Hogyan válaszolna, ha a síktükrök által alkotott képek jellemzőinek leírására kéri? Először biztosnak kell lennie abban, hogy megérti a játékban használt terminológiát. A "síktükör" olyasvalami, amellyel ellenőrzi megjelenését egy transzkontinentális repülés során, vagy valami hétköznapibb?
Asík tüköraz a fajta tükör, amelyet valószínűleg a legjobban szokott használni, bár ha a közösségi média jelzi, akkor a 21. sz. elején a "szelfik" jórészt a tényleges tükrök helyébe léptek. Ideális esetben egy síktükör egy tökéletesen sík felületből áll, torzítások nélkül, és az őt elütő fény (beeső fény) 100% -át kiszámítható szögben visszaveri.
Bár egyetlen tükör sem "tökéletes", a fizika ideális entitásai szórakoztatóak. A síktükrök megismerése során ízelítőt kap az optika általános tudományából, és a annak a sok módnak az egyikét, amellyel a szeme becsaphat téged a munkájuk során, pontosan úgy, ahogy tervezték.
A fény optikai tulajdonságai
Annak ellenére, hogy a fény szinte mindig mindenhol jelen van, nehéz leírni, mint a fizikában sok mindent. Értékelheti ezt azzal, hogy egyszerűen megnézi, hogy a fény hogyan jelenik meg nemcsak a tudományos szövegekben, hanem a művészetben is. A fény áll-e vagy részecskék, vagy hullámokból áll? A hullámok egy bizonyos irányba mutatnak?
Mindenesetre az emberek számára látható fény úgy írható le, hogy a λ hullámhossz kb440 és 700 milliomod méter (10–9 vagy nm). Mivel a fény sebességecállandó körülbelül 3 × 10-nél8 m / s vákuumban bármely fényforrás frekvenciáját meghatározhatjaνhullámhosszától:νλ = c.
A tükrök tárgyalásakor célszerű a fényt nem hullámfrontként ábrázolni (mint ahogy azt egy nagy szikla egy korábban nyugodt tóba dobása után kifelé sugárzónak látnánk), hanem sugárként ábrázolni. Az azonos forrásból származó sugarakat és a tükrök szomszédos részeinek párhuzamosaként is kezelhetők. Ezzel a sémával könnyen kiszámítható a síktükörproblémákkal járó szög.
Tükrözés és fénytörés
Amikor a fénysugarak egy fizikai felületre ütköznek, útjuk számos módon megváltozhat. A sugarak visszapattanhatnak a felszínről, áthaladhatnak rajta, vagy mindkettő kombinációjával.
Amikor a fénysugarak visszaverődnek egy tárgyról, ezt hívjákvisszaverődés, és amikor áthaladnak rajta, és közben meghajlanak, ezt hívjákfénytörés. Ez utóbbi a lencsék hatása, míg a sík (és egyéb) tükrökkel való egyetlen probléma a visszaverődés.
Aa reflexió törvényeazt állítjaa sík tükröt elütő fénysugarak beesési szöge megegyezik a visszaverődés szögével,mindkettőt a tükör felületére merőleges vonalra mérve.
Tükrök és lencsék által alkotott képek
Amikor a tükrök és a lencsék "feldolgozzák" az őket elütő fénysugarakat, akkor a képeket szó szerint "formálják" ezek a tényezők: a tárgy és a tükör (vagy a lencse közepe) közötti távolság és a felület alakja.
A lencsék definíció szerint több ívelt felületet tartalmaznak, mígkonvex(kifelé görbülő) éshomorú(befelé ívelő) tükrök mindegyike tartalmaz egyet; a repülőtükrök az itt említettek közül a legegyszerűbbet jelentik.
Ha a kialakult kép ugyanazon az oldalon van, mint a visszavert vagy megtört fénysugarak, akkor avalós kép. Ez azt jelenti, hogy a tükrök esetében a valós kép ugyanazon az oldalon áll, mint egy ember, aki utánanéz lencsék, ez a másik oldalon lenne, mivel a fény inkább törik, mintsem tükröződne ebben beállítás). A tükör mögött (vagy a lencse előtt) megjelenő képeket hívjukvirtuális képek.
