что такое кривое зеркало физика
Зеркало
Обычное плоское зеркало, которое висит в каждой квартире, с точки зрения физики является простейшим оптическим устройством, способным воспроизводить изображения предметов. Изображение создается лучами света, отраженными от зеркальной поверхности. Иначе говоря, свет, попадая на зеркало, не проходит внутрь него, а отражается и уходит в другую сторону.
Давным-давно стало известно, что свет распространяется по прямой линии, если ему ничего не встречается на пути. А вот если по дороге попадется зеркало, то свет упадет на него под углом к поверхности. Угол этот принято отсчитывать от перпендикуляра к поверхности в точке падения луча. Тогда оказывается, что угол падения 0а (фита) равен углу отражения 02. Это закон отражения света.
Благодаря этому закону мы, глядя в зеркало на предмет (источник света), видим неискаженное его изображение.
Совсем другие изображения получаются в кривых зеркалах, где лучи уже не будут отражаться параллельно друг другу. Но и им нашлось применение. Огромное вогнутое зеркало телескопа-рефлектора позволяет сфокусировать свет далеких звезд. Выгнутое зеркало заднего вида в автомобиле расширяет обзор водителю. Кривые зеркала в комнате смеха превращают человека в карикатуру на самого себя.
Закону отражения подчиняется не только свет. Радиоволны, рентгеновские лучи, как, впрочем, и любые электромагнитные волны, ведут себя так же. Именно потому огромные радиоантенны и спутниковые телевизионные антенны имеют вогнутую форму. Это делается для того, чтобы фокусировать сигнал падающих на антенну волн.
Что такое кривое зеркало физика
ОТРАЖЕНИЕ В ЛОЖКЕ
Зеркала в комнате смеха создают очень забавные отражения. Такой эффект создается с помощью искривленных зеркал.
Теперь переверни ложку горизонтально. Как изменилось при этом изображение?
Опять держи ложку вертикально, но переверни так, чтобы смотреться в вогнутую сторону ложки. Как же теперь-выглядит твое отражение? Оно перевернуто? Изменились ли твои черты?
Теперь опять переверни ложку горизонтально. Как это повлияло на изображение? Медленно поднеси ложку ближе к глазам. Перевернулось ли изображение вверх ногами, или все осталось по-прежнему?
Искажение отражения вызвано тем, что зеркальная поверхность искривлена.
Когда параллельные лучи падают на искривленную поверхность, то они отражаются под немного разными углами. Это расхождение и схождение лучей и заставляет отражение выглядеть так забавно.
КРИВОЕ ЗЕРКАЛО ИЗ ОБЕРТКИ
В наши дни все чаще обертки делают из тонкой пластиковой пленки. Некоторые из них, особенно подарочные, имеют посеребренную отражающую поверхность. Наверняка ты получал подарок, обернутый в такую упаковочную пленку. Если да, то интересно, что ты сделал с зеркальной оберткой? Надеемся, что ты сохранил ее для очередного опыта.
Вырежи из посеребренной пленки прямоугольник такого же размера, как и карточка. С помощью клеевого карандаша аккуратно приклей пленку к карточке: сначала сложи их и потихоньку, от середины к краям, пригладь пленку, чтобы избавиться от пузырей воздуха. Подожди, пока клей высохнет.
Теперь посмотри на посеребренную карточку. Ты видишь в ней свое отражение? Хорошее зеркало получилось?
Теперь попробуй изогнуть «зеркало». Держа карточку за края, выгни ее так, чтобы она образовала выпуклое зеркало. При этом центральная часть карточки должна смотреть на тебя. Теперь сдвинь этот изгиб ближе к краю карточки. Как при этом изменилось твое отражение? Что получится, если изменить угол изгиба «зеркала»?
Теперь сделай из карточки вогнутое зеркало. Можешь ли ты определить расстояние, на котором твое отражение переворачивается вверх ногами?
Хорошее зеркало обычно имеет очень ровную посеребренную поверхность. Например, стекло с обратной стороны покрыто серебряной краской (точнее, ртутной, так называемой амальгамой). Упаковочная пленка, конечно, не такое хорошее зеркало. Несмотря на то, что она покрыта серебристой краской, она не настолько ровна. Маленькие выпуклости и вогнутости на пленке сильно ухудшают ее отражающие свойства.
