka“. Samozrejme, nie je tam žiadny „dvojník“ - vidíme svoj odraz v zrkadle

1. Dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmica k odrazovej ploche, vedená z bodu dopadu lúča, ležia v rovnakej rovine.

2. Uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu: β = α.

Zákony odrazu svetla stanovil starogrécky vedec Euclid už v 3. storočí pred Kristom. BC e.

Akým smerom by mal profesor otočiť zrkadlo, aby " slnečný lúč»udrieť chlapca (obr. 11.4)?

Pomocou zrkadla na optickej podložke možno demonštrovať aj reverzibilitu svetelných lúčov: ak dopadajúci lúč smeruje pozdĺž dráhy odrazeného, ​​odrazený lúč bude sledovať dráhu dopadajúceho (obr. 11.5).

Študujeme obraz v ploché zrkadlo

Zvážte, ako vzniká obraz v plochom zrkadle (obr. 11.6).

Nechajte divergentný lúč svetla dopadať z bodového svetelného zdroja S na povrch plochého zrkadla. Z tohto lúča vyberáme lúče SA, SB a SC. Pomocou zákonov odrazu svetla zostrojíme odrazené lúče LL b BB 1 a CC 1 (obr. 11.7, a). Tieto lúče budú smerovať v divergentnom lúči. Ak ich vysuniete v opačnom smere (za zrkadlo), všetky sa pretnú v jednom bode - S 1 umiestnenom za zrkadlom.

Ak sa vám do oka dostane časť lúčov odrazených od zrkadla, bude sa vám zdať, že odrazené lúče pochádzajú z bodu S 1, hoci v skutočnosti v bode S 1 žiadny zdroj svetla nie je. Preto sa bod S 1 nazýva imaginárny obraz bodu S. Ploché zrkadlo vždy dáva imaginárny obraz.

Zistite, ako je objekt a jeho obraz umiestnený vzhľadom na zrkadlo. Aby sme to dosiahli, obrátime sa na geometriu. Zoberme si napríklad lúč SC, ktorý dopadá na zrkadlo a odráža sa od neho (obr. 11.7, b).

Z obrázku vidíme, že Δ SOC = Δ S 1 OC - pravouhlé trojuholníky, ktorý má spoločnú stranu CO a rovná sa ostré rohy(pretože podľa zákona odrazu svetla α = β). Z rovnosti trojuholníkov máme, že SO \u003d S 1 O, to znamená, že bod S a jeho obraz S 1 sú symetrické vzhľadom na povrch plochého zrkadla.

To isté možno povedať o obraze vysunutého objektu: objekt a jeho obraz sú symetrické vzhľadom na povrch plochého zrkadla.

Takže máme nainštalované Všeobecné charakteristiky obrazy v plochých zrkadlách.

1. Ploché zrkadlo poskytuje virtuálny obraz objektu.

2. Obraz predmetu v plochom zrkadle a samotný predmet sú symetrické vzhľadom na povrch zrkadla, čo znamená:

1) obraz objektu je rovnako veľký ako samotný objekt;

2) obraz objektu je umiestnený v rovnakej vzdialenosti od povrchu zrkadla ako samotný objekt;

3) segment spájajúci bod na objekte a zodpovedajúci bod na obrázku je kolmý na povrch zrkadla.

Rozlišujte medzi zrkadlovým a difúznym odrazom svetla

Vo večerných hodinách, keď je v miestnosti rozsvietené svetlo, môžeme vidieť svoj obraz okenné sklo. Ale obraz zmizne, ak sú závesy zatiahnuté: neuvidíme náš obraz na tkanine. A prečo? Odpoveď na túto otázku súvisí minimálne s dvoma fyzikálnymi javmi.

Prvý takýto fyzikálny jav- Odraz svetla. Aby sa obraz objavil, musí sa svetlo odrážať od povrchu zrkadlovým spôsobom: po zrkadlový odraz svetla prichádzajúceho z bodového zdroja S sa pokračovanie odrazených lúčov pretína v jednom bode S 1, ktorý bude obrazom bodu S (obr. 11.8, a). Takýto odraz je možný len od veľmi hladkých povrchov. Nazývajú sa tak - zrkadlové povrchy. Okrem bežného zrkadla sú príkladmi zrkadlových plôch sklo, leštený nábytok, pokojná vodná hladina atď. (obr. 11.8, b, c).

Ak sa svetlo odráža od drsného povrchu, takýto odraz sa nazýva rozptýlený (difúzny) (obr. 11.9). V tomto prípade sa odrazené lúče šíria rôznymi smermi (preto vidíme osvetlený objekt z ľubovoľného smeru). Je jasné, že povrchov, ktoré rozptyľujú svetlo, je oveľa viac ako zrkadlových.

Rozhliadnite sa a pomenujte aspoň desať povrchov, ktoré odrážajú svetlo difúzne.

Ryža. 11.8. Zrkadlový odraz svetla je odraz svetla od hladkého povrchu.

Ryža. 11.9. Rozptýlený (difúzny) odraz svetla je odraz svetla od drsného povrchu

Druhým fyzikálnym javom, ktorý ovplyvňuje schopnosť vidieť obraz, je absorpcia svetla. Svetlo sa predsa neodráža len od fyzické telá, ale aj pohltené nimi. Najlepšie odrážače svetla sú zrkadlá: dokážu odrážať až 95 % dopadajúceho svetla. Telesá sú dobrými reflektormi svetla. biela farba, no čierny povrch pohltí takmer všetko svetlo dopadajúce naň.

Keď na jeseň napadne sneh, noci sú oveľa svetlejšie. prečo? Naučiť sa riešiť problémy

Úloha. Na obr. 1 schematicky znázorňuje objekt BC a zrkadlo NM. Nájdite graficky oblasť, z ktorej je obraz objektu BC úplne viditeľný.

Analýza fyzický problém. Aby bolo možné vidieť obraz určitého bodu predmetu v zrkadle, je potrebné, aby sa aspoň časť lúčov dopadajúcich z tohto bodu na zrkadlo odrážala do oka pozorovateľa. Je jasné, že ak sa lúče vychádzajúce z krajných bodov objektu odrážajú do oka, potom sa do oka odrážajú aj lúče vychádzajúce zo všetkých bodov objektu.

Riešenie, analýza výsledkov

1. Zostrojme bod B 1 - obraz bodu B v plochom zrkadle (obr. 2, a). Oblasť ohraničená povrchom zrkadla a lúčmi odrazenými od krajných bodov zrkadla bude oblasťou, z ktorej je viditeľný obraz B 1 bodu B v zrkadle.

2. Po podobnej konštrukcii obrazu C 1 bodu C určíme oblasť jeho videnia v zrkadle (obr. 2, b).

3. Pozorovateľ môže vidieť obraz celého objektu len vtedy, ak mu do oka vniknú lúče, ktoré dávajú oba obrazy - B 1 a C 1 (obr. 2, c). Preto oblasť zvýraznená na obr. 2 je oranžová oblasť, z ktorej je obraz objektu úplne viditeľný.

Analyzujte získaný výsledok, ešte raz zvážte obr. 2 k problému a ponúkajú jednoduchší spôsob, ako nájsť oblasť videnia objektu v plochom zrkadle. Skontrolujte svoje predpoklady vykreslením zorného poľa niekoľkých objektov dvoma spôsobmi.

Zhrnutie

Všetky viditeľné telesá odrážajú svetlo. Pri odraze svetla sú splnené dva zákony odrazu svetla: 1) dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmica na odrazovú plochu, vedená z bodu dopadu lúča, ležia v rovnakej rovine; 2) uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu.

