Düzlem Aynaların Özellikleri

Düzlem aynaların oluşturduğu görüntülerin özelliklerini açıklamanız istense nasıl yanıt verirsiniz? İlk olarak, oyundaki terminolojiyi anladığınızdan emin olmalısınız. "Düz ayna" kıtalararası bir uçuş sırasında görünüşünüzü kontrol etmek için kullandığınız bir şey mi yoksa daha sıradan bir şey mi?

birdüzlem aynamuhtemelen en çok kullandığınız ayna türüdür, ancak sosyal medya herhangi bir gösterge olsa da, "selfie'ler" 21. yüzyılın başlarında büyük ölçüde gerçek aynaların yerini almaya geldi. İdeal olarak, bir düzlem ayna, bozulma olmayan mükemmel düz bir yüzeyden oluşur ve kendisine çarpan ışığın (gelen ışık) yüzde 100'ünü tahmin edilebilir bir açıyla geri yansıtır.

Hiçbir ayna "mükemmel" olmasa da, fizikteki ideal varlıklar hakkında konuşmak eğlencelidir. Düz aynalar hakkında bilgi edinme sürecinde, genel optik biliminin tadına varacaksınız ve İşlerini tam olarak tasarlandığı gibi yaparken gözlerinizin sizi kandırabileceği birçok yoldan biri olduğu duygusu.

Işık, çoğu zaman hemen her yerde olmasına rağmen, fizikteki pek çok şey gibi, doğru bir şekilde tanımlanması zor bir varlıktır. Bunu, ışığın yalnızca bilim metinlerinde değil sanatta da temsil edilme biçimlerine bakarak anlayabilirsiniz. Işık parçacıklardan mı oluşur yoksa dalgalardan mı oluşur? Dalgalar belirli bir yöne mi işaret ediyor?

Her halükarda, insanlar tarafından görülebilen ışık, yaklaşık olarak λ dalga boyuna sahip olarak tanımlanabilirMetrenin 440 ve 700 milyarda biri​ (10^–9 m veya nm). Işık hızından bericyaklaşık 3×10'da sabittir⁸ vakumda m/s, herhangi bir ışık kaynağının frekansını belirleyebilirsinizνdalga boyundan:νλ = c​.

Aynaları tartışırken, ışığı dalga cepheleri olarak değil (önceden sakin bir göle büyük bir kaya fırlattıktan sonra dışarıya doğru yayıldığını göreceğiniz gibi) değil, ışınlar olarak temsil etmek uygundur. Ayrıca, aynı kaynaktan gelen ve aynaların bitişik kısımlarına çarpan ışınlar paralel olarak ele alınabilir. Bu şema ile düzlem ayna problemlerinde yer alan açıları hesaplamak kolaydır.

Işık ışınları fiziksel bir yüzeye çarptığında, yolları çeşitli şekillerde değişebilir. Işınlar yüzeyden yansıyabilir, içinden geçebilir veya her ikisinin bir kombinasyonu olabilir.

Işık ışınları bir nesneden yansıdığında buna deniryansıma, ve içinden geçtiklerinde ve bu süreçte büküldüklerinde buna denir.refraksiyon. İkincisi merceklerin bir hareketidir, oysa düzlem (ve diğer) aynalarla ilgili tek endişe yansımadır.

yansıma yasasışunu belirtirDüz aynaya çarpan ışık ışınlarının gelme açısı yansıma açısına eşittir,her ikisi de aynanın yüzeyine dik bir çizgiye göre ölçülür.

Aynalar ve mercekler kendilerine çarpan ışık ışınlarını "işlediğinde", kelimenin tam anlamıyla şekiller "yaratırlar". bu faktörler: nesne ile ayna (veya mercek merkezi) arasındaki mesafe ve yüzeyin şekli.

Lensler tanım gereği birden fazla kavisli yüzey içerirken,dışbükey(dışa eğik) veiçbükey(içe eğik) aynaların her biri bir tane içerir; düzlem aynalar, burada bahsedilen her şeyin en basit senaryosunu temsil eder.

Oluşan görüntü, yansıyan veya kırılan ışık ışınlarıyla aynı taraftaysa,gerçek görüntü. Bu, aynalar için gerçek bir görüntünün, ona bakan bir kişiyle aynı tarafta olacağı anlamına gelir (çünkü mercekler, ışık bu aynaya yansımaktan çok kırıldığı için diğer tarafta olurdu. ayarı). Bir aynanın arkasında (veya bir merceğin önünde) görünen görüntülere denir.sanal görüntüler​.

