Оптика. Построение изображения в плоских зеркалах.
Для построения изображение объекта АВ в плоском зеркале, хватит прочертить перпендикуляры из крайних точек объекта на зеркало и, продлив их за грань зеркала, отмерять за ним отрезок, равный отрезку от зеркала до крайней точки предмета. Данное изображение будет мнимым и в натуральную величину.
Габариты и композиция объектов остаются неизменными. Важно помнить, что при этом в зеркале левая и правая стороны у изображения поменяются местами по сравнению с исходным, реальным, объектом. Параллельность попадающих на плоское зеркало световых лучей после отражения тоже не меняется.
Основные правила построения изображения предмета в плоском зеркале
Плоское зеркало — это плоский объект, который отображает предметы в зеркальном отражении. Изображение, получаемое в зеркале, имеет ряд особенностей, которые необходимо учитывать при его построении. Рассмотрим основные правила построения изображения предмета в плоском зеркале.
Правило 1. Угол падения равен углу отражения
При падении света на зеркало угол падения равен углу отражения. Это значит, что лучи света, отраженные от зеркала, будут двигаться в направлении, симметричном относительно нормали к зеркалу. Это правило позволяет определить положение изображения, получаемого в зеркале.
Правило 2. Изображение находится за зеркалом
Изображение, получаемое в зеркале, находится за зеркалом. Это значит, что расстояние от зеркала до изображения равно расстоянию от зеркала до предмета. При этом изображение имеет такой же размер и форму, как и сам предмет, но оно является его зеркальным отражением.
Правило 3. Изображение равноудалено от зеркала
Расстояние от зеркала до изображения равно расстоянию от зеркала до предмета. Это значит, что изображение находится на одном расстоянии от зеркала, что и сам предмет. Это правило позволяет определить положение изображения относительно зеркала.
Правило 4. Изображение зеркально отражено
Изображение, получаемое в зеркале, является зеркальным отражением предмета. Это значит, что его правая и левая стороны меняются местами относительно предмета. Направление верха и низа изображения остается неизменным.
Правило 5. Изображение помещается на продолжении луча
Изображение помещается на продолжении луча, проходящего от предмета к зеркалу. Это значит, что если нарисовать луч, проходящий через верхнюю точку предмета и зеркало, то его продолжение пересечется с изображением, полученным в зеркале.
Заключение
Знание основных правил построения изображения предмета в плоском зеркале позволяет с легкостью определить его положение и размеры. Практическое использование этих правил может быть найдено в различных областях, например, в оптике, дизайне интерьеров и др.
Плоское зеркало. Построение изображений в плоском зеркале
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Плоское зеркало. Построение изображений в плоском зеркале»
Каждый день по нескольку раз вы смотрите в зеркало и видите в нем своё изображение. Попробуем ответить на вопросы: где и на каком расстоянии от зеркала находится изображение? Какие его размеры по сравнению с размерами самого предмета? И как оно образуется?
Чтобы ответить на эти вопросы, проделаем такой опыт. На столе расположим вертикально стеклянную пластинку и зажжённую свечу. Стеклянная пластинка будет выполнять роль плоского зеркала.
Как видим, в стекле хорошо видно изображение свечи. Однако, заглянув за пластинку, мы свечи там не обнаружим.
Теперь возьмём такую же по размерам, но незажжённую свечу и будем перемещать с другой стороны пластинки вдоль линейки до тех пор, пока она не совместится с изображением, то есть не будет казаться зажжённой. По линейке определим расстояния от пластинки до свечи и до её изображения. Не трудно заметить, что эти расстояния оказались равными. А так как незажжённая свеча совместилась с изображением по высоте, то можно сделать вывод, что размеры изображения равны размерам предмета.
Если передвинуть свечу ближе к стеклянной пластинке, то её изображение тоже приблизится, причём ровно на столько же, на сколько приблизилась свеча.
Положение изображения не изменится, если вместо стеклянной пластинки использовать плоское зеркало.
Из проведённых опытов следует, что в плоском зеркале глаз видит изображение таких же размеров, что и предмет, и на таком же расстоянии за зеркалом.