Obraz objektu v plochom zrkadle je imaginárny, má rovnakú veľkosť ako samotný objekt a nachádza sa v rovnakej vzdialenosti od zrkadla ako samotný objekt.

Rozlišujte medzi zrkadlovým a difúznym odrazom svetla. V prípade zrkadlového odrazu môžeme vidieť virtuálny obraz predmetu v odrazovej ploche; v prípade difúzneho odrazu sa neobjaví žiadny obraz.

Kontrolné otázky

1. Prečo vidíme okolité telesá? 2. Aký uhol sa nazýva uhol dopadu? uhol odrazu? 3. Formulujte zákony odrazu svetla. 4. Akým zariadením možno overiť platnosť zákonov odrazu svetla? 5. Aká je vlastnosť reverzibility svetelných lúčov? 6. V akom prípade sa obraz nazýva imaginárny? 7. Opíšte obraz predmetu v plochom zrkadle. 8. Čím sa líši difúzny odraz svetla od zrkadlového?

Cvičenie číslo 11

1. Dievča stojí vo vzdialenosti 1,5 m od plochého zrkadla. Ako ďaleko je jej odraz od dievčaťa? Opíš to.

2. Vodič auta pri pohľade do spätného zrkadla uvidel na zadnom sedadle sedieť spolujazdca. Môže cestujúci v tejto chvíli pri pohľade do toho istého zrkadla vidieť vodiča?

3. Preneste obrázok. 1 v zošite, pre každý prípad zostrojte dopadajúci (alebo odrazený) lúč. Označte uhly dopadu a odrazu.

4. Uhol medzi dopadajúcim a odrazeným lúčom je 80°. Aký je uhol dopadu lúča?

5. Objekt bol vo vzdialenosti 30 cm od plochého zrkadla. Potom sa predmet posunul 10 cm od zrkadla v smere kolmom na povrch zrkadla a 15 cm rovnobežne s ním. Aká bola vzdialenosť medzi objektom a jeho odrazom? Čo sa z toho stalo?

6. Smerujete k zrkadlovej výkladnej skrini rýchlosťou 4 km/h. Ako rýchlo sa k vám blíži váš odraz? O koľko sa zmenší vzdialenosť medzi vami a odrazom, keď prejdete 2 m?

7. Od hladiny jazera sa odráža slnečný lúč. Uhol medzi dopadajúcim lúčom a horizontom je dvakrát väčší ako uhol medzi dopadajúcim a odrazeným lúčom. Aký je uhol dopadu lúča?

8. Dievča sa pod miernym uhlom pozerá do zrkadla visiaceho na stene (obr. 2).

1) Zostavte odraz dievčaťa v zrkadle.

2) Nájdi graficky, ktorú časť svojho tela dievča vidí; oblasť, z ktorej sa dievča úplne vidí.

3) Aké zmeny budú pozorované, ak sa zrkadlo postupne prekryje nepriehľadnou clonou?

9. V noci vo svetle svetiel auta sa vodičovi zdá kaluž na chodníku ako tmavá škvrna na svetlejšom pozadí vozovky. prečo?

10. Na obr. 3 je znázornená dráha lúčov v periskope - zariadení, ktorého činnosť je založená na priamočiarom šírení svetla. Vysvetlite, ako toto zariadenie funguje. Použite ďalšie zdroje informácií a zistite, kde sa používajú.

LAB #3

Téma. Skúmanie odrazu svetla pomocou plochého zrkadla.

Účel: experimentálne overiť zákony odrazu svetla.

vybavenie: zdroj svetla (sviečka alebo elektrická lampa na stojane), ploché zrkadlo, zástena so štrbinou, niekoľko čistých bielych listov papiera, pravítko, uhlomer, ceruzka.

pokyny pre prácu

príprava na experiment

1. Pred vykonaním práce si zapamätajte: 1) bezpečnostné požiadavky pri práci s sklenené predmety; 2) zákony odrazu svetla.

2. Zostavte experimentálnu zostavu (obr. 1). Pre to:

1) nainštalujte obrazovku so štrbinou na biely list papiera;

2) pohybom zdroja svetla získajte pás svetla na papieri;

3) umiestnite ploché zrkadlo pod určitým uhlom k pruhu svetla a kolmo na list papiera tak, aby odrazený lúč svetla tiež vytvoril jasne viditeľný pruh na papieri.

Experimentujte

Dôsledne dodržiavajte bezpečnostné pokyny (pozri leták učebnice).

1. Dobre naostrenou ceruzkou nakreslite na papier pozdĺž zrkadla čiaru.

2. Umiestnite tri body na list papiera: prvý je v strede dopadajúceho svetelného lúča, druhý je v strede odrazeného svetelného lúča, tretí je v mieste, kde svetelný lúč dopadá na zrkadlo (obr. 2).

3. Popísané kroky zopakujte ešte niekoľkokrát (na rôznych hárkoch papiera), pričom zrkadlo umiestnite pod rôzne uhly na dopadajúci lúč svetla.

4. Zmenou uhla medzi zrkadlom a listom papiera sa uistite, že v tomto prípade neuvidíte odrazený lúč svetla.

Spracovanie výsledkov experimentu

Pre každú skúsenosť:

1) zostavte lúč dopadajúci na zrkadlo a odrazený lúč;

2) cez bod dopadu lúča nakreslite kolmicu na čiaru vedenú pozdĺž zrkadla;

3) Označte a zmerajte uhol dopadu (α) a uhol odrazu (β) svetla. Výsledky merania zapíšte do tabuľky.

Analýza experimentu a jeho výsledkov

Analyzujte experiment a jeho výsledky. Urobte záver, v ktorom uveďte: 1) aký je pomer medzi uhlom dopadu svetelného lúča a uhlom jeho odrazu, ktorý ste nastavili; 2) či sa výsledky experimentov ukázali ako absolútne presné, a ak nie, aké sú príčiny chyby.

kreatívna úloha

Pomocou obr. 3, premyslite si a napíšte plán na vykonanie experimentu na určenie výšky miestnosti pomocou plochého zrkadla; uveďte požadované vybavenie.

Ak je to možné, experimentujte.

Úloha "s hviezdičkou"

Kto dokáže zostrojiť obraz bodu v rovinnom zrkadle?

A ako vytvoriť obraz rozšíreného zdroja v plochom zrkadle (obrázok 2.13)? Aké vlastnosti obrazu možno v tomto prípade odhaliť?

Dá sa ploché zrkadlo použiť ako filmové plátno?

A teraz pomocou zákona odrazu svetla vytvorte obraz bodu a objektu nie veľké veľkosti v guľovom zrkadle:

Prvý - v konvexnom;

- potom - v konkávne.

Porovnajte získané obrázky medzi sebou a s obrázkami získanými pomocou plochého zrkadla.

Ako by ste vysvetlili rozdiel vo veľkosti a polohe obrázkov založených na Huygens-Fresnelovom princípe?

Takto je sformulovaná lekcia všeobecný princípšírenie vĺn akejkoľvek povahy - Huygensov-Fresnelov princíp. V čom vidíte zmysel tohto princípu?

Aplikovaním Huygensovho-Fresnelovho princípu a vykonaním jednoduchých geometrických konštrukcií je skutočne možné nájsť vlnovú plochu kedykoľvek pomocou vlnovej plochy známej v predchádzajúcom čase. V lekcii bol pomocou Huygensovho-Fresnelovho princípu odvodený zákon odrazu vĺn.

Aká je novinka materiálu študovaného v lekcii?

Ako to súvisí s materiálom, ktorý ste študovali viac ako skoré štádiaštúdium fyziky?

Ktorý z výsledkov bol pre vás prekvapivý alebo neočakávaný?

Čo ste sa naučili počas hodiny?

