Lentopeilien ominaisuudet

Kuinka vastaisit, jos sinua pyydetään kuvaamaan tasopeilien muodostamien kuvien ominaisuuksia? Ensinnäkin sinun on oltava varma, että ymmärrät pelaavan terminologian. Onko "lentopeili" jotain, jota käytät ulkonäön tarkistamiseen mannertenvälisen lennon aikana, vai onko se jotain arkisempaa?

Atasopeilion sellainen peili, jota olet todennäköisesti tottunut käyttämään, vaikka jos sosiaalinen media on viitteitä, "selfiet" olivat suurelta osin tulleet korvaamaan todelliset peilit 2000-luvun alussa. Ihannetapauksessa tasopeili koostuu täysin tasaisesta pinnasta, jossa ei ole vääristymiä, ja palauttaa 100 prosenttia siihen osuvasta valosta (tulevasta valosta) ennustettavissa olevaan kulmaan.

Vaikka mikään peili ei ole "täydellinen", fysiikan ihanteellisista kokonaisuuksista on hauskaa puhua. Opiskellessasi tasopeilejä saat maistaa yleistä optiikan tiedettä ja a tunne yhdestä monista tavoista, joilla silmäsi voivat huijata sinua tehdessään työnsä juuri niin kuin on suunniteltu.

Valo on huolimatta melkein kaikkialla paljon aikaa, mutta sitä on vaikea kuvailla oikein, kuten monia asioita fysiikassa. Voit arvostaa tätä tarkastelemalla yksinkertaisesti sitä, kuinka monta tapaa valo näkyy paitsi tiedeteksteissä myös taiteessa. Koostuuko valo vai hiukkasia vai koostuuko se aalloista? Ovatko aallot tiettyyn suuntaan?

Joka tapauksessa ihmisille näkyvän valon aallonpituuden λ välillä on noin440 ja 700 miljardin metriä​ (10^–9 m tai nm). Koska valon nopeuscon vakio noin 3 × 10⁸ m / s tyhjössä, voit määrittää minkä tahansa valonlähteen taajuudenνaallonpituudeltaan:νλ = c​.

Kun keskustellaan peileistä, on kätevää edustaa valoa aaltorintamina (kuten nähdään säteilevän ulospäin, kun heitit suuren kiven aiemmin rauhalliseen järveen), vaan säteinä. Samasta lähteestä tulevia säteitä ja peilien vierekkäisiä osia voidaan kohdella rinnakkain. Tämän järjestelmän avulla on helppo laskea kulmat, jotka liittyvät tasopeilin ongelmiin.

Kun valonsäteet osuvat fyysiseen pintaan, niiden polku voi muuttua monin tavoin. Säteet voivat pomppia pois pinnalta, kulkea sen läpi tai jonkinlaisen yhdistelmän molemmista.

Kun valonsäteet palautuvat esineestä, sitä kutsutaanpohdintaa, ja kun he kulkevat sen läpi ja taipuvat prosessissa, tätä kutsutaantaittuminen. Jälkimmäinen on linssien toiminta, kun taas ainoa huoli tasoista (ja muista) peileistä on heijastus.

heijastuslakitoteaa sentasopeiliin osuvien valonsäteiden tulokulma on yhtä suuri kuin heijastuskulma,molemmat mitattuna peilin pintaan kohtisuorassa olevan viivan suhteen.

Kun peilit ja linssit "käsittelevät" niitä iskevät valonsäteet, ne "luovat" kirjaimellisesti muotoiltuja kuvia nämä tekijät: kohteen ja peilin (tai linssin keskipisteen) välinen etäisyys ja pinnan muoto.

Linssit sisältävät määritelmän mukaan useita kaarevia pintoja, kun taaskupera(ulospäin kaartuva) jakovera(sisäänpäin kaartuvat) peilit sisältävät kukin yhden; tasopeilit edustavat yksinkertaisinta skenaariota kaikesta tässä mainitusta.

Jos muodostunut kuva on samalla puolella heijastuneiden tai taittuneiden valonsäteiden kanssa, se on atodellinen kuva. Tämä tarkoittaa, että peilien osalta todellinen kuva olisi samalla puolella kuin sitä tarkasteleva henkilö linssejä, se olisi toisella puolella, koska valo taittuu eikä heijastu tässä asetus). Kuvia, jotka näkyvät peilin takana (tai objektiivin edessä), kutsutaanvirtuaalikuvia​.

