Kako biste odgovorili kad biste zatražili da opišete karakteristike slika formiranih ravnim zrcalima? Prvo, morate biti sigurni da razumijete terminologiju u igri. Je li "zrakoplovno zrcalo" nešto za provjeru izgleda tijekom transkontinentalnog leta ili je nešto prizemnije?
Azrcalo u ravninije vrsta zrcala na koje ste vjerojatno najviše navikli, premda su društveni mediji ikakav pokazatelj, "selfieji" su uvelike došli zamijeniti stvarna zrcala početkom 21. stoljeća. Idealno bi bilo da se ravno zrcalo sastoji od savršeno ravne površine bez izobličenja i odbija 100 posto svjetlosti koja ga udara (upadno svjetlo) natrag pod predvidljivim kutom.
Iako nijedno zrcalo nije "savršeno", o idealnim entitetima u fizici zabavno je razgovarati. Tijekom učenja o ravnim zrcalima, upoznat ćete opću znanost o optici i osjećaj za jedan od mnogih načina na koje vas oči mogu prevariti tijekom obavljanja svog posla točno onako kako je zamišljeno.
Optička svojstva svjetlosti
Svjetlost, iako je gotovo svugdje u velikom dijelu vremena, teško je pravilno opisati, poput mnogih stvari u fizici. To možete uvažiti jednostavnim gledanjem broja načina na koje je svjetlost zastupljena ne samo u znanstvenim tekstovima, već i u umjetnosti. Sastoji li se svjetlost ili čestice, ili se sastoji od valova? Jesu li valovi usmjereni u određenom smjeru?
U svakom slučaju, svjetlost vidljiva ljudima može se opisati kao da ima valnu duljinu λ između oko440 i 700 milijarditih dijelova metra (10–9 m ili nm). Budući da brzina svjetlosticje konstanta na oko 3 × 108 m / s u vakuumu, možete odrediti frekvenciju bilo kojeg izvora svjetlostiνod njegove valne duljine:νλ = c.
Kad se raspravlja o zrcalima, prikladno je svjetlost prikazati ne kao fronte valova (kao što biste vidjeli da zrači prema van nakon bacanja velike stijene u prethodno mirno jezero), već kao zrake. Također, zrake koje dolaze iz istog izvora i udaraju u susjedne dijelove ogledala mogu se tretirati kao paralelne. Pomoću ove sheme lako je izračunati kutove koji su uključeni u probleme s ravnim zrcalima.
Refleksija i refrakcija
Kad zrake svjetlosti udare o fizičku površinu, njihov se put može promijeniti na više načina. Zrake se mogu odbiti od površine, proći kroz nju ili neku kombinaciju oboje.
Kad se zrake svjetlosti odbiju od predmeta, to se nazivaodraz, a kada prođu kroz njega i savije se u tom procesu, to se nazivalomljenje. Potonje je djelovanje leća, dok je jedina briga kod ravnih (i ostalih) zrcala refleksija.
Thezakon refleksijenavodi dakut upada svjetlosnih zraka koje udaraju u ravninsko zrcalo jednak je kutu odbijanja,s obje izmjerene s obzirom na liniju okomitu na površinu zrcala.
Slike nastale pomoću zrcala i leća
Kad zrcala i leće "obrade" svjetlosne zrake koje ih pogađaju, "stvaraju" slike u doslovnom obliku ovi čimbenici: udaljenost između predmeta i zrcala (ili središta leće) i oblik površine.
Objektivi po definiciji uključuju više zakrivljenih površina, dokkonveksan(prema van) iudubljen(unutra zakrivljena) ogledala sadrže po jedno; ravna zrcala predstavljaju najjednostavniji scenarij svega što je ovdje spomenuto.
Ako se formirana slika nalazi na istoj strani kao i reflektirana ili lomljena zraka svjetlosti, to je astvarna slika. To znači da bi se za zrcala stvarna slika nalazila na istoj strani kao i osoba koja je gleda ( leća, to bi bilo s druge strane jer se svjetlost prije lomi, a ne odražava u ovome postavljanje). Pozvane su slike koje se pojave iza zrcala (ili ispred leće)virtualne slike.