Uveďte hlavné výsledky lekcie.

Ktoré domáca úloha by ste vymenovali na upevnenie a prehĺbenie vedomostí na tému „Huygensov princíp. Zákon odrazu svetla?

1. (povinné) Do zošita odpovedzte písomne ​​na nasledujúce otázky:

Ako zostrojiť obraz bodového zdroja svetla v plochom zrkadle pomocou zákona odrazu?

· Prečo sa ploché zrkadlo nedá použiť ako filmové plátno?

2. (voliteľné) Pripravte si esej o holandskom fyzikovi a matematikovi Christianovi Huygensovi.

Zákon lomu svetla

Typ lekcie: vysvetlenie nového materiálu.

1) kognitívny cieľ: vytvoriť pre žiakov podmienky na pochopenie podstaty a podmienok na pozorovanie fenoménu lomu svetla; zvládnutie odvodenia zákona lomu svetla na Huygens-Fresnelovom princípe a formulácie zákona lomu svetla; odhalenie stavu totálnej vnútornej reflexie;

2) rozvojový cieľ: vytvárať podmienky pre rozvoj myslenia, komunikatívnosti a rozumových vlastností žiakov;

3) praktický cieľ: naučiť študentov správne formulovať účel práce, vyvodzovať závery a vykonávať sebahodnotenie vykonanej práce;

4) výchovný cieľ: pestovať zmysel pre kolektivizmus, rozvíjať sa analytické schopnostištudentov.

Vizuálne pomôcky a ukážky: Ukážka pomocou optického disku

organizačná chvíľa - 3 min

vysvetlenie nového materiálu - 30 min

fixácia materiálu - 10 min

domáca úloha - 2 min

Úvod učiteľom. Študenti sú vyzvaní, aby si pripomenuli, čo vedia o lomu svetla z priebehu geometrickej optiky.

Pripomeňme si, čo je fenomén lomu svetla?

Pozorovanie lomu svetla

Na rozhraní dvoch prostredí svetlo mení svoj smer šírenia (demonštrácia pomocou optického disku). Časť svetelnej energie sa vracia do prvého média, t.j. svetlo sa odráža. Ak je druhé médium priehľadné, potom svetlo môže čiastočne prechádzať cez hranicu média, spravidla tiež mení smer šírenia.

Herné metódy ako prostriedok formovania kultúry osobnosti
Existuje rôzne hry. Niektoré rozvíjajú myslenie a obzory detí, iné - zručnosť, silu a iné - dizajnérske zručnosti. Existujú hry zamerané na rozvoj kreativity u dieťaťa, v ktorých dieťa prejavuje svoju invenciu, iniciatívu, samostatnosť. Kreatívne prejavy deti v hrách inak.

Problematika pedagogického vedenia príbehové hry deti predškolskom veku v pedagogickej literatúry
V dejinách predškolskej pedagogiky sa vyvinulo viacero pedagogických prístupov k riadeniu detských dejových hier. Prvým prístupom je takzvaný tradičný vodcovský prístup. hra na hranie rolí. Tento prístup sa v praxi vyvinul predškolská výchova podľa výsledkov vývojových štúdií.

Rozvoj obsahu didaktických hier v podskupinách na oboznámenie predškolákov objektívny svet
Úspešné vedenie didaktické hry v prvom rade zabezpečuje výber a premyslenie ich programového obsahu, jasné definovanie úloh, určenie miesta a úlohy v holistickom vzdelávací proces, interakcie a iné hry a formy učenia. Malo by to smerovať k rozvoju.

www.alfaeducation.ru

§ 60. Huygensov princíp. Zákon odrazu svetla (koniec)

V momente, keď vlna dosiahne bod B a v tomto bode začne budenie kmitov, sekundárna vlna so stredom v bode A bude už pologuľou s polomerom r = AD = υΔt = SW. Čelá sekundárnych vĺn zo zdrojov umiestnených medzi bodmi A a B sú znázornené na obrázku 8.5. Obálka čiel sekundárnych vĺn je rovina DB, dotýkajúca sa guľových plôch. Je to predná časť odrazenej vlny. Lúče AA 2 a BB 2 sú kolmé na čelo odrazenej vlny DB. Uhol y medzi normálou k odrazovej ploche a odrazeným lúčom sa nazýva uhol odrazu.

Pretože AD ​​= CB a trojuholníky ADB a ACB sú pravouhlé trojuholníky, potom ∠DBA = ∠CAB. Ale α = ∠CAB a γ = ∠DBA ako uhly so vzájomne kolmými stranami. Preto uhol odraz sa rovná uhlu dopadu 1 :

Zákon odrazu svetla vyplýva z Huygensovej teórie: dopadajúci lúč, odrazený lúč a normála k odrazovej ploche v bode dopadu ležia v rovnakej rovine a uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu.

Pri opačnom smere šírenia svetelných lúčov sa odrazený lúč stane dopadajúcim a dopadajúci lúč sa odrazí. Ich dôležitou vlastnosťou je reverzibilita priebehu svetelných lúčov.

Je sformulovaný všeobecný princíp šírenia vĺn akejkoľvek povahy, Huygensov princíp. Tento princíp umožňuje pomocou jednoduchých geometrických konštrukcií nájsť vlnovú plochu kedykoľvek pomocou známej vlnovej plochy v predchádzajúcom okamihu. Zákon odrazu svetla je odvodený od Huygensovho princípu.

Otázky k odseku

1. Ako zostrojiť obraz bodového zdroja svetla v plochom zrkadle pomocou zákona odrazu?

2. Prečo by sa ploché zrkadlo nedalo použiť ako filmové plátno?

www.xn--24-6kct3an.xn--p1ai

Zákon odrazu svetla. ploché zrkadlo

Tento videonávod je k dispozícii na základe predplatného

Máte už predplatné? Vstúpiť

V tejto lekcii sa dozviete o odraze svetla a sformulujeme základné zákony odrazu svetla. Zoznámime sa s týmito pojmami nielen z pohľadu geometrickej optiky, ale aj z pohľadu vlnovej podstaty svetla.

Ako vidíme veľkú väčšinu predmetov okolo nás, pretože nie sú zdrojom svetla? Odpoveď je vám známa, dostali ste ju na kurze fyziky v 8. ročníku. Svet okolo seba vidíme odrážaním svetla.

Zákon odrazu

Najprv si pripomeňme definíciu.

Keď svetelný lúč dopadá na rozhranie medzi dvoma médiami, dochádza k odrazu, to znamená, že sa vracia do pôvodného média.

Venujte pozornosť nasledovnému: odraz svetla zďaleka nie je jediným možným výsledkom ďalšieho správania dopadajúceho lúča, čiastočne preniká do iného média, čiže je absorbovaný.

Absorpcia svetla (absorpcia) je jav straty energie svetelnou vlnou prechádzajúcou látkou.

Zostrojme dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmicu na bod dopadu (obr. 1.).

Ryža. 1. Dopadajúci lúč

Uhol dopadu je uhol medzi dopadajúcim lúčom a kolmicou (),

- uhol sklzu.

Tieto zákony prvýkrát sformuloval Euklides vo svojom diele „Katoptrik“. A už sme sa s nimi zoznámili v rámci programu fyzika 8. ročníka.

Zákony odrazu svetla

1. Dopadajúci lúč, odrazený lúč a kolmica na bod dopadu ležia v rovnakej rovine.

2. Uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu.

Zo zákona odrazu svetla vyplýva reverzibilita svetelných lúčov. To znamená, že ak zameníme dopadajúci lúč a odrazený, tak sa z hľadiska trajektórie šírenia svetelného toku nič nezmení.

