平面鏡の特徴

平面鏡で形成された画像の特徴を説明するように求められた場合、どのように対応しますか？ まず、使用されている用語を確実に理解する必要があります。 「飛行機の鏡」は、大陸横断飛行中に外観を確認するために使用するものですか、それとももっとありふれたものですか。

A平面鏡ソーシャルメディアが何らかの兆候であるとすれば、21世紀の初めに、「自分撮り」が実際の鏡に取って代わるようになったものの、おそらく最もよく使用する種類の鏡です。 理想的には、平面鏡は歪みのない完全に平らな表面で構成され、予測可能な角度でそれに当たる光（入射光）の100％を跳ね返します。

「完璧な」鏡はありませんが、物理学の理想的な実体について話すのは楽しいことです。 平面鏡について学ぶ過程で、光学の一般的な科学を味わうことができます。 設計どおりに仕事をする過程で、目があなたをだますことができる多くの方法の1つの感覚。

光は、ほとんどどこにでもあるにもかかわらず、物理学の多くのものと同様に、適切に説明するのが難しいエンティティです。 科学のテキストだけでなく芸術でも光がどのように表現されているかを見るだけで、これを理解することができます。 光は粒子で構成されていますか、それとも波で構成されていますか？ 波は特定の方向を向いていますか？

いずれにせよ、人間に見える光は、波長λが約4400億分の1メートルと7000億分の1メートル​ (10^–9 m、またはnm）。 光速なのでc約3×10で一定です⁸ 真空中のm / s、任意の光源の周波数を決定できますνその波長から：νλ= c​.

鏡について議論するときは、光を波面としてではなく（以前は穏やかな湖に大きな岩を投げ込んだ後に外側に放射するのを見るように）光線として表すと便利です。 また、同じ光源から来てミラーの隣接部分に当たる光線は、平行として扱うことができます。 このスキームを使用すると、平面鏡の問題に関係する角度を簡単に計算できます。

光線が物理的な表面に当たると、その経路はさまざまな方法で変化する可能性があります。 光線は表面で跳ね返ったり、表面を通過したり、あるいはその両方の組み合わせで通過したりする可能性があります。

光線がオブジェクトに当たって跳ね返るとき、これはと呼ばれます反射、そして彼らがそれを通過し、その過程で曲がるとき、これは呼ばれます屈折. 後者はレンズの作用ですが、平面（およびその他の）ミラーに関する唯一の懸念は反射です。

ザ・反射の法則と述べています平面鏡に当たる光線の入射角は反射角に等しく、両方とも、ミラーの表面に垂直な線に対して測定されます。

鏡やレンズが当たる光線を「処理」すると、文字通り次のような形の画像が「作成」されます。 これらの要因：オブジェクトとミラー（またはレンズの中心）の間の距離と表面の形状。

定義上、レンズには複数の曲面が含まれますが、凸（外向きに湾曲）および凹面（内向きに湾曲した）ミラーにはそれぞれ1つ含まれています。 平面鏡は、ここで説明したすべての中で最も単純なシナリオを表しています。

形成された画像が反射光線または屈折光線と同じ側にある場合、それは実像. これは、鏡の場合、実際の画像はそれを覗き込んでいる人と同じ側にあることを意味します（ レンズの場合、光は反射するのではなく屈折するため、反対側になります。 設定）。 鏡の後ろ（またはレンズの前）に現れる画像は、虚像​.

画像はどのようにして鏡の「後ろ」に形成されますか？ 結局のところ、そこには何百マイルも続く固いコンクリートしかないかもしれません。.. 大丈夫、マイルではありませんが、壁は非常に厚い可能性があります。 しかし、ちょっと考えてみてください。鏡を見ると、「人」は正確にどこに見えますか。現れるから振り返ってみませんか？

上記の演習の結果が示すように、画像は鏡の後ろにあるように見えますが、実際にはそうではありません。 したがって、それは虚像です。 この画像は正確にどこでどのように「見つかりました」か？

これらの状況を上から示す図を描くと、反射の法則を使用している平面鏡のシナリオで画像の位置を特定できます。 たとえば、観察者が鏡から3 mの角度で45度の角度で立っている場合、彼女の画像は鏡の反対側で彼女の真向かいにあります。 しかし、どこまで？

使用ピタゴラスの定理これを決定します。 観察者と鏡の間の3メートルの距離は、3辺が等しい直角三角形です。sそのような

これは、観察者と鏡の間の垂直距離であるため、画像は観察者からのこの距離の2倍、つまり4.24mになります。

「実」と「仮想」に分けられることに加えて、画像は直立または反転。スプーンの内側を鏡として使ったことのある人なら誰でも、反転した画像の例を見たことがあるでしょう。 平面鏡は直立した画像を作成すると言われていますが、これはy軸または垂直軸にのみ適用されるため、何が起こっているかについての誤解を招く、または少なくとも不完全な説明です。

鏡を見ると、頭のてっぺんが鏡に比べて目の後ろと上にあり、 それに対応して、画像の目は、鏡（およびあなた）に対して、背面よりも近く、低くなっています。 画像の頭。 側面から見た場合、これらの点を結ぶ線は同じ長さですが、空間内で異なる方向（ただし対称）になっています。 したがって、画像です反転–ただし、x軸に沿って！

• 平面鏡による水平方向の画像の「反転」が見落とされやすい、または少なくとも説明が難しいもう1つの理由は、物理的よりも生物学的です。 鏡を見ると、一般的に左右対称である（つまり、垂直方向に左右に均等に分割できる）存在がわかります。 飛行機）。 頭を横に向けて鏡を見る習慣があるとしたら、この鏡の性質は、日常の人の心にしっかりと根付いているのではないでしょうか。

科学、産業、家庭で使用される平面鏡の無数の例の中には、ヒンジ付き平面鏡があります。 これらは、ジオメトリの観点から平面鏡を管理する法則を簡単に示すための良い方法ですが、経験に変換するのは難しい場合があります。

機会があれば、3つのミラーのアレイを設定してみてください（ヒンジがない場合もありますが、問題はありません）。 相互に60度の角度に向けられており、上から見ると3つの等間隔の自転車の車輪のように見えます。 スポーク。 分度器、光源、およびいくつかの小さなミラーがある場合は、上記の基本的なジオメトリを使用して、「作成」した反射に関する予測を作成およびテストできます。