Kuinka kuva voi muodostua peilin takana? Loppujen lopuksi siellä ei ehkä ole muuta kuin kiinteää betonia satojen mailien ajan... okei, ei mailia, mutta seinä voi olla hyvin paksu. Mutta ajattele hetki: Kun katsot peiliin, tarkalleen missä "henkilö" näetilmestyykatsella taaksepäin sinun?

Kuten yllä ehdotetun harjoituksen tulokset osoittavat, kuva näyttää olevan peilin takana, mutta ei todellakaan ole. Se on siis virtuaalikuva. Mistä ja miten tämä kuva "löydetään"?

Jos piirrät kaavion, joka näyttää nämä tilanteet ylhäältä, voit selvittää kuvan sijainnin missä tahansa tasopeilin skenaariossa, jossa käytetään heijastuslakia. Esimerkiksi, jos tarkkailija seisoo 3 metrin päässä peilistä 45 asteen kulmassa, hänen kuvansa löytyy suoraan häntä vastapäätä peilin toiselta puolelta. Mutta kuinka pitkälle?

KäytäPythagoraan lausetämän selvittämiseksi. Tarkkailijan ja peilin välinen 3 metrin etäisyys on suorakulmainen kolmio, jossa on hypotenuusa 3 ja yhtä suuret sivutssellainen

Tämä on kohtisuora etäisyys tarkkailijan ja peilin välillä, joten kuva on kaksi kertaa tämä etäisyys tarkkailijasta tai 4,24 m.

Sen lisäksi, että kuvat on jaettu "todellisiin" ja "virtuaalisiin", ne voivat olla myöspystyssätaiylösalaisin.Jokainen, joka on koskaan käyttänyt lusikan sisäpuolta peilinä, on nähnyt esimerkin käännetystä kuvasta. Tasopeilien sanotaan luovan pystysuuntaisia ​​kuvia, mutta tämä on harhaanjohtava tai ainakin epätäydellinen kuvaus siitä, mitä tapahtuu, koska se koskee vain y-akselia tai pystyakselia.

Jos katsot peiliin, pään yläosa on silmiesi takana ja yläpuolella verrattuna peiliin, ja vastaavasti kuvan silmät ovat lähempänä ja alempana peiliin (ja sinuun nähden) kuin kuvan takaosaan kuvan pää. Nämä pisteet yhdistävät viivat sivulta katsottuna ovat saman pituisia, mutta suunnattu eri tavalla (mutta symmetrisesti) avaruudessa. Siten kuvaOnylösalaisin - mutta x-akselia pitkin!

• Toinen syy kuvien "kääntämiseen vaakasuunnassa tasopeileillä on helppo jättää huomiotta tai ainakin vaikeampaa selittää, on enemmän kuin fyysinen: Kun katsot peiliin, näet olennon, joka yleensä on kahdenvälisesti symmetrinen (eli voidaan jakaa pystysuoraan yhtä suureen oikeaan ja vasempaan puolikkaaseen) kone). Jos ihmisillä olisi tapana kääntää päänsä sivuttain katsomaan peilejä, tämä peilien ominaisuus olisi todennäköisesti vakiintunut jokapäiväisen ihmisen mieleen.

Lukemattomien esimerkkien joukossa tieteellisessä, teollisessa ja kotitaloudessa käytetyistä tasopeileistä ovat saranoidut tasapeilit. Nämä edustavat hyvää tapaa osoittaa suoraviivaisia, mutta usein vaikeita kääntää kokemuksiksi tasopeilejä hallitsevia lakeja geometrian näkökulmasta.

Jos sinulla on mahdollisuus, yritä asettaa kolme peiliä (sinulla ei ehkä ole saranoita, mutta se ei ole este) suunnattu keskinäisiin 60 asteen kulmiin, jotka ylhäältä näyttävät polkupyörän pyöriltä, ​​joissa on kolme tasaisin välein pinnat. Jos sinulla on astelevy, valonlähde ja joitain pienempiä peilejä, voit tehdä ja testata ennusteita "tekemistäsi" heijastuksista käyttämällä perusgeometriaa yllä kuvatulla tavalla.