Spektrum použitia zákona odrazu svetla je veľmi široké. Toto je fakt, s ktorým sme začali lekciu, že väčšinu predmetov okolo seba vidíme v odrazenom svetle (mesiac, strom, stôl). Ďalší dobrý príklad použitie odrazu svetla sú zrkadlá a reflektory (reflektory).

Reflektory

Pochopíme princíp fungovania jednoduchého retroreflektora.

Reflektor (zo starogréckeho kata - predpona s významom úsilia, fos - "svetlo"), retroreflektor, blikanie (z anglického flick - "blikanie") - zariadenie určené na odrážanie lúča svetla smerom k zdroju s minimálny rozptyl.

Každý cyklista vie, že cestovanie v temný čas dni bez prítomnosti reflektorov môžu byť nebezpečné.

Blikanie sa používa aj v uniformách cestárov, dopravných policajtov.

Prekvapivo je vlastnosť reflektora založená na najjednoduchších geometrických skutočnostiach, najmä na zákone odrazu.

Odraz lúča od zrkadlového povrchu nastáva podľa zákona: uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu. Uvažujme rovinný prípad: dve zrkadlá zvierajúce uhol 90 stupňov. Lúč pohybujúci sa v rovine a dopadajúci na jedno zo zrkadiel po odraze od druhého zrkadla pôjde presne v smere, ktorým prišiel (pozri obr. 2).

Ryža. 2. Princíp činnosti uhlového reflektora

Na získanie takéhoto efektu v bežnom trojrozmernom priestore je potrebné umiestniť tri zrkadlá vo vzájomne kolmých rovinách. Vezmite roh kocky s okrajom vo forme pravidelného trojuholníka. Lúč, ktorý dopadá na takýto systém zrkadiel, po odraze od troch rovín pôjde rovnobežne s prichádzajúcim lúčom v opačnom smere (pozri obr. 3.).

Ryža. 3. Rohový reflektor

Dôjde k flashbacku. Práve toto jednoduché zariadenie sa svojimi vlastnosťami nazýva rohový reflektor.

Dôkaz zákona odrazu

Uvažujme odraz rovinnej vlny (vlna sa nazýva rovinná, ak sú plochy rovnakej fázy roviny) (obr. 1.)

Ryža. 4. Odraz rovinnej vlny

Na obrázku - plocha a - dva lúče dopadajúcej rovinnej vlny sú navzájom rovnobežné a rovina je vlnová plocha. Vlnovú plochu odrazenej vlny možno získať nakreslením obalu sekundárnych vĺn, ktorých stredy ležia na rozhraní medzi médiami.

Rôzne úseky vlnovej plochy nedosahujú odrazovú hranicu súčasne. Budenie kmitov v bode začne skôr ako v bode pre časový interval. V momente, keď vlna dosiahne bod a v tomto bode začne budenie kmitov, sekundárna vlna centrovaná v bode (odrazený lúč) bude už pologuľou s polomerom . Na základe toho, čo sme si práve zapísali, bude aj tento polomer rovná segmentu.

Teraz vidíme: , trojuholníky a sú obdĺžnikové, čo znamená . A zase je tu uhol dopadu. A je uhol odrazu. Preto dostaneme, že uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu.

Takže pomocou Huygensovho princípu sme dokázali zákon odrazu svetla. Rovnaký dôkaz možno získať pomocou Fermatovho princípu.

Druhy odrazu

Ako príklad (obr. 5.) je znázornený odraz od zvlneného drsného povrchu.

Ryža. 5. Odraz od hrubého, zvlneného povrchu

Obrázok ukazuje, že odrazené lúče idú rôznymi smermi, pretože smer kolmice na bod dopadu pre iný lúč bude iný a uhol dopadu a uhol odrazu budú tiež odlišné.

Povrch sa považuje za nerovný, ak rozmery jeho nepravidelností nie sú menšie ako vlnová dĺžka svetelných vĺn.

Povrch, ktorý bude odrážať lúče vo všetkých smeroch rovnomerne, sa nazýva matný. Matný povrch nám teda zaručuje difúzny alebo difúzny odraz, ktorý vzniká v dôsledku nerovností, drsnosti, škrabancov.

Povrch, ktorý rovnomerne rozptyľuje svetlo do všetkých strán, sa nazýva absolútne matný. V prírode nenájdete absolútne matný povrch, avšak povrch snehu, papiera a porcelánu je im veľmi blízky.

Ak je veľkosť nepravidelností povrchu menšia ako vlnová dĺžka svetla, potom sa takýto povrch bude nazývať zrkadlom.

Pri odraze od zrkadlovej plochy je zachovaná rovnobežnosť lúča (obr. 6.).

Ryža. 6. Odraz od zrkadlového povrchu

Približne zrkadlový je hladký povrch z vody, skla a lešteného kovu. Dokonca aj matný povrch sa môže ukázať ako zrkadlo, ak zmeníte uhol dopadu lúčov.

Na začiatku hodiny sme hovorili o tom, že časť dopadajúceho lúča sa odráža a časť je absorbovaná. Vo fyzike existuje veličina, ktorá charakterizuje, koľko energie dopadajúceho lúča sa odrazí a koľko sa pohltí.

Albedo

Albedo - koeficient, ktorý ukazuje, aký podiel energie dopadajúceho lúča sa odráža od povrchu, (z latinského albedo - "belosť") - charakteristika difúznej odrazivosti povrchu.

Alebo inak, je to zlomok vyjadrený ako percento odrazeného žiarenia energie z energie vstupujúcej na povrch.

Čím je albedo bližšie k 100, tým viac energie sa odráža od povrchu. Je ľahké uhádnuť, že koeficient albeda závisí od farby povrchu, najmä energia sa bude oveľa lepšie odrážať od bieleho povrchu ako od čierneho.

Sneh má najvyššie albedo pre látky. Je to asi 70-90% v závislosti od jeho novosti a rozmanitosti. Preto sa sneh pomaly topí, kým je čerstvý, alebo skôr biely. Hodnoty Albedo pre iné látky, povrchy sú znázornené na obrázku 7.

Ryža. 7. Hodnota albeda pre niektoré povrchy

ploché zrkadlo

Veľmi dôležitým príkladom aplikácie zákona odrazu svetla sú ploché zrkadlá – rovný povrch, ktorý odráža svetlo zrkadlovo. Máte doma tieto zrkadlá?

Poďme prísť na to, ako vytvoriť obraz predmetov v plochom zrkadle (obr. 8.).

Ryža. 8. Vytvorenie obrazu predmetu v plochom zrkadle

- bodový zdroj svetla, ktorý vyžaruje lúče v rôznymi smermi vezmite dva blízke lúče dopadajúce na ploché zrkadlo. Odrazené lúče pôjdu, ako keby vychádzali z bodu , ktorý je symetrický k bodu vzhľadom na rovinu zrkadla. Najzaujímavejšia vec začne, keď odrazené lúče zasiahnu naše oko: náš mozog sám dokončí rozbiehavý lúč a pokračuje v ňom za zrkadlom až do bodu.

Zdá sa nám, že odrazené lúče vychádzajú z bodu.

Tento bod slúži ako obraz svetelného zdroja. Samozrejme, v skutočnosti za zrkadlom nič nežiari, je to len ilúzia, preto sa tento bod nazýva imaginárny obraz.

Oblasť videnia závisí od umiestnenia zdroja a veľkosti zrkadla - oblasti priestoru, z ktorej je obraz zdroja viditeľný. Zorná oblasť je nastavená okrajmi zrkadla a .

Môžete sa napríklad pozerať do zrkadla v kúpeľni pod určitým uhlom, ak sa od neho vzdialite nabok, potom neuvidíte seba ani predmet, ktorý chcete skúmať.

