Kā jūs atbildētu, ja jums lūgtu aprakstīt plakano spoguļu veidoto attēlu īpašības? Pirmkārt, jums vajadzētu būt pārliecinātam, ka saprotat terminoloģiju. Vai "plaknes spogulis" ir kaut kas, ko izmantojat, lai pārbaudītu savu izskatu starpkontinentālā lidojuma laikā, vai tas ir kaut kas ikdienišķāks?
Aplaknes spogulisir tāds spogulis, kuru jūs, iespējams, visbiežāk esat pieraduši izmantot, lai gan, ja sociālie mediji ir kāda norāde, 21. gadsimta sākumā lielākoties faktiskie spoguļi tika aizstāti ar "selfijiem". Ideālā gadījumā plakanais spogulis sastāv no pilnīgi līdzenas virsmas bez traucējumiem un 100% no tā atsitošās gaismas (krītošā gaisma) atlec paredzamā leņķī.
Kaut arī neviens spogulis nav "ideāls", par fiziskām ideālām vienībām ir jautri runāt. Apgūstot plaknes spoguļus, jūs iegūsit garšu vispārīgajā optikas zinātnē un a sajūta par vienu no daudzajiem veidiem, kā acis var tevi apmānīt, veicot savu darbu tieši tā, kā paredzēts.
Gaismas optiskās īpašības
Gaisma, neskatoties uz to, ka tā gandrīz visur atrodas gandrīz visur, ir grūti aprakstāma pareizi, tāpat kā daudzas lietas fizikā. To var novērtēt, vienkārši aplūkojot to, kā gaisma tiek attēlota ne tikai zinātnes tekstos, bet arī mākslā. Vai gaisma sastāv vai ir daļiņas, vai arī tā sastāv no viļņiem? Vai viļņi ir vērsti noteiktā virzienā?
Jebkurā gadījumā cilvēkiem redzamo gaismu var raksturot kā viļņa garumu λ starp aptuveni440 un 700 miljardās metra daļas (10–9 m vai nm). Tā kā gaismas ātrumscir nemainīgs apmēram 3 × 108 m / s vakuumā, jūs varat noteikt jebkura gaismas avota frekvenciνno tā viļņa garuma:νλ = c.
Apspriežot spoguļus, ir ērti attēlot gaismu nevis kā viļņu frontes (kā jūs redzētu, kā izstaro uz āru pēc tam, kad iemetāt lielu akmeni iepriekš mierīgā ezerā), bet gan kā starus. Arī starus, kas nāk no tā paša avota, un pārsteidzošās blakus esošās spoguļu daļas var uzskatīt par paralēliem. Izmantojot šo shēmu, ir viegli aprēķināt leņķus, kas saistīti ar plaknes spoguļa problēmām.
Refleksija un refrakcija
Kad gaismas stari skar fizisko virsmu, to ceļš var mainīties vairākos veidos. Stari var atlekt no virsmas, iziet cauri tai vai abām kombinācijām.
Kad gaismas stari atlec no objekta, to saucpārdomas, un, kad viņi to šķērso un procesā ir saliekti, to saucrefrakcija. Pēdējā ir lēcu darbība, turpretī vienīgā problēma, kas saistīta ar plakanajiem (un citiem) spoguļiem, ir atstarošana.
Therefleksijas likumsnosaka, kagaismas plakņu, kas skar plakanu spoguli, leņķis ir vienāds ar atstarošanas leņķi,abus mērot attiecībā pret līniju, kas ir perpendikulāra spoguļa virsmai.
Attēli, ko veido spoguļi un objektīvi
Kad spoguļi un lēcas "apstrādā" tos pārsteidzošos gaismas starus, tie "rada" attēlus, kas burtiski veidoti pēc šie faktori: attālums starp objektu un spoguli (vai lēcas centru) un virsmas forma.
Lēcas pēc definīcijas ietver vairākas izliektas virsmas, savukārtizliekta(izliekums uz āru) unieliekta(iekšēji izliektie) spoguļi satur vienu; plaknes spoguļi ir vienkāršākais scenārijs no visa šeit minētā.
Ja izveidojies attēls atrodas vienā un tajā pašā pusē ar atstarotajiem vai lauztajiem gaismas stariem, tas ir areāls attēls. Tas nozīmē, ka spoguļiem reāls attēls būtu vienā pusē ar personu, kas to aplūko ( lēcas, tas būtu otrā pusē, jo gaisma tajā vairāk tiek lauzta, nevis atspoguļota iestatījums). Tiek saukti attēli, kas parādās aiz spoguļa (vai objektīva priekšā)virtuālie attēli.
