איך היית מגיב אם תתבקש לתאר את המאפיינים של תמונות שנוצרו על ידי מראות מישוריות? ראשית, יהיה עליכם להיות בטוחים שאתם מבינים את המינוח במשחק. האם "מראה מטוס" היא משהו שאתה משתמש בו כדי לבדוק את המראה שלך במהלך טיסה חוצה יבשות, או שזה משהו שגרתי יותר?
אמראת מטוסהוא סוג המראה שאתה הכי רגיל להשתמש בו, אם כי אם יש מדיה חברתית כלשהי אינדיקציה, "תמונות סלפי" החלו להחליף מראות בפועל בתחילת המאה ה -21. באופן אידיאלי, מראה מישורית מורכבת ממשטח שטוח לחלוטין ללא עיוותים, ומקפיצה 100 אחוז מהאור שמכה אותה (אור תוקף) בחזרה בזווית צפויה.
אף על פי שאף מראה אינו "מושלם", כיף לדבר על ישויות אידיאליות בפיזיקה. במהלך לימוד אודות מראות מישוריות, תוכלו לטעום ממדע כללי לאופטיקה, וכן תחושה של אחת מהדרכים הרבות שעיניך יכולות להטעות אותך במהלך ביצוע עבודתן בדיוק כפי שתוכנן.
מאפיינים אופטיים של אור
האור, למרות היותו כמעט בכל מקום הרבה זמן, הוא ישות קשה לתאר כראוי, כמו דברים רבים בפיזיקה. אתה יכול להעריך זאת פשוט על ידי הסתכלות על מספר הדרכים שבהן האור מיוצג לא רק בטקסטים מדעיים אלא באמנות. האם אור מורכב או חלקיקים, או שהוא מורכב מגלים? האם הגלים מכוונים לכיוון מסוים?
בכל מקרה, אור הנראה לבני אדם יכול להיות מתואר כבעל אורך λ בין בערך440 ו -700 מיליארדי מטר (10–9 מ ', או ננומטר). מאז מהירות האורגקבוע בערך 3 × 108 m / s בחלל ריק, אתה יכול לקבוע את התדירות של כל מקור אורνמאורך הגל שלה:νλ = ג.
כשמדברים על מראות, נוח לייצג את האור לא כחזיתות גל (כפי שהיית רואה מקרין כלפי חוץ לאחר השלכת סלע גדול לאגם שליו בעבר) אלא כקרניים. כמו כן, ניתן להתייחס לקרניים המגיעות מאותו מקור וחוברות בחלקים סמוכים של מראות כמקבילות. בעזרת תוכנית זו, קל לחשב את הזוויות המעורבות בבעיות במראה המטוס.
השתקפות ושבירה
כאשר קרני האור פוגעות במשטח פיזי, דרכן יכולה להשתנות במספר דרכים. הקרניים יכולות לקפוץ מעל פני השטח, לעבור דרכו, או שילוב כלשהו של שניהם.
כאשר קרני האור קופצות מעצם, זה נקראהִשׁתַקְפוּתוכאשר הם עוברים דרכו ונכופפים בתהליך, זה נקראשבירה. האחרון הוא פעולה של עדשות, ואילו הדאגה היחידה למראות מישוריות (ואחרות) היא השתקפות.
החוק ההשתקפותמציין שזווית הופעת קרני האור הפוגעות במראה מישורית שווה לזווית ההשתקפות,כששניהם נמדדים ביחס לקו הניצב לפני השטח של המראה.
תמונות שנוצרו על ידי מראות ועדשות
כאשר מראות ועדשות "מעבדות" את קרני האור הפוגעות בהן, הן "יוצרות" תמונות שעוצבו פשוטו כמשמעו גורמים אלה: המרחק בין האובייקט למראה (או מרכז העדשה) וצורת המשטח.
עדשות מעצם הגדרתן כוללות משטחים מעוקלים מרובים, ואילוקָמוּר(עקומה כלפי חוץ) וקָעוּרמראות (עקומות פנימה) מכילות כל אחת אחת; מראות מטוס מייצגות את התרחיש הפשוט ביותר מכל המוזכר כאן.
אם התמונה שנוצרה נמצאת באותו צד של קרני האור המוחזרות או השבורות, היא אתמונה אמיתית. משמעות הדבר היא כי עבור מראות, תמונה אמיתית תהיה באותו צד כמו אדם המביט בה (עבור עדשות, זה יהיה בצד השני מכיוון שהאור נשבר ולא משתקף בכך הגדרה). נקראים תמונות המופיעות מאחורי מראה (או מול עדשה)תמונות וירטואליות.