Aby bolo možné zostrojiť obraz ľubovoľného objektu v plochom zrkadle, je potrebné zostrojiť obraz každého jeho bodu. Ale ak vieme, že obraz bodu je symetrický vzhľadom na rovinu zrkadla, tak obraz objektu bude symetrický vzhľadom na rovinu zrkadla (obr. 9.)

Ryža. 9. Symetrický odraz objektu vzhľadom na rovinu zrkadla

Ďalším využitím zrkadla je vytvorenie periskopu, čo je zariadenie na pozorovanie z krytu.

Záver

V tejto lekcii sme sa nielen zoznámili so zákonom odrazu, ale sme ho aj dokázali pomocou nám už známeho Huygensovho princípu. Okrem toho sme sa naučili vytvárať obrazy predmetov v plochom zrkadle a charakterizovať ich.

Analýza problému o zákone odrazu svetla

Študenti študovali vzťah medzi rýchlosťami auta a jeho obrazom v plochom zrkadle v referenčnej sústave združenej so zrkadlom Priemet na os rýchlostného vektora, s ktorým sa obraz v tejto vzťažnej sústave pohybuje, je rovný :

jeden.; 2.; 3.; 4. (Pozri obr. 10.)

Ryža. 10. Ilustrácia problému

Pripomeňme, že obraz v plochom zrkadle je umiestnený symetricky k objektu vzhľadom na rovinu zrkadla. To znamená, že ak sa auto pohybuje v čase, obraz, ktorý je umiestnený symetricky, sa pohne za rovnaký čas, a preto sa obraz rýchlo vzďaľuje od zrkadla. Priemet na os sa bude rovnať .

Bibliografia

1. Zhilko V.V., Markovich Ya.G. fyzika. 11. ročník – 2011.

2. Myakishev G.Ya., Bukhovtsev B.B., Charugin V.M. fyzika. 11. ročník Učebnica.

3. Kasjanov V.A. Fyzika, 11. ročník. – 2004.

1. Internetový portál „Fyzika pre každého“ (Zdroj)

2. Internetový portál Jednotnej zbierky digitálnych vzdelávacích zdrojov (zdroj)

3. Internetový portál "diplomivanov.narod.ru" (Zdroj)

Domáca úloha

1. Zostrojte obrazy AB v plochom zrkadle

2. Nakreslite obrázok do plochého zrkadla

Obraz v plochom zrkadle.

Obraz predmetu v plochom zrkadle vzniká za zrkadlom, teda tam, kde predmet v skutočnosti neexistuje. Ako to funguje?

Nechajte rozbiehavé lúče SA a SB dopadať na zrkadlo MN zo svetelného bodu S. Odrazené zrkadlom zostanú divergentné. Do oka vstupuje divergentný lúč svetla, umiestnený tak, ako je znázornené na obrázku, ako keby vychádzal z bodu S1. Tento bod je priesečníkom odrazených lúčov predĺžených za zrkadlo. Bod S1 sa nazýva virtuálny obraz bodu S, pretože z bodu S1 neprichádza žiadne svetlo.

Zvážte, ako je zdroj svetla a jeho imaginárny obraz umiestnený vzhľadom na zrkadlo.

Kus plochého skla fixujeme na stojane vo zvislej polohe. Položením zapálenej sviečky pred pohár uvidíme v pohári, ako v zrkadle, obraz sviečky. Teraz vezmeme druhú rovnakú, ale nezapálenú sviečku a položíme ju na druhú stranu pohára. Pohybom druhej sviečky nájdeme polohu, v ktorej bude aj druhá sviečka akoby zapálená. To znamená, že nezapálená sviečka je na tom istom mieste, kde je pozorovaný obraz zapálenej sviečky. Po zmeraní vzdialeností od sviečky k poháru a od jej obrazu k poháru sa presvedčíme, že tieto vzdialenosti sú rovnaké.

Imaginárny obraz predmetu v plochom zrkadle je teda v rovnakej vzdialenosti od zrkadla ako samotný predmet.
Predmet a jeho obraz v zrkadle nie sú identické, ale symetrické obrazce. Napríklad zrkadlovým obrazom pravej rukavice je ľavá rukavica, ktorú je možné kombinovať s pravou rukavicou iba otočením naruby.

Obraz predmetu daný plochým zrkadlom tvoria lúče odrazené od povrchu zrkadla.

Obrázok ukazuje, ako oko vníma obraz bodu S v zrkadle. Lúče SO, SO1 a SO2 sa od zrkadla odrážajú v súlade so zákonmi odrazu. Lúč SO dopadá na zrkadlo kolmo (= 0°) a pri odraze (= 0°) nevstupuje do oka. Lúče SO1 a SO2 po odraze vstupujú do oka v divergentnom lúči, oko vníma svietiaci bod S1 za zrkadlom. V bode S1 sa v skutočnosti zbiehajú pokračovania odrazených lúčov (prerušovaná čiara), a nie samotné lúče (len sa zdá, že divergentné lúče vstupujúce do oka pochádzajú z bodov nachádzajúcich sa v „zrkadle“), preto také obraz sa nazýva imaginárny (alebo imaginárny) a bod, z ktorého, ako sa nám zdá, vychádza každý lúč, je bodom obrazu. Každý bod objektu zodpovedá bodu obrazu.

zákon odrazu svetla, imaginárny obraz predmetu je umiestnený symetricky vzhľadom na zrkadlový povrch. Veľkosť obrázka sa rovná veľkosti samotného objektu.

V skutočnosti svetelné lúče neprechádzajú cez zrkadlo. Len sa nám zdá, že svetlo pochádza z obrazu, pretože náš mozog vníma svetlo vstupujúce do našich očí ako svetlo zo zdroja pred nami. Keďže sa lúče v obraze v skutočnosti nezbiehajú, umiestnením hárku bieleho papiera alebo filmu na miesto, kde je obraz, nevznikne žiadny obraz. Preto sa takýto obraz nazýva imaginárny. Musí sa odlíšiť od skutočného obrazu, ktorým prechádza svetlo a ktorý možno získať umiestnením listu papiera alebo fotografického filmu tam, kde sa nachádza. Ako uvidíme neskôr, skutočné obrazy je možné vytvárať pomocou šošoviek a zakrivených zrkadiel (napríklad sférických).

Body S a S' sú symetrické vzhľadom na zrkadlo: SO = OS'. Ich obraz v plochom zrkadle je imaginárny, priamy (nie reverzný), má rovnakú veľkosť ako predmet a nachádza sa v rovnakej vzdialenosti od zrkadla ako samotný predmet.

Večer nás oslepuje prichádzajúce auto jasné svetlo svetlomety Bodové svetlo poskytuje silný prúd svetla, ktorý jasne osvetľuje vzdialené objekty. Nachádza sa tu maják, ktorý vysiela lúče svetla na desiatky kilometrov na orientáciu lodí. Vo všetkých týchto a mnohých ďalších prípadoch je svetlo smerované do priestoru konkávnym zrkadlom, pred ktorým je svetelný zdroj.

Reflexné plochy nemusia byť rovné. Zakrivené zrkadlá sú najčastejšie guľové, to znamená, že majú tvar guľového segmentu. Sférické zrkadlá sú buď konkávne alebo konvexné. Sférické konkávne zrkadlo je starostlivo vyleštený sférický povrch. Na obrázkoch nižšie je bod O stredom guľového povrchu, ktorý tvorí zrkadlo. Na obrázku písmeno C označuje stred plochy guľového zrkadla, bod O je horná časť zrkadla. Priamka CO prechádzajúca stredom zrkadlového povrchu C a vrcholom zrkadla O sa nazýva optická os zrkadla.