Bir görüntü nasıl bir aynanın "arkasında" oluşabilir? Sonuçta, orada yüzlerce kilometre boyunca sağlam betondan başka bir şey olmayabilir... tamam, mil değil, ama duvar çok kalın olabilir. Ama bir an için düşünün: Bir aynaya baktığınızda, gördüğünüz "kişi" tam olarak nerededir?görünmekarkandan bakmak için mi?

Yukarıda önerilen alıştırmanın sonuçlarının ima ettiği gibi, görüntü aynanın arkasında gibi görünüyor, ama aslında değil. Bu nedenle sanal bir görüntüdür. Bu görüntü tam olarak nerede ve nasıl "bulunur"?

Bu durumları yukarıdan gösteren bir diyagram çizerseniz, yansıma yasasını kullanarak herhangi bir düzlem-ayna senaryosunda görüntünün konumunu hesaplayabilirsiniz. Örneğin, bir gözlemci bir aynadan 3 m uzaklıkta 45 derecelik bir açıyla duruyorsa, görüntüsü aynanın diğer tarafında tam karşısında bulunacaktır. Ama nereye kadar?

KullanPisagor teoremibunu belirlemek için. Gözlemci ile ayna arasındaki 3 metrelik mesafe, hipotenüsü 3 ve eşit kenarlı bir dik üçgendir.söyle ki

Bu, gözlemci ile ayna arasındaki dikey mesafedir, yani görüntü gözlemciden bu mesafenin iki katı veya 4.24 m'dir.

Görüntüler "gerçek" ve "sanal" olarak ikiye ayrılmanın yanı sıradikveyaters.Bir kaşığın içini ayna olarak kullanan herkes, ters çevrilmiş bir görüntü örneğini görmüştür. Düzlem aynaların dik görüntüler oluşturduğu söylenir, ancak bu, neler olup bittiğine dair yanıltıcı veya en azından eksik bir açıklamadır, çünkü yalnızca y ekseni veya dikey eksen için geçerlidir.

Aynaya baktığınızda başınızın üst kısmı aynaya göre gözünüzün arkasında ve üstündedir. buna paralel olarak, görüntünün gözleri aynaya (ve size) göre arkadan daha yakın ve daha aşağıdadır. resmin başı. Yandan bakıldığında bu noktaları birleştiren çizgiler aynı uzunluktadır, ancak uzayda farklı (ama simetrik olarak) yönlendirilmiştir. Böylece görüntüdır-dirters - ama x ekseni boyunca!

• Düzlem aynalar tarafından yatay bir yönde görüntülerin "çevrilmesinin" gözden kaçırılması kolay veya en azından açıklanması daha zor olan bir başka neden, fiziksel olmaktan çok biyolojiktir: Bir aynaya baktığınızda, genel olarak iki taraflı simetrik olan (yani dikey bir çizgiyle eşit sağ ve sol yarıya bölünebilen) bir varlık görüyorsunuz. uçak). İnsanlar aynalara bakmak için başlarını yana çevirme alışkanlığında olsaydı, aynaların bu özelliği muhtemelen sıradan insanın zihnine daha sağlam bir şekilde yerleşirdi.

Düzlem aynaların bilimsel, endüstriyel ve ev kullanımındaki sayısız örnekleri arasında menteşeli düzlem aynalar yer almaktadır. Bunlar, geometri perspektifinden düzlem aynaları yöneten basit, ancak deneyime dönüştürülmesi genellikle zor olan yasaları göstermenin iyi bir yolunu temsil eder.

Şansınız varsa, bir dizi üç ayna kurmayı deneyin (menteşeleriniz olmayabilir, ancak bu bir engel değildir) Yukarıdan bakıldığında üç eşit aralıklı bir bisiklet tekerleği gibi görünen karşılıklı 60 derecelik açılarla yönlendirilmiş konuşmacı. Bir açıölçeriniz, bir ışık kaynağınız ve bazı küçük aynalarınız varsa, yukarıda özetlendiği gibi temel geometriyi kullanarak "yaptığınız" yansımalar hakkında tahminler yapabilir ve bunları test edebilirsiniz.