Новый Эталон Килограмма
может в ближайшее время заменить устаревший платиново-иридиевый... »»»
Солнце Становится Ближе
получены изображения высокого разрешения Солнца с космической обсерватории Solar Dynamics Observatory... »»»
Человек "Искрививший" Время
биография Альберта Эйнштейна - величайшего физика создавшего "Общую теорию относительности"... »»»
Что за Очки у Будущего?
история создания, развития и будущее популярного оптического прибора... »»»
Зеркальное и рассеянное отражение
Когда свет отражается от поверхности, он должен подчиняться законам отражения. Как свет отражается, зависит от особенностей поверхности. Если параллельный пучок света падает на гладкую поверхность, такую, как плоское зеркало или хорошо отполированная поверхность металла, то он отражается как параллельный пучок (рис. а). Это называется зеркальным отражением.
Угол падения одинаков для каждого луча, поскольку поверхность очень гладкая (плоская), и поэтому и угол отражения одинаков для каждого луча. Большинство поверхностей, которые кажутся для невооруженного глаза гладкими, на самом деле шероховаты, в чем убеждаешься, глядя на них в микроскоп. На рисунке б параллельный пучок света падает на «грубую» поверхность.
Поскольку поверхность неровная, параллельные лучи падают на нее под различными углами и отражаются они также под различными углами. Это неупорядоченное отражение известно как рассеянное отражение.
Многие объекты имеют неровную поверхность, и поэтому отраженный от них свет, который достигает глаза, рассеянный. Вследствие этого они кажутся скорее матовыми, чем блестящими.
Исследование. Построить изображение в плоском зеркале
На большом листе белой бумаги при помощи транспортира или другим способом постройте две линии под прямым углом друг к другу. Одна из линий (М1М2) представляет положение, в которое помещено простое зеркало, а другая линия является нормалью к первой. Поставьте точки O1, O2, О3 и О4 на нормали в 10, 15, 20 и 25 см соответственно от М1М2.
Поместите плоское зеркало на линию М1М2 перпендикулярно плоскости листа. Поместите источник света на расстоянии d0, равном 10 см (отмечено на нормали) и проведите из точки О1 три расходящихся луча. Центральный луч падает на зеркало нормально и отражается по той же линии. Другой отраженный луч помечен точками Р1, Р2 и Р3, как показано на рисунке.
Аналогично отмечается точками третий луч. Уберите зеркало и соедините каждый ряд точек прямой линией, продолженной за зеркалом. Окажется, что два отраженных луча как бы исходят из точки I. Измерьте линейкой расстояние di от I до линии зеркала М1М2.
Запишите значение di в таблицу. Вновь поместите зеркало на линию М1М2 и передвигайте источник света на расстояния 15, 20 и 25 см от зеркала, отмечая соответствующие расстояния до мнимого изображения.
Постройте график зависимости расстояния di от расстояния до объекта d0. Он должен представлять собой прямую линию, проходящую через начало координат под углом 45° к осям, которая подтверждает, что d0= di. Важно также отметить, что изображение лежит на перпендикуляре к линии зеркала, опущенном из точки расположения объекта.
Изображения в плоских зеркалах
На рисунке слева показаны два расходящихся от объекта луча света. Каждый из них отражается зеркалом под углом отражения, равным углу падения. Это дает более широко расходящийся пучок света, который входит в глаз. Линзы глаза фокусируют этот свет на сетчатке, и мозг рассматривает «картинку» так, как будто свет, идущий по прямым линиям, вышел из точки сзади зеркала.
Простые геометрические рассуждения покажут, что треугольники ABI и АВО конгруэнтны и AI - AO. Это изображение известно как мнимое, т. е. изображение, которое фактически лучей света не посылает.
Реальные лучи показаны как непрерывные линии со стрелками на концах, а воображаемые (мнимые) лучи — как штриховые линии позади зеркала.
Мнимые изображения обычно являются прямыми изображениями, которые глаз может видеть, но которые, будучи образованными расходящимся пучком, не могут создать картинку на экране. Изображение в плоском зеркале находится на таком же расстоянии за ним, как и объект перед зеркалом.
Изображение объекта, видимое в плоском зеркале, является прямым и мнимым и находится на таком же расстоянии позади зеркала, как и объект перед ним, совпадая по paзмерам с объектом. К тому же изображение зеркально обращено.
На рисунке 1 показан чистый прозрачный ацетатный лист с написанной на нем буквой Е, который держат в правой руке перед плоским зеркалом. Наблюдатель, смотрящий сквозь ацетатный лист, увидит букву Е и внешнюю сторону правой руки. Изображение в плоском зеркале будет представлять собой букву Е, которую, как кажется, держат в левой руке.
Конечно, образованное изображение является следствием нахождения именно лицевой стороны ацетатного листа вблизи от зеркала. Форма буквы на этой лицевой стороне — Ǝ. Если слова «зеркальное обращение» написаны на белой карточке, помещенной перед плоским зеркалом, то изображение в зеркале будет таким, как показано на рисунке 2.
Поместите квадратный кусок картона с прочерченной по нему диагональю перед большим плоским зеркалом. Установите на углах этого картона четыре деревянные фигуры различной формы, сделав объект асимметричным. Изображение в зеркале очень похоже на этот объект, но, как бы мы ни поворачивали его, невозможно добиться точной копии мнимого изображения.
Два куска дерева (здесь прямоугольный и полукруглый), которые находятся на правой стороне объекта, также находятся на правой стороне изображения, как это видится наблюдателю. Точно так же левая сторона объекта оказывается на левой стороне изображения. Однако «лицевые стороны» фигур на объекте, которые видны наблюдателю, не видны на изображении. «Лицевые стороны» фигур, видимые в зеркальном изображении, - это те, что обращены к зеркалу и не видны наблюдателю. Две ближайшие к наблюдателю фигуры наиболее удалены от зеркала, и поэтому их изображение находится дальше, позади зеркала, чем изображение двух других фигур.
Применив двойной набор фигур, постарайтесь создать точную копию видимого в зеркале изображения. Можно добиться построения вариантов, которые выглядят почти так же, как зеркальное изображение, но легко показать, что они не являются точными копиями изображения.