Vysielajme lúč svetelných lúčov rovnobežný s optickou osou zrkadla z lampáša do zrkadla. Po odraze od zrkadla sa lúče tohto lúča budú zbiehať v jednom bode F, ktorý leží na optickej osi zrkadla. Tento bod sa nazýva ohnisko zrkadla. Ak je zdroj svetla umiestnený v ohnisku zrkadla, potom sa lúče budú odrážať od zrkadla, ako je znázornené na obrázku.

Vzdialenosť OF od hornej časti zrkadla k ohnisku sa nazýva ohnisková vzdialenosť zrkadla, rovná sa polovici polomeru OS guľovej plochy zrkadla, teda OF= 0,5 OS.

Priblížme svetelný zdroj (zapálenú sviečku alebo elektrickú lampu) k vydutému zrkadlu, aby bolo v zrkadle vidieť jeho obraz. Tento obraz – imaginárny – sa nachádza za zrkadlom. V porovnaní s objektom je zväčšený a rovný.
Postupne odoberajme zdroj svetla zo zrkadla. V tomto prípade sa jeho obraz tiež vzdiali od zrkadla, jeho rozmery sa zväčšia a potom virtuálny obraz zmizne. Teraz je však možné získať obraz svetelného zdroja na obrazovke umiestnenej pred zrkadlom, to znamená, že je možné získať skutočný obraz svetelného zdroja.
Čím ďalej vzďaľujeme svetelný zdroj od zrkadla, tým bližšie bude musieť byť obrazovka umiestnená k zrkadlu, aby sme na nej získali obraz zdroja. Veľkosť obrázka sa potom zmenší.
Všetky skutočné obrázky vo vzťahu k objektu sú obrátené (obrátené). Ich rozmery v závislosti od vzdialenosti predmetu od zrkadla môžu byť väčšie, menšie ako predmet alebo sa rovnajú rozmerom predmetu (zdroja svetla).

Umiestnenie a rozmery obrazu získaného pomocou konkávneho zrkadla teda závisia od polohy objektu vzhľadom na zrkadlo.

Budovanie obrazu v konkávnom zrkadle.

Sférické zrkadlo sa nazýva konkávne, ak je odrazovou plochou vnútorná strana sférického segmentu, teda ak je stred zrkadla ďalej od pozorovateľa ako jeho okraje.

Ak sú rozmery konkávneho zrkadla malé v porovnaní s jeho polomerom zakrivenia, to znamená, že na konkávne sférické zrkadlo dopadá lúč lúčov rovnobežný s hlavnou optickou osou, po odraze od zrkadla sa lúče pretnú v jednom bode, ktorý sa nazýva hlavné ohnisko zrkadla F. Vzdialenosť od ohniska k pólu zrkadla sa nazýva ohnisková vzdialenosť a označuje sa rovnakým písmenom F. Konkávne sférické zrkadlo má skutočné ohnisko. Nachádza sa v strede medzi stredom a pólom zrkadla (stredom guľovej plochy), čo znamená ohniskovú vzdialenosť: ОF = СF = R/2.

Pomocou zákonov odrazu svetla môžete geometricky vytvoriť obraz objektu v zrkadle. Na obrázku je svetelný bod S umiestnený pred konkávnym zrkadlom. Nakreslíme z neho tri lúče do zrkadla a postavíme odrazené lúče. Tieto odrazené lúče sa pretnú v bode S1. Keďže sme zobrali tri ľubovoľné lúče vychádzajúce z bodu S, tak všetky ostatné lúče dopadajúce z tohto bodu na zrkadlo sa po odraze pretnú v bode S1. Preto je bod S1 obrazom bodu S.
Pre geometrická konštrukcia obraz bodu, stačí poznať smer šírenia dvoch lúčov vychádzajúcich z tohto bodu. Tieto lúče môžu byť zvolené celkom ľubovoľne. Výhodnejšie je však použiť lúče, ktorých dráha po odraze od zrkadla je vopred známa.

Zostrojme si obraz bodu S v konkávnom zrkadle. Za týmto účelom nakreslite dva lúče z bodu S. Lúč SA je rovnobežný s optickou osou zrkadla; po odraze prejde ohniskom zrkadla F. Nakreslíme ďalší lúč SB cez ohnisko zrkadla; odrazený od zrkadla pôjde rovnobežne s optickou osou. V bode S1 sa obidva odrazené lúče pretnú. Tento bod bude obrazom bodu S, v ňom sa budú pretínať všetky lúče odrazené zrkadlom prichádzajúce z bodu S.
Obraz objektu je tvorený obrazmi mnohých jednotlivých bodov tohto objektu. Na vytvorenie obrazu objektu v konkávnom zrkadle stačí vytvoriť obraz dvoch krajných bodov tohto objektu. Medzi nimi budú umiestnené obrázky iných bodov. Na obrázku je objekt znázornený ako šípka AB.
Po zostrojení obrazov bodov A a B vyššie uvedeným spôsobom získame obraz celého objektu A1B1. Objekt AB sa nachádza za stredom guľovej plochy zrkadla (za bodom C). Jeho obraz A1B1 sa ukázal byť medzi ohniskom F a stredom guľovej plochy zrkadla C. Vo vzťahu k objektu je zmenšený a prevrátený. Obraz A1B1 je skutočný, keďže lúče odrazené od zrkadla sa skutočne pretínajú v bodoch A1 a B1. Takýto obraz je možné získať na obrazovke.

Sférické zrkadlo sa nazýva konvexné, ak k odrazu dochádza od vonkajšieho povrchu sférického segmentu, to znamená, ak je stred zrkadla bližšie k pozorovateľovi ako okraje zrkadla.

Ak rovnobežný lúč lúčov dopadá na konvexné zrkadlo, odrazené lúče sú rozptýlené, ale ich pokračovanie (bodkovaná čiara) sa pretína v hlavnom ohnisku konvexného zrkadla. To znamená, že hlavné zameranie konvexného zrkadla je imaginárne.

Ohniskové vzdialenosti guľových zrkadiel majú priradené určité znamienko pre konvexné, kde R je polomer zakrivenia zrkadla: OF=CF=-R/2.

Použitie zrkadiel.

Ploché zrkadlo je široko používané ako v každodennom živote, tak aj pri konštrukcii rôznych zariadení.
Je známe, že presnosť čítania na akejkoľvek stupnici závisí od správne umiestnenie oči. Na zníženie chyby čítania sú presné meracie prístroje vybavené zrkadlovou stupnicou. Osoba pracujúca s takýmto zariadením vidí v zrkadle dieliky stupnice, úzku šípku a jej obraz. Správne čítanie bude také čítanie na stupnici, v ktorej je oko umiestnené tak, že šípka zatvára svoj obraz v zrkadle.
„Zajačik“ odrazený od zrkadla sa pri natočení zrkadla citeľne posúva aj pod malým uhlom. Tento jav sa využíva v meracích prístrojoch, ktorých údaje sa snímajú na stupnici vzdialenej od prístroja posunutím svetelného bodu na tejto stupnici. "Zajačik" sa získava z malého zrkadla pripojeného k pohyblivej časti zariadenia a osvetleného zo špeciálneho zdroja svetla. Meracie prístroje s takýmto čítacím zariadením sú zvyčajne veľmi citlivé.

Ploché zrkadlá sú veľmi široko používané v každodennom živote, ako aj v zariadeniach, v ktorých musíte zmeniť smer lúčov, napríklad v periskope (obrázok vpravo).

Konkávne zrkadlá sa používajú na výrobu reflektorov: zdroj svetla je umiestnený v ohnisku zrkadla, odrazené lúče vychádzajú zo zrkadla v paralelnom lúči. Ak vezmeme veľké konkávne zrkadlo, potom je možné v ohnisku dosiahnuť veľmi vysokú teplotu. Tu môžete umiestniť zásobník s vodou na získanie teplej vody, napríklad pre domáce potreby vďaka solárnej energii.