Hogyan képződhet egy kép a tükör mögött? Végül is lehet, hogy több száz kilométeres távolságon kívül nincs más, mint szilárd beton... oké, nem mérföldek, de a fal nagyon vastag lehet. De gondolkozzon el egy pillanatra: Ha tükörbe néz, pontosan hol látja az a személy, akit látmegjelenikhogy visszanézzek az önre?
Síktükörkép probléma
Amint azt a fenti gyakorlat eredményei sejtetik, a kép úgy tűnik, hogy a tükör mögött van, de valójában nem. Ez tehát egy virtuális kép. Pontosan hol és hogyan található ez a kép?
Ha rajzol egy diagramot, amely ezeket a helyzeteket felülről mutatja, akkor a kép helyét bármely síktükör-forgatókönyvben a visszaverődés törvényének felhasználásával meghatározhatja. Például, ha egy megfigyelő a tükörtől 3 m-re áll 45 fokos szögben, a képe közvetlenül vele szemben, a tükör másik oldalán található. De meddig?
Használja aPitagorasz tételennek megállapítására. A megfigyelő és a tükör közötti 3 méteres távolság egy derékszögű háromszög, amelynek három és egyenlő oldalú hipotenusa vansoly módon, hogy
s ^ 2 + s ^ 2 = 3 ^ 2 \ azt jelenti, hogy 2s ^ 2 = 9 \ azt jelenti, hogy s = 2,12 \ text {m}
Ez a merőleges távolság a megfigyelő és a tükör között, tehát a kép ennek a távolságnak a kétszerese, vagyis 4,24 m.
A síktükrök egyéb tulajdonságai
A "valós" és "virtuális" felosztás mellett a képek is lehetnekfüggőlegesvagymegfordítva.Aki valaha is használta a kanál belsejét tükörként, látott példát fordított képre. Állítólag a síktükrök függőleges képeket hoznak létre, de ez félrevezető vagy legalábbis hiányos leírás a történésekről, mert csak az y tengelyre vagy a függőleges tengelyre vonatkozik.
Ha tükörbe nézel, a fejed teteje a szemed mögött és felett van a tükörhöz képest, és ennek megfelelően a kép szeme közelebb és alacsonyabban van a tükörhöz (és Önhöz) képest, mint a kép hátulja a kép feje. Az ezeket a pontokat összekötő vonalak oldalról nézve ugyanolyan hosszúak, de eltérően (de szimmetrikusan) orientálódnak a térben. Így a képvanfordítva - de az x tengely mentén!
- Egy másik ok, amiért a képeket vízszintes irányban "tükrözni" sík tükrökkel, könnyen elmulasztható, vagy legalábbis nehezebben megmagyarázható, inkább biológiai, mint fizikai: A tükörbe nézve olyan lényt lát, amely általában kétoldalúan szimmetrikus (vagyis egyenlő jobb és bal felekre osztható függőlegesen repülőgép). Ha az embereknek szokásuk lenne oldalra fordítani a fejüket, hogy tükörbe nézzenek, akkor a tükröknek ez a tulajdonsága valószínűleg szilárdabban beépülne a mindennapok fejébe.
Csuklós sík tükrök
A tudományos, ipari és háztartási használatra szánt síktükrök számtalan példája közé tartozik a csuklós síktükrök. Ezek jó módja annak, hogy bemutassák a síktükrökre vonatkozó egyszerű, de gyakran tapasztalattá alakítható törvényeket a geometria szempontjából.
Ha van rá lehetősége, próbálja meg beállítani egy három tükrös tömböt (lehet, hogy nincsenek pántjai, de ez nem akadálya) egymással 60 fokos szögben orientálva, amely felülről három egyenlő távolságra elhelyezett kerékpárnak nézne ki küllők. Ha van szögmérője, fényforrása és néhány kisebb tükre, akkor előrejelzéseket tehet és tesztelhet a visszavert reflexiókról az alapgeometria segítségével, a fentiek szerint.