ПРОЗРАЧНОЕ ЗЕРКАЛО
Включи поярче свет в своей комнате. Возьми в руки серебристую оберточную упаковочную пленку и туго натяни ее. Держи ее на вытянутых руках и посмотри на свое изображение.
Теперь поднеси пленку ближе к своему лицу, так, чтобы она касалась твоего носа. Видишь ли ты сквозь нее то, что находится в комнате?
Теперь попроси приятеля посмотреть на твое лицо за пленкой. Строй рожицы и попроси своего друга догадаться, что ты делаешь. Несмотря на то, что твой приятель не будет видеть, что происходит, ты-то все видишь! Конечно, изображение будет смутным, но все равно видимым!
Для того, чтобы увеличить эффект одностороннего пропускания света, объект по одну сторону стекла должен быть ярко освещен, а по другую сторону света должно быть гораздо меньше.
Источник: Майкл ди Специо «Занимательные опыты»
Что такое кривое зеркало физика
Вследствие закона отражения света мнимое изображение предмета располагается симметрично относительно зеркальной поверхности. Размер изображения равен размеру самого предмета.
Следует иметь в виду, что отраженные лучи пересекаются приблизительно в одной точке только в том случае, если падающий параллельный пучок был достаточно узким (так называемый параксиальный пучок ).
Главный фокус выпуклого зеркала является мнимым. Если на выпуклое зеркало падает пучок лучей, параллельных главной оптической оси, то после отражения в фокусе пересекутся не сами лучи, а их продолжения (рис 3.2.3).
Фокусным расстояниям сферических зеркал приписывается определенный знак: для вогнутого зеркала 
для выпуклого 
где – радиус кривизны зеркала.
Изображение какой-либо точки предмета в сферическом зеркале можно построить с помощью любой пары стандартных лучей:
Положение изображения и его размер можно также определить с помощью формулы сферического зеркала :
|
Для случая, изображенного на рис 3.2.4, имеем:
(зеркало вогнутое); (действительный предмет).
По формуле сферического зеркала получаем: 
следовательно, изображение действительное.
Если бы на месте вогнутого зеркала стояло выпуклое зеркало с тем же по модулю фокусным расстоянием, мы получили бы следующий результат:
Величине ‘ удобно приписывать определенный знак в зависимости от того, является изображение прямым () или перевернутым (). Величина всегда считается положительной. При таком определении линейное увеличение сферического зеркала выражается формулой, которую можно легко получить из рис 3.2.4:
|
В первом из рассмотренных выше примеров 
– следовательно, изображение перевернутое, уменьшенное в 2 раза. Во втором примере 
– изображение прямое, уменьшенное в 4 раза.
Что такое кривое зеркало физика
УМНОЖАЕМ
С помощью двух зеркал ты хотел создать своего двойника, не вывернутого зеркально. Что же, ты этого добился… и даже вдвойне. Ведь ты увидел уже не одно, а сразу два «кажущихся» изображения!
Имея два зеркала, можно много натворить чудес в этом же роде!
Если, например, поставить их под прямым углом и в этот угол положить два яблока, ты увидишь восемь яблок. Вот это богатство! Но не спеши радоваться: съедобными все равно останутся только два, остальные шесть мнимые».
Можно поставить зеркала одно против другого, а между ними зажечь свечу. В каждом из зеркал будет отражаться сама свеча, и ее отражение, и отражение отражения… Свечи выстроятся бесконечной вереницей, уходящей в обе стороны.
Ближайшие к середине будут гореть ярко, а чем дальше, тем все слабее, слабее… Это потому, что какая-то часть света поглощается зеркалами.
НЕВЕСОМОСТЬ В ЗЕРКАЛЕ
Есть у тебя зеркальный шкаф? Это все, что нужно для полета! Правда, тоже не настоящего, а мнимого, как и все зеркальные «чудеса».
Стань так, чтобы половина твоего тела была спрятана за шкафом, а другая половина выступала из-за него. Товарищ, который будет стоять перед тобой, легко найдет такое место, с которого он увидит тебя как бы целиком.