Na nasmerovanie je možné použiť konkávne zrkadlá najviac svetlo vyžarované zdrojom správny smer. Na tento účel je v blízkosti zdroja svetla umiestnené konkávne zrkadlo alebo, ako sa tomu hovorí, reflektor. Takto sú usporiadané svetlomety automobilov, projekcia a baterky, reflektory.

Bodové svietidlo sa skladá z dvoch hlavných častí: silného svetelného zdroja a veľkého konkávneho zrkadla. S umiestnením zdroja a zrkadla naznačeným na obrázku sa lúče svetla odrazené od zrkadla šíria takmer paralelne.

Lekárska prehliadka pri uchádzaní sa o zamestnanie Pri uchádzaní sa o podnik, organizáciu je každý uchádzač povinný podrobiť sa lekárskej prehliadke. Zoznam lekárov, ktorí musia byť vyšetrení a dostanú záver, sa môže líšiť. Všetko závisí od typu [...]

Školáci dokážu pomocou zákona odrazu svetla zostrojiť obraz predmetu v plochom zrkadle a vedia, že predmet a jeho obraz sú symetrické vzhľadom na rovinu zrkadla. Ako jednotlivec alebo skupina kreatívna úloha(esej, výskumný projekt) môže dostať pokyn na skúmanie konštrukcie obrazov v systéme dvoch (alebo viacerých) zrkadiel – takzvaný „viacnásobný odraz“.

Jedno rovinné zrkadlo poskytuje jeden obraz objektu.

S - objekt (svietiaci bod), S 1 - obraz

Pridajte druhé zrkadlo a umiestnite ho v pravom uhle k prvému. Zdalo by sa, dva zrkadlá by sa mali sčítať dva obrázky: S 1 a S 2 .

Objaví sa však tretí obrázok - S 3 . Zvyčajne sa hovorí - a to je vhodné pre konštrukcie - že obraz, ktorý sa objaví v jednom zrkadle, sa odráža v inom. S1 sa odráža v zrkadle 2, S2 sa odráža v zrkadle 1 a tieto odrazy sa v tomto prípade zhodujú.

Komentujte. Pri zaobchádzaní so zrkadlami, často, ako v Každodenný život, namiesto výrazu „obraz v zrkadle“ hovoria: „odraz v zrkadle“, t.j. slovo „obrázok“ nahradiť slovom „odraz“. "Videl svoj odraz v zrkadle."(Názov našej poznámky mohol byť formulovaný inak: „Viacnásobné odrazy“ alebo „Viacnásobné odrazy“.)

S3 je odraz S1 v zrkadle 2 a odraz S2 v zrkadle 1.

Zaujímavé je nakreslenie dráhy lúčov, ktoré tvoria obraz S 3 .

Vidíme, že ako výsledok sa objaví obraz S 3 dvojitý odrazy lúčov (obrazy S 1 a S 2 vznikajú ako výsledok jednotlivých odrazov).

Celkovo je počet viditeľných obrazov objektu pre prípad dvoch kolmo usporiadaných zrkadiel tri. Môžeme povedať, že takýto systém zrkadiel zoštvornásobí objekt (alebo „násobiaci faktor“ sa rovná štyrom).

V systéme dvoch kolmých zrkadiel môže každý lúč zažiť najviac dva odrazy, po ktorých opustí systém (pozri obrázok). Ak sa zmenší uhol medzi zrkadlami, odrazené svetlo medzi nimi viackrát „prebehne“ a vytvorí viac obrázkov. Takže v prípade uhla medzi zrkadlami 60 stupňov je počet získaných obrázkov päť (šesť). Čím menší je uhol, tým ťažšie je pre lúče opustiť priestor medzi zrkadlami, čím dlhšie sa bude odrážať, tým viac obrázkov sa získa.

Starožitný nástroj (Nemecko, 1900) s premenlivým uhlom medzi zrkadlami na štúdium a demonštráciu viacnásobných odrazov.

Podobné domáce zariadenie.

Ak sa umiestni tretie zrkadlo tak, aby vytvorilo rovný trojuholníkový hranol, potom budú lúče svetla zachytené a odrazené, budú nekonečne prechádzať medzi zrkadlami a vytvárať nekonečné množstvo obrazov. Ide o kaleidoskopický efekt.

Ale bude to tak len teoreticky. V skutočnosti neexistujú dokonalé zrkadlá – časť svetla je absorbovaná, časť je rozptýlená. Po tristo odrazoch zostáva približne desaťtisícina pôvodného svetla. Vzdialenejšie odrazy budú teda tmavšie a tie najvzdialenejšie odrazy vôbec neuvidíme.

Vráťme sa však k prípadu dvoch zrkadiel. Nech sú dve zrkadlá navzájom rovnobežné, t.j. uhol medzi nimi je nulový. Z obrázku je vidieť, že počet obrázkov bude nekonečný.

Opäť v skutočnosti neuvidíme nekonečné množstvo odrazov, pretože. zrkadlá nie sú dokonalé a pohlcujú alebo rozptyľujú časť svetla dopadajúceho na ne. Okrem toho sa v dôsledku fenoménu perspektívy budú obrazy zmenšovať, až ich už nedokážeme rozlíšiť. Môžete si tiež všimnúť, že vzdialené obrázky menia farbu (zelenú). Zrkadlo rovnako neodráža a neabsorbuje svetlo rôznych vlnových dĺžok.

Ak je odrazová plocha zrkadla plochá, potom ide o ploché zrkadlo. Svetlo sa vždy odráža od plochého zrkadla bez rozptylu podľa zákonov geometrickej optiky:

• Uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu.
• Dopadajúci lúč, odrazený lúč a normála k povrchu zrkadla v bode dopadu ležia v rovnakej rovine.

Malo by sa pamätať na to, že sklenené zrkadlo má na zadnej strane umiestnený reflexný povrch (zvyčajne tenká vrstva hliníka alebo striebra). Je prikrytá ochranná vrstva. To znamená, že hoci sa na tejto ploche vytvorí hlavný odrazený obraz, svetlo sa bude odrážať aj od prednej plochy skla. Vytvára sa sekundárny obraz, ktorý je oveľa slabší ako hlavný. V každodennom živote je zvyčajne neviditeľný, ale vytvára vážne problémy v oblasti astronómie. Z tohto dôvodu majú všetky astronomické zrkadlá na prednej strane skla nanesenú reflexnú plochu.

Typy obrázkov

Existujú dva typy obrázkov: skutočné a imaginárne.

Skutočné vzniká na filme videokamery, fotoaparátu alebo na sietnici oka. Svetelné lúče prechádzajú cez šošovku alebo šošovku, zbiehajú sa, dopadajú na povrch a na svojom priesečníku vytvárajú obraz.

Imaginárne (virtuálne) sa získa, keď lúče odrazené od povrchu vytvoria divergentný systém. Ak dokončíte pokračovanie lúčov v opačnom smere, potom sa určite pretnú v určitom (imaginárnom) bode. Práve z takýchto bodov sa vytvára imaginárny obraz, ktorý nie je možné zaregistrovať bez použitia plochého zrkadla alebo iných optických zariadení (lupa, mikroskop či ďalekohľad).

Obraz v plochom zrkadle: vlastnosti a konštrukčný algoritmus

Pre skutočný objekt je obraz získaný plochým zrkadlom:

• imaginárny;
• rovné (nie obrátené);
• rozmery obrazu sa rovnajú rozmerom objektu;
• obraz je za zrkadlom v rovnakej vzdialenosti ako predmet pred ním.

