Značilnosti ravninskih ogledal

Kako bi se odzvali, če bi vas prosili za opis značilnosti slik, ki jih tvorijo ravninska ogledala? Najprej morate biti prepričani, da razumete terminologijo v igri. Je "letalsko ogledalo" nekaj, s čimer preverjate svoj videz med transkontinentalnim letom ali je kaj bolj vsakdanjega?

Aravninsko ogledaloje takšno ogledalo, ki ste ga verjetno najbolj vajeni, če pa so socialni mediji kakršen koli znak, so "selfiji" v veliki meri nadomestili dejanska ogledala v začetku 21. stoletja. Idealno je, da je ravno zrcalo sestavljeno iz popolnoma ravne površine brez popačenj in odbije 100 odstotkov svetlobe, ki ga (vpadna svetloba) odbije nazaj pod predvidljivim kotom.

Čeprav nobeno ogledalo ni "popolno", je o idealnih entitetah v fiziki zabavno govoriti. Med učenjem ravnih ogledal boste spoznali splošno znanost o optiki in a občutek enega od mnogih načinov, kako vas lahko oči zavedejo pri opravljanju njihovega dela natančno po načrtih.

Kljub temu, da je svetloba skoraj ves čas skorajda vselej, je težko pravilno opisati entiteto, tako kot marsikaj v fiziki. To lahko cenite tako, da preprosto pogledate, kako je svetloba zastopana ne le v znanstvenih besedilih, temveč tudi v umetnosti. Ali je svetloba sestavljena iz delcev ali je sestavljena iz valov? So valovi usmerjeni v določeno smer?

V vsakem primeru lahko svetlobo, ki je vidna človeku, označimo z valovno dolžino λ med približno440 in 700 milijardink metra​ (10^–9 m ali nm). Ker je svetlobna hitrostcje konstantna pri približno 3 × 10⁸ m / s v vakuumu lahko določite frekvenco katerega koli vira svetlobeνod njegove valovne dolžine:νλ = c​.

Ko razpravljamo o ogledalih, je primerno, da svetlobe ne predstavljamo kot valovne fronte (kot bi videli, da se po vrženju velike skale v prej mirno jezero oddaja navzven), temveč kot žarke. Tudi žarke, ki prihajajo iz istega vira, in udarne sosednje dele ogledal lahko obravnavamo kot vzporedne. S to shemo je enostavno izračunati kote, ki sodelujejo pri težavah z ravnim zrcalom.

Ko svetlobni žarki udarijo po fizični površini, se njihova pot lahko spremeni na več načinov. Žarki se lahko odbijejo od površine, preidejo skozi njo ali pa kombinacijo obeh.

Ko se svetlobni žarki odbijejo od predmeta, se to imenujerefleksija, in ko gredo skozi to in se pri tem upognejo, se to imenujelom. Slednje je delovanje leč, medtem ko je pri ravninskih (in drugih) ogledalih edina skrb odsev.

Thezakon odsevanavaja, davpadni kot svetlobnih žarkov na ravninsko ogledalo je enak odbojnemu kotu,pri čemer sta oba izmerjena glede na črto, pravokotno na površino ogledala.

Ko ogledala in leče "obdelajo" svetlobne žarke, ki jih zadenejo, "ustvarijo" slike, ki jih dobesedno oblikujejo ti dejavniki: razdalja med predmetom in ogledalom (ali središčem leče) in oblika površine.

Leče po definiciji vključujejo več ukrivljenih površin, medtem kokonveksno(krivulja navzven) inkonkavno(navznoter ukrivljena) ogledala vsebujejo po eno; ravninska ogledala predstavljajo najenostavnejši scenarij vsega, kar je tukaj omenjeno.

Če je oblikovana slika na isti strani kot odbojni ali lomljeni svetlobni žarki, je aresnična podoba. To pomeni, da bi bila za ogledala resnična slika na isti strani kot oseba, ki jo gleda (za leče, bi bila na drugi strani, saj se svetloba v tem lomi in ne odbija nastavitev). Kličejo se slike, ki se pojavijo za ogledalom (ali pred objektivom)navidezne slike​.

Kako lahko slika tvori "za ogledalom"? Navsezadnje tam morda ni nič drugega kot trden beton na stotine kilometrov... v redu, ne kilometrov, ampak stena je lahko zelo debela. Toda za trenutek pomislite: Ko se pogledate v ogledalo, kje točno "oseba" viditese pojavijoda se ogledujete nazaj od?

Kot kažejo rezultati zgoraj predlagane vaje, se zdi, da je slika za ogledalom, v resnici pa ni. To je torej navidezna slika. Kje točno in kako je ta slika "najdena"?

Če od zgoraj narišete diagram, ki prikazuje te situacije, lahko določite lokacijo slike v katerem koli scenariju ravnega zrcala z uporabo zakona odboja. Če na primer opazovalec stoji 3 m od ogledala pod kotom 45 stopinj, bo njegova podoba našla ravno nasproti nje na drugi strani ogledala. Toda kako daleč?

UporabiPitagorov izrekda bi to ugotovili. 3-metrska razdalja med opazovalcem in ogledalom je pravokoten trikotnik s hipotenuzo 3 in enakimi stranicamistako, da

To je pravokotna razdalja med opazovalcem in ogledalom, zato je slika dvakrat večja od razdalje opazovalca ali 4,24 m.

Poleg tega, da se slike delijo na "resnične" in "navidezne", so lahko tudipokoncialiobrnjeno.Kdor je kdaj uporabil notranjost žlice kot ogledalo, je videl primer obrnjene slike. Ravna ogledala naj bi ustvarjala pokončne slike, vendar je to zavajajoč ali vsaj nepopoln opis dogajanja, ker velja le za os y ali navpično os.

Če se pogledate v ogledalo, je vrh glave v ozadju in nad očmi v primerjavi z ogledalom, in skladno s tem so oči slike bližje in nižje glede na ogledalo (in vas) kot zadnji del slike glava slike. Linije, ki povezujejo te točke, so gledano s strani enake dolžine, vendar so različno (vendar simetrično) usmerjene v prostoru. Tako slikajeobrnjeno - ampak vzdolž osi x!

• Drug razlog, da je "obračanje" slik v vodoravni smeri z ravnimi ogledali enostavno zgrešiti ali vsaj težje razložiti, je bolj biološki kot fizični: Ko se pogledate v ogledalo, vidite bitje, ki je na splošno dvostransko simetrično (to pomeni, da ga lahko z navpičnico razdelimo na enako desno in levo polovico letalo). Če bi imeli ljudje navado obrniti glavo postrani, da bi se pogledali v ogledala, bi bila ta lastnost ogledal verjetno bolj trdno vpeta v misli vsakodnevnega človeka.

Med neštetimi primeri ravnih ogledal v znanstveni, industrijski in gospodinjski uporabi so tečajna ravninska ogledala. Ti predstavljajo dober način za prikaz neposrednih, a pogosto težko prevedljivih v izkušnje zakonov, ki urejajo ravninska ogledala z vidika geometrije.

Če imate priložnost, poskusite nastaviti niz treh ogledal (tečajev morda nimate, vendar to ni ovira) usmerjena pod medsebojnimi koti 60 stopinj, kar bi od zgoraj izgledalo kot kolesarsko kolo s tremi enako razmaknjenimi napere. Če imate kotomer, vir svetlobe in nekaj manjših ogledal, lahko z uporabo osnovne geometrije, kot je opisano zgoraj, naredite in preizkusite napovedi o odsevih, ki jih "naredite".