כיצד יכולה להיווצר תמונה "מאחורי" מראה? אחרי הכל, יכול להיות שאין שם אלא בטון מוצק לאורך מאות קילומטרים... בסדר, לא קילומטרים, אבל הקיר יכול להיות עבה מאוד. אבל תחשוב לרגע: כשאתה מסתכל במראה, איפה בדיוק "האדם" שאתה רואהלְהוֹפִיעַלהיות מסתכל אחורה על שלך מ?
בעיית תמונת מראה מטוס
כמשתמע מתוצאות התרגיל שהוצע לעיל, נראה שהתמונה נמצאת מאחורי המראה, אך למעשה אינה. זהו אפוא תמונה וירטואלית. איפה ואיך "מוצאים" את התמונה הזו בדיוק?
אם אתה מצייר תרשים המציג מצבים אלה מלמעלה, תוכל לחשב את מיקום התמונה בכל תרחיש מראה-מישורי המשתמש בחוק ההשתקפות. לדוגמא, אם צופה עומד 3 מ 'ממראה בזווית של 45 מעלות, תמונתה תימצא ישירות מולה בצד השני של המראה. אבל כמה רחוק?
להשתמש במשפט פיתגורסכדי לקבוע זאת. המרחק של 3 מטר בין המתבונן למראה הוא משולש ימני עם היפוטנוזה של 3 וצדדים שוויםסכך ש
s ^ 2 + s ^ 2 = 3 ^ 2 \ מרמז על 2s ^ 2 = 9 \ מרמז על s = 2.12 \ טקסט {m}
זהו המרחק הניצב בין המתבונן למראה, כך שהתמונה נמצאת במרחק כפול מהמתבונן, או 4.24 מ '.
מאפיינים אחרים של מראות מטוס
בנוסף להיותם מחולקים ל"אמיתי "ו"וירטואלי", גם תמונות יכולות להיותזָקוּףאוֹהָפוּך.כל מי שאי פעם השתמש בפנים של כף כמראה ראה דוגמה לתמונה הפוכה. אומרים שמראות מישוריות יוצרות תמונות זקופות, אך זהו תיאור מטעה או לפחות לא שלם של המתרחש, מכיוון שהוא חל רק על ציר ה- y, או הציר האנכי.
אם אתה מסתכל במראה, החלק העליון של הראש שלך נמצא מאחורי ומעל העיניים שלך בהשוואה למראה, ו בהתאמה, עיני התמונה קרובות ונמוכות יותר ביחס למראה (ולך) מגב ה ראש התמונה. הקווים המחברים בין נקודות אלה, כפי שהם נראים מהצד, הם באותו אורך, אך מכוונים בצורה שונה (אך באופן סימטרי) במרחב. כך התמונההואהפוך - אבל לאורך ציר ה- x!
- סיבה נוספת ש"ההתהפכות "של תמונות בכיוון אופקי על ידי מראות מישוריות קל לפספס, או לפחות קשה יותר להסביר, היא יותר ביולוגית מאשר פיזית: כשאתה מסתכל במראה, אתה רואה ישות שבאופן כללי היא סימטרית דו-צדדית (כלומר, ניתן לחלק אותה לחצאי ימין ושמאל שווים על ידי אנכי מָטוֹס). אם אנשים היו נוהגים להפנות את ראשיהם לרוחב כדי להראות למראות, תכונה זו של מראות הייתה כנראה נטועה היטב במוחו של האדם היומיומי.
מראות מטוס ציר
בין אינספור הדוגמאות למראות מטוס בשימוש מדעי, תעשייתי ומשק ביתי הן מראות מטוס ציר. אלה מייצגים דרך טובה להפגין את החוקים הישירים, אך לעתים קרובות קשה לתרגם לחוויה, המסדירים את מראות המישור מנקודת מבט הגיאומטריה.
אם יש לך סיכוי, נסה להקים מערך של שלוש מראות (יתכן שאין לך צירים, אבל זה לא מפריע) מכוון בזוויות של 60 מעלות הדדיות, שמלמעלה ייראה כמו גלגל אופניים בעל שלושה מרווחים באותה מידה חישורים. אם יש לך מד זווית, מקור אור וכמה מראות קטנות יותר, אתה יכול לעשות ולבדוק חיזויים לגבי השתקפויות שאתה "עושה" באמצעות גאומטריה בסיסית כפי שתואר לעיל.