Postavme si obraz nejakého predmetu v plochom zrkadle.

Využime vlastnosti virtuálneho obrazu v plochom zrkadle. Nakreslíme obrázok červenej šípky na druhú stranu zrkadla. Vzdialenosť A sa rovná vzdialenosti B a obrázok má rovnakú veľkosť ako objekt.

Imaginárny obraz sa získa v priesečníku pokračovania odrazených lúčov. Znázornime svetelné lúče prichádzajúce z pomyselnej červenej šípky do oka. To, že sú lúče imaginárne, ukážeme tak, že ich nakreslíme bodkovanou čiarou. Súvislé čiary z povrchu zrkadla ukazujú dráhu odrazených lúčov.

Nakreslíme rovné čiary od objektu k bodom odrazu lúčov na povrchu zrkadla. Berieme do úvahy, že uhol dopadu sa rovná uhlu odrazu.

Rovinné zrkadlá sa používajú v mnohých optických prístrojoch. Napríklad v periskope, plochom ďalekohľade, grafickom projektore, sextante a kaleidoskope. Ploché je aj zubárske zrkadlo na vyšetrenie ústnej dutiny.

Teraz prejdeme k problému hľadania obrázkov, keď sa svetlo odráža od rôznych typov zrkadiel. Zákony tvorby obrazov svietiacich bodov pri odraze v zrkadle a pri lomu v šošovke sú do značnej miery podobné.

Táto analógia samozrejme nie je náhodná; je to spôsobené tým, že formálne, ako sme videli v kap. IX, zákon odrazu je špeciálnym prípadom zákona lomu (keď ).

Nami kladený problém odrazu svetelných lúčov od plochého zrkadla je vyriešený najjednoduchšie. Odraz svetla od plochého zrkadla je zároveň najjednoduchším a najznámejším prípadom vytvárania virtuálnych obrazov uvažovaných v predchádzajúcej časti.

Ryža. 203. Vznik virtuálneho obrazu bodu v rovinnom zrkadle

Na ploché zrkadlo (kovové zrkadlo, vodnú hladinu a pod.) necháme dopadať lúč lúčov z bodového zdroja (obr. 203). Pozrime sa, čo sa stane s týmto kužeľom lúčov, ktorý má vrchol v bode . Vezmite dva ľubovoľné lúče a . Každý z nich sa bude odrážať podľa zákona odrazu a uhol každého z nich s normálou zostane po odraze nezmenený. V dôsledku toho zostane uhol medzi lúčmi po odraze tiež nezmenený.

Tento uhol medzi odrazenými lúčmi môže byť znázornený na obrázku predĺžením odrazených lúčov späť za rovinu zrkadla, čo je na výkrese znázornené prerušovanými čiarami. Priesečník pokračovania lúčov za zrkadlom bude ležať na rovnakej normále k zrkadlu ako bod a v rovnakej vzdialenosti od roviny zrkadla, čo možno ľahko vidieť z rovnosti trojuholníkov a alebo a .

Vzhľadom na to, že uvažované lúče boli úplne ľubovoľné, máme právo rozšíriť výsledky odrazu z plochého zrkadla pre ne vytvoreného na celý svetelný lúč. Môžeme teda konštatovať, že pri odraze od plochého zrkadla sa lúč svetelných lúčov vychádzajúci z jedného bodu zmení na svetelný lúč, v ktorom sa pretínajú rozšírenia všetkých svetelných lúčov opäť v tom istom bode.

Výsledkom je, že pozorovateľovi umiestnenému v dráhe odrazených lúčov sa budú javiť ako pretínajúce sa v bode , a tento bod bude imaginárnym obrazom bodu . Obraz bude imaginárny vo vyššie uvedenom zmysle: v bode za zrkadlom nie sú žiadne lúče, ale bod je vrcholom lúča otočeného po odraze od zrkadla.

Zohľadnenie imaginárneho obrazu svietiaceho bodu v plochom zrkadle a závery o polohe tohto obrazu „za zrkadlom“ uľahčujú nájdenie obrazu vysunutého predmetu aj v plochom zrkadle.

Nech je pred zrkadlom priamočiary svetelný segment (obr. 204, a). Vykonaním konštrukcie bodov podľa nájdeného receptu a ich spojením priamkou získame obraz všetkých bodov úsečky.

Vyplýva to z elementárnych geometrických úvah. Keďže segment čiapky bol vybraný úplne svojvoľne, rovnakým spôsobom môžete vytvoriť obrázok akéhokoľvek objektu. Navyše z rovnobežnosti všetkých normál k zrkadlu je zrejmé, že rozmery imaginárneho obrazu v plochom zrkadle sa rovnajú rozmerom objektu umiestneného pred zrkadlom.

Ryža. 204. a) Vytvorenie virtuálneho obrazu priamočiareho segmentu v plochom zrkadle. b) Pozorovateľovi sa zdá, že sviečka horí vo fľaši s vodou umiestnenej za sklenenou doskou, kde sa v tejto doske nachádza imaginárny obraz sviečky

V riešení nájdenom pre prípad odrazu svetelných lúčov od plochých zrkadiel je každý bod svietiaceho objektu zobrazený aj v plochom zrkadle ako bod (t.j. stigmaticky).

Teraz sa obrátime na úvahy o sférických zrkadlách. Na obr. 205 znázorňuje rez konkávnym sférickým zrkadlom s polomerom; je stredom gule. Stred existujúcej časti guľovej plochy sa nazýva zrkadlový pól. Normála k zrkadlu prechádzajúca stredom zrkadla a jeho pólom sa nazýva hlavná optická os zrkadla. Normály k zrkadlu, nakreslené v iných bodoch na jeho povrchu a tiež, samozrejme, prechádzajúce stredom zrkadla, sa nazývajú bočné optické osi. Jeden z nich () je znázornený na obr. 205. Všetky normály guľovej plochy sú samozrejme rovnaké a výber hlavnej optickej osi medzi bočnými nie je podstatný. Priemer kruhu ohraničujúceho sférické zrkadlo sa nazýva apertúra zrkadla.

Ryža. 205. Odraz lúča vychádzajúceho z bodu na osi od sférického zrkadla

Všetko, čo nasleduje, je zjednodušeným opakovaním toho, čo bolo povedané v §§ 88, 89 o šošovkách.

Bodový zdroj svetla nech je umiestnený na hlavnej osi zrkadla vo vzdialenosti od pólu. Rovnako ako v prípade šošoviek, uvažujme lúč patriaci k úzkemu lúču, t. j. tvoriaci malý uhol s osou a dopadajúci na zrkadlo v bode vo výške nad osou, takže je malý v porovnaní s osou a polomer zrkadla. Odrazený lúč prekročí os v bode vzdialenom od pólu. Uhol, ktorý zviera odrazený lúč s osou, bude označený . Bude to také malé.

Je zrejmé, že v bode dopadu existuje kolmica na povrch zrkadla, - uhol dopadu, - uhol odrazu. Podľa zákona odrazu

Nech písmeno označuje uhol, ktorý zviera polomer s osou. Z trojuholníka, ktorý máme

z trojuholníka

Pridaním (91.2) a (91.3) a berúc do úvahy, že zistíme, kde sa nachádza zdroj a bod, kde sa nachádza obrázok, sú konjugované, t.j. umiestnením zdroja do bodu , dostaneme obrázok v bode (dôsledok zákona o reverzibilite svetelných lúčov, pozri §82).

Nami získaný vzorec (91.6) je základným vzorcom pre sférické zrkadlo.

Je ľahké dokázať, že vzorec (91.6) zostáva platný pre konvexné sférické zrkadlo.