Kako se slika može oblikovati "iza" zrcala? Napokon, tamo možda nema ničega osim čvrstog betona stotinama kilometara... u redu, ne kilometrima, ali zid bi mogao biti vrlo debeo. Ali razmislite na trenutak: Kada se pogledate u ogledalo, točno gdje se nalazi "osoba" koju viditepojaviti seda se osvrnem na svoj od?
Problem zrcalne ravnine
Kao što impliciraju rezultati gore predložene vježbe, čini se da je slika iza zrcala, ali zapravo nije. To je dakle virtualna slika. Gdje se točno i kako ta slika "nalazi"?
Ako nacrtate dijagram koji prikazuje ove situacije odozgo, možete utvrditi mjesto slike u bilo kojem scenariju ravnog zrcala koji koristi zakon refleksije. Na primjer, ako promatrač stoji 3 m od zrcala pod kutom od 45 stupnjeva, njegova će se slika naći točno nasuprot nje s druge strane zrcala. Ali dokle?
KoristitiPitagorin poučakda se ovo utvrdi. Udaljenost od promatrača od ogledala od 3 metra pravokutni je trokut s hipotenuzom od 3 i jednakim stranicamastakav da
s ^ 2 + s ^ 2 = 3 ^ 2 \ podrazumijeva 2s ^ 2 = 9 \ podrazumijeva s = 2.12 \ text {m}
Ovo je okomita udaljenost između promatrača i zrcala, pa je slika dvostruko veća od udaljenost od promatrača, odnosno 4,24 m.
Ostala svojstva ravnih zrcala
Osim što se dijele na "stvarne" i "virtualne", slike mogu biti iuspravnoiliobrnuto.Svatko tko je ikad koristio unutrašnjost žlice kao zrcalo, vidio je primjer obrnute slike. Kaže se da ravni zrcala stvaraju uspravne slike, ali ovo je obmanjujući ili barem nepotpuni opis onoga što se događa, jer se odnosi samo na os y ili vertikalnu os.
Ako se pogledate u ogledalo, vrh glave nalazi se iza i iznad očiju u odnosu na ogledalo, i sukladno tome, oči slike bliže su i niže u odnosu na zrcalo (i vas) od stražnjeg dijela slike glava slike. Linije koje povezuju ove točke, gledano sa strane, iste su duljine, ali različito (ali simetrično) orijentirane u prostoru. Tako slikajeobrnuto - ali duž x-osi!
- Još jedan razlog zbog kojeg je "prevrtanje" slika u vodoravnom smjeru ravnim zrcalima lako propustiti ili je barem teže objasniti, više je biološki nego fizički: Kad se pogledate u ogledalo, vidite biće koje je općenito obostrano simetrično (to jest, vertikalno ga možete podijeliti na jednaku desnu i lijevu polovicu avion). Da ljudi imaju naviku okrenuti glavu postrance da bi se pogledali u ogledala, ovo bi svojstvo ogledala vjerojatno bilo čvršće ukorijenjeno u umu svakodnevne osobe.
Zglobna zrcala na šarkama
Među bezbroj primjera ravnih zrcala u znanstvenoj, industrijskoj i kućanskoj upotrebi su zglobna zrcala s ravnim zglobovima. Oni predstavljaju dobar način da se pokažu izravni, ali često teški za pretvaranje u iskustvo, zakoni koji upravljaju ravnim zrcalima iz perspektive geometrije.
Ako imate priliku, pokušajte postaviti niz od tri zrcala (možda nemate šarke, ali to nije zapreka) orijentiran pod međusobnim kutom od 60 stupnjeva, što bi odozgo izgledalo poput biciklističkog kotača s tri jednako razmaknuta žbice. Ako imate kutomjer, izvor svjetlosti i neka manja zrcala, možete izrađivati i testirati predviđanja o odrazima koje "napravite" koristeći osnovnu geometriju kako je gore navedeno.