Но что значит: «Глаз видит изображение»? Как глаз определяет местоположение предмета или его изображения? Чтобы ответить на возникшие вопросы, давайте рассмотрим, как получается изображение предмета в плоском зеркале. Итак, пусть перед зеркалом находится источник света S. Из множества лучей выделим два, например, SA и SB, падающих на зеркало. Пользуясь законом отражения света, построим отражённые лучи/
Не трудно заметить, что пучок света, ограниченный отражёнными лучами, будет расходящимся. Он то и попадает в глаз наблюдателя.
Если продолжить отражённые лучи за плоскость зеркала, то они пересекутся в точке S’. Глаз воспринимает отражённые лучи так, как будто они исходят из этой точки, которая является изображением светящейся точки S. То есть глазу кажется, что светящаяся точка находиться именно там. Такое изображение называют мнимым.
Мнимое изображение — изображение, получаемое на пересечении не самих отражённых (или преломлённых) лучей, а их продолжений.
Следовательно, плоское зеркало даёт мнимое изображение.
Теперь построим изображение протяжённого предмета, например, свечи в плоском зеркале. Для этого нам необходимо построить изображение двух её крайних точек. Для этого можно использовать любые два луча. Итак, пусть первый луч от точки А падает на зеркало в точку О перпендикулярно плоскости зеркала. Значит, угол падения равен 0 о . Следовательно, отражённый луч пойдёт вдоль падающего, но в обратном направлении, так как, согласно закону отражения света, угол падения и угол отражения равна.
Второй луч направим к зеркалу под некоторым углом. От зеркала он отразиться под таким же углом.
Из полученного рисунка видно, что отражённые лучи не пересекаются. Но пересекаются их продолжения в точке A’. Следовательно, эта точка и есть изображение точки A причём, как вы уже догадались, мнимое изображение.
Аналогично можно построить изображение любой точки предмета, в том числе и точки B.
Пользуясь признаками равенства треугольников, нетрудно доказать, что треугольники ACO и A’CO.
Это ещё раз подтверждает, что изображение предмета за зеркалом, находится на таком же расстоянии от него, как и сам предмет.
Важно запомнить, что предмет и его изображение в плоском зеркале представляют собой не тождественные, а симметричные фигуры. Например, посмотрим на изображение человека в зеркале. Правая рука на этом изображении расположена так, как будто это рука левая. То есть в зеркале «право» и «лево» меняются местами.
Таким образом, из опытов и построений следует, что изображение предмета в плоском зеркале является мнимым, прямым (то есть не перевёрнутым), по размерам равным предмету, находится на таком же расстоянии за зеркалом, на котором расположен предмет перед зеркалом и симметрично предмету.
Зеркала применяются в различных сферах жизнедеятельности человека: в быту, в медицине, на транспорте и в космической сфере.
Плоское зеркало используется и в перископе. Этот прибор устанавливают, например, на подводных лодках. Он позволяет с лодки, находящейся под водой, увидеть, что происходит на поверхности воды. Перископ представляет собой трубу, состоящую из трёх секций: двух горизонтальных и одной вертикальной. В местах соединения горизонтальных и вертикальной секций расположены зеркала. Зеркала взаимно параллельны и составляют угол сорок пять градусов с горизонталью.
Принцип работы перископа следующий. На верхнее зеркало падают горизонтальные лучи света от предмета, например, от корабля. После отражения от зеркала лучи изменят своё направление на вертикальное и попадут на второе зеркало. После отражения в нём лучи света вновь изменят направление на девяносто градусов и попадут в глаз наблюдателя.
Пример решения задач.
Задача. В системе двух зеркал глаз увидел изображение светящейся точки благодаря лучам 1 и 2. Где оно расположено? Где находится сама светящаяся точка? Сколько всего будет изображений?
Физика — Задачи на плоское зеркало
Когда свет падает на поверхность, он может отразиться, пройти сквозь нее или быть поглощенным. Отражение света играет важную роль в нашей жизни и в науке. Например, зеркала, которые мы используем в нашей повседневной жизни, работают на основе отражения света. В физике отражение света является одним из основных принципов и изучается с помощью различных задач и экспериментов. В этой статье мы рассмотрим задачи на отражение света на плоском зеркале и как их решать.
