Что такое плоское зеркало
Оптика. Плоское зеркало.
Плоское зеркало – это зеркало, отражающая поверхность которого является плоскостью. Кроме плоских зеркал существуют так же вогнутые и выпуклые.
Плоское зеркало позволяют наблюдать объекты, размещенные перед ним, причём данные объекты кажутся помещенными за зеркальной плоскостью. Для них характерно отражать излучения без искажений и формировать изображение, приближенное к подлинному.
Если свет, рассеянный поверхностями произвольных объектов, падает на плоское зеркало, а после, отражаясь от него, попадает в глаз человека, то в зеркале видны изображения этих объектов. Перефразировав, получаем, что оптическое изображение – это картина, формирующаяся в результате прохождения через оптическую систему световых лучей, распространяющихся от объекта, и воссоздающая его очертания и элементы.
Изображение S’ обозначают как действительное, когда в точке S’ пересекаются сами отражённые (преломлённые) лучи пучка. Действительное изображение не получится созерцать непосредственно, можно рассматривать его проекцию, разместив рассеивающие экраны.
Действительное изображение генерируют такие устройства, как объектив кинопроектора, либо фотоаппарата, собирающая линза.
Изображение S’ обозначают как мнимое, когда в ней пересекаются не сами отражённые (преломлённые) лучи, а их продление. Световая энергия в эту точку не идет. Мнимое изображение получится созерцать глазом.
При этом со всякой точкой объекта согласуется исходящий из оптической системы пучок лучей, которые, при продлении их обратно прямыми линиями, встречаются в одной точке. