Зеркала и изображение в плоском зеркале в физике - виды, формулы и определения с примерами

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.

• Заказать решение задач по физике

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:

1. Световые лучи, падающие на зеркало, отражаются и за зеркало не попадают.
2. Изображением светящейся точки в плоском зеркале является точка пересечения продолжения лучей, отраженных от поверхности зеркала.
3. Плоское зеркало дает мнимое, прямое изображение предмета, равных с ним размеров и на таком же расстоянии, что и предмет, от зеркала.