Подними руку — товарищу покажется, что ты поднял обе. Но это еще не фокус. А вот если ты ногу поднимешь, товарищ увидит тебя висящим в воздухе!
Жаль, что ты сам не можешь взглянуть на себя «в состоянии невесомости». Придется поменяться с товарищем местами, чтобы увидеть это диво.
«ПРЯМОЕ» ЗЕРКАЛО
В зеркале ты видишь себя не совсем так, как видят тебя другие.
В самом деле, если ты зачесываешь волосы на одну сторону, в зеркале они будут зачесаны на другую. Есть на лице родинки, они тоже окажутся не с той стороны. Если все это перевернуть зеркально, лицо покажется другим, незнакомым.
Как бы все-таки увидеть себя таким, каким видят окружающие?
Зеркало все переворачивает наоборот…
Ну что же, давай его перехитрим! Подсунем ему изображение, уже перевернутое, уже зеркальное. Пускай перевернет еще раз наоборот, и все станет на свое место!
Как это сделать?
Да с помощью второго зеркала!
Встань перед стенным зеркалом и возьми еще одно, ручное. Держи его под острым углом к стенному. Ты перехитришь оба зеркала: в обоих появится твое «правое» изображение. Это легко проверить с помощью шрифта. Поднести к лицу книжку с крупной надписью на обложке. В обоих зеркалах надпись будет читаться правильно, слева направо!
А теперь попробуй потяни себя за чуб. Уверен, что это удастся не сразу. Изображение в зеркале на этот раз совершенно правильное, не вывернутое справа налево. Именно поэтому ты и будешь ошибаться. Ты ведь привык видеть в зеркале зеркальное изображение!
Бывают, однако, трехстворчатые зеркала, так называемые трельяжи. В них тоже можно увидеть себя «со стороны».
«КРИВОЕ» ЗЕРКАЛО
До сих пор речь шла о «честных» зеркалах. Они показывали мир таким, каков он есть. Ну, разве что вывернутым справа налево.
Но бывают зеркала-дразнилки, кривые зеркала. Во многих парках культуры и отдыха есть такой аттракцион — «комната смеха». Там каждый желающий может увидеть себя то коротким и круглым, как кочан капусты, то длинным и тонким, как морковка, то похожим на проросшую луковицу: почти без ног и с раздутым животом, из которого, словно стрелка, тянется вверх узенькая грудь и уродливо вытянутая голова на тончайшей шее!
«Комната смеха» есть не везде, но зеркала-дразнилки окружают нас и в жизни!
Ты, верно, не раз любовался своим отражением в стеклянном шарике с новогодней елки. Или в никелированном металлическом чайнике, кофейнике, самоваре. Все эти изображения очень забавно искажены и при этом все они уменьшены. Это потому, что «зеркала» выпуклые.
На руле велосипеда, мотоцикла, у кабины водителя автобуса тоже прикрепляют выпуклые зеркала. Они дают не искаженное, но несколько уменьшенное изображение дороги позади, а в автобусах — еще и задней двери. Прямые зеркала тут не годятся: в них видно слишком мало. А выпуклое зеркало, даже маленькое, вмещает в себя большую картину.
Бывают иногда и вогнутые зеркала. Ими пользуются для бритья. Если близко подойти к такому зеркалу, увидишь свое лицо сильно увеличенным. В прожекторе тоже применено вогнутое зеркало. Это оно собирает лучи от лампы в параллельный пучок.
Источник: «Здравствуй физика» Л.Гальперштейн
Зеркала и изображение в плоском зеркале:
Каждый день по нескольку раз вы смотрите в зеркало и видите в нем свое изображение (рис. 237). Попробуем ответить на ряд вопросов. Где и на каком расстоянии от зеркала находится изображение? Каковы его размеры по сравнению с размерами самого предмета? Как образуется изображение?
Проведем опыт. На столе расположим вертикально стеклянную пластинку и зажженную свечу 1, как показано на рисунке 238.
Стеклянная пластинка будет выполнять роль плоского зеркала. В стекле хорошо видно изображение свечи. Заглянув за пластинку, мы, конечно же, не обнаружим этой свечи.