Плоское зеркало — это зеркало с плоской поверхностью, которая отражает свет в соответствии с законами отражения. Оно является одним из простейших и наиболее распространенных типов зеркал и используется в повседневной жизни, например, для прически, макияжа, оформления интерьеров и т.д. В физике, плоское зеркало является объектом исследования, поскольку оно позволяет легко и наглядно исследовать законы отражения света.
Как построить изображение от точечного источника света в зеркале ?
Для построения изображения от точечного источника света в плоском зеркале нужно выполнить следующие шаги:
1. Нарисуйте перпендикуляр к поверхности зеркала в точке, где находится источник света. Этот перпендикуляр называется лучом нормали.
2. Нарисуйте луч света, который исходит от источника света и падает на поверхность зеркала. Этот луч называется лучом падающего света.
3. Используя закон отражения света, нарисуйте луч отраженного света, который идет от точки падения света и отражается под углом, равным углу падения, относительно луча нормали.
4. Повторите шаги 2 и 3 для всех других лучей света, которые исходят от источника света и падают на поверхность зеркала.
5. Точка, где пересекаются все лучи отраженного света, является изображением точечного источника света в зеркале. Это изображение находится на равном расстоянии от поверхности зеркала, что и исходный источник света, но на другой стороне зеркала.
6. Нарисуйте лучи света, которые идут от изображения в зеркале до глаза наблюдателя, чтобы увидеть изображение точечного источника света.
Задачи на плоское зеркало
Постройте изображение предмета AB в плоском зеркале. Какое получается изображение? Почему ?
Решение:
Для каждого конца отрезка нужно отмерить расстояние от зеркала до этой точки, а затем отложить такое же расстояние на противоположной стороне зеркала на прямой, проходящей через эту точку, которая перпендикулярна зеркалу. Так мы найдём изображение концов отрезка. Соединим получившиеся точки и получим изображение предмета.
Это будет прямое мнимое изображение.
В данном случае изображение будет мнимым, так как оно находится за зеркалом и не может быть получено на экране или плоскости, на которой находится зеркало. Мнимое изображение существует только в нашем воображении и формируется на основе законов отражения света.
Задача (Построить изображения)
Постройте мнимые изображения предметов в плоском зеркале MN.
Решение:
Действуем аналогично предыдущей задаче и получаем мнимые изображения предметов.
Задача (Определить положение источника)
Определите построением положение светящейся точки S на основе ее изображения S1. Нарисуйте один или два луча, образующих её изображение в глазу.
Решение:
Проведём прямую a через изображение S1, перпендикулярную зеркалу.
Отметим положение наблюдателя точкой G. Проведём луч S1G. Этот луч пересечет зеркало в некоторой точке K.
Отрезок KG — это часть отражённого луча, идущего от точки S.
Отобразим луч m, идущий от реального источника света S и падающий на зеркало под углом, равным углу отражения.
Найдём точку пересечения луча m с прямой a — это будет реальная точка S.
Задача (Изображение в зеркале)
В плоском зеркале мнимое изображение спортсмена с мячом имеет вид, показанный на рисунке. Какой ногой спортсмен контролирует мяч ?
Решение:
Когда мы смотрим на отражение в плоском зеркале, все объекты на изображении отражаются горизонтально, то есть слева на изображении становится справа, а справа — слева. Таким образом, если на изображении в зеркале мальчик контролирует мяч правой ногой, то на самом деле он контролирует его левой ногой.
Ответ: левой ногой
Задача (В полный рост)
Какой должна быть минимальная длина вертикального зеркала, чтобы человек ростом 170 см мог видеть себя полностью в зеркале, которое расположено так, что верхний край находится на уровне волос верхней части головы человека?
Решение:
Изображение от зеркала будет находится на таком же расстоянии, что и человек.
Треугольники △EAD и △CAB подобны, т.к. эти треугольники прямоугольные и ∠A — общий. Коэффициент подобия равен 2, т.к. AD = 2∙AB. Значит, BC = ½ ∙ DE.