Kā attēls var veidoties "aiz" spoguļa? Galu galā tur varētu būt tikai simtiem jūdžu garš ciets betons... labi, ne jūdzes, bet siena varētu būt ļoti bieza. Bet padomājiet kādu brīdi: kad paskatāties spogulī, tieši kur redzams tas "cilvēks", kuru redzatparādāslai atskatītos uz jūsu no?
Lidmašīnas spoguļa attēla problēma
Kā norāda iepriekš ieteiktā vingrinājuma rezultāti, attēls, šķiet, atrodas aiz spoguļa, bet patiesībā nav. Tādējādi tas ir virtuāls attēls. Kur un kā šis attēls tiek "atrasts"?
Ja jūs uzzīmējat diagrammu, kas parāda šīs situācijas no augšas, jūs varat noteikt attēla atrašanās vietu jebkurā plaknes-spoguļa scenārijā, izmantojot atstarošanas likumu. Piemēram, ja novērotāja stāv 3 m attālumā no spoguļa 45 grādu leņķī, viņas attēls tiks atrasts tieši pretī viņai spoguļa otrā pusē. Bet cik tālu?
IzmantojietPitagora teorēmalai to noteiktu. 3 metru attālums starp novērotāju un spoguli ir taisns trīsstūris ar 3 un vienādu malu hipotenūzustāds, ka
s ^ 2 + s ^ 2 = 3 ^ 2 \ nozīmē 2s ^ 2 = 9 \ nozīmē, ka s = 2,12 \ teksts {m}
Tas ir perpendikulārs attālums starp novērotāju un spoguli, tāpēc attēls ir divreiz lielāks par novērotāju vai 4,24 m.
Citas plaknes spoguļu īpašības
Papildus tam, ka attēli tiek sadalīti "reālos" un "virtuālos", tie var arī būttaisnivaiapgriezts.Ikviens, kurš kādreiz ir izmantojis karotes iekšpusi kā spoguli, ir redzējis apgriezta attēla piemēru. Tiek teikts, ka plaknes spoguļi rada vertikālus attēlus, taču tas ir maldinošs vai vismaz nepilnīgs notiekošā apraksts, jo tas attiecas tikai uz y asi vai vertikālo asi.
Ja paskatās spogulī, galvas augšdaļa ir aiz un virs acīm, salīdzinot ar spoguli, un attiecīgi attēla acis ir tuvāk un zemāk attiecībā pret spoguli (un jūs) nekā aizmugurē attēla galva. Līnijas, kas savieno šos punktus, skatoties no sāniem, ir vienāda garuma, bet telpā atšķirīgi (bet simetriski) orientētas. Tādējādi attēlsirapgriezts - bet pa x asi!
- Vēl viens iemesls, kāpēc attēlus horizontāli var pagriezt ar plakaniem spoguļiem, ir viegli nepamanāms vai vismaz grūtāk izskaidrojams, ir vairāk bioloģisks nekā fizisks: Skatoties spogulī, jūs redzat būtni, kas kopumā ir divpusēji simetriska (tas ir, vertikāli var sadalīt vienādās labās un kreisās pusēs) lidmašīna). Ja cilvēkiem būtu ieradums pagriezt galvu uz sāniem, lai ieskatītos spoguļos, šī spoguļu īpašība, iespējams, būtu stingrāk iesakņojusies ikdienas cilvēka prātā.
Šarnīrveida plaknes spoguļi
Starp neskaitāmajiem plaknes spoguļu piemēriem zinātniskajā, rūpnieciskajā un mājsaimniecības vajadzībām ir plakanie spoguļi ar eņģēm. Tie ir labs veids, kā demonstrēt tiešos, bet bieži vien grūti pārvēršamos pieredzē likumus, kas regulē plaknes spoguļus no ģeometrijas viedokļa.
Ja jums ir iespēja, mēģiniet iestatīt trīs spoguļu bloku (iespējams, jums nav eņģu, bet tas nav šķērslis) orientēts abpusējos 60 grādu leņķos, kas no augšas izskatās kā velosipēda ritenis ar trim vienādi izvietotiem spieķi. Ja jums ir transportieris, gaismas avots un daži mazāki spoguļi, varat veikt un pārbaudīt prognozes par refleksijām, kuras jūs veicat, izmantojot pamata ģeometriju, kā aprakstīts iepriekš.