Такую же по размерам, но незажженную свечу 2 будем перемещать с другой стороны пластинки до тех пор, пока она не совместится с изображением (не будет казаться зажженной). По линейке определим расстояние 
от пластинки до свечи 1 и 
— до ее изображения, т. е. свечи 2. Сравнив расстояния до обеих свечей, мы убедимся, что 
Так как свеча 2 совместилась с изображением но высоте, то можно сделать вывод, что размеры изображения равны размерам предмета.
Продолжим опыт. Передвинем свечу 1 ближе к стеклянной пластинке. Ее изображение тоже приблизится, причем ровно на столько же, в чем легко убедиться с помощью линейки.
Положение изображения не изменится, если вместо стеклянной пластинки использовать плоское зеркало.
Из проведенных опытов следует, что в плоском зеркале глаз видит изображение таких же размеров, что и предмет, и на таком же расстоянии за зеркалом. Но что означает: «Глаз видит изображение»? Как глаз определяет местоположение предмета или его изображения? 
Рассмотрим лучи 1 и 2, попадающие в глаз (рис. 239, а). Эти лучи идут от светящейся точки S. А если лучи попадут в глаз не от самой светящейся точки, а отразившись от зеркала (рис. 239, б)? Глазу безразлично, как эти лучи идут до того момента, как попадают в него. Он будет фиксировать положение источника лучей (точки S) на пересечении продолжений попадающих в него лучей — в точке S’. Глаз увидит, что светящаяся точка находится именно там. Это мнимое изображение светящейся точки S, от которой в глаз попадают лучи 1 и 2.
Значит, глаз видит и сам предмет (светящуюся точку), и его мнимое изображение только тогда, когда в него попадают лучи, идущие от предмета непосредственно или после отражения от зеркала и несущие световую энергию. Если таких лучей нет, то и изображение в глазу не создается.
Поясним еще раз, почему изображение S’ в плоском зеркале называют мнимым. Мы можем увидеть это изображение. Но если мы поместим в точку S’ устройства, чувствительные к световой энергии (фотопленку или просто белый экран), то ничего там не обнаружим. В эту точку энергия света не поступает.
Построим теперь изображение протяженного предмета (пламени свечи) в плоском зеркале.
Найдем изображение двух крайних точек А и В.
Для построения изображения каждой точки можно использовать два любых луча (рис. 240).
Пусть луч 1 падает на зеркало в точку О перпендикулярно плоскости зеркала 
Отраженный луч 
пойдет вдоль падающего, но в обратном направлении 
Луч 2 падает под углом 
и отражается под таким же углом 
Из рисунка 240 видно, что отраженные лучи 
и 2′ не пересекаются. Пересекаются в точке А’ их продолжения. Поэтому точка А’ и есть изображение точки А, причем, как вы уже догадались, мнимое изображение. За зеркало не попадают световые лучи, а значит, и световой энергии в точке А’ нет. Нетрудно доказать (сделайте это сами), что треугольники АСО и А’СО равны. Тогда АО = ОА’. Аналогично строится изображение точки В.
Итак, из опыта и построения следует: изображение предмета в плоском зеркале является мнимым, прямым, по размерам равным предмету и находится на таком же расстоянии за зеркалом, на котором расположен предмет перед зеркалом.
Для любознательных:
Важную роль играют зеркала, отражающие поверхности которых являются кривыми: вогнутыми (рис. 241) или выпуклыми (рис. 242). Если зеркало вогнутое, оно может параллельно падающие лучи после отражения собрать в одну точку, т. е. сконцентрировать световую энергию. Выпуклое зеркало, наоборот, после отражения дает расходящийся пучок света.
Зеркала применяются в различных сферах жизнедеятельности человека: в быту, медицине (рис. 243), транспорте, для оформления помещений и т. д.
Для любознательных:
Выпуклые зеркала используются в автомобилях (рис. 244), на станциях метро (рис. 245), на перекрестках улиц для обзора окрестности. Они обеспечивают гораздо более широкий обзор, чем плоские. Вогнутые зеркала используются там, где необходимо сконцентрировать световую энергию, например в зеркальном телескопе (рис. 246). С его помощью можно наблюдать даже неяркие далекие звезды. 
Главные выводы:
При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org
Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи
Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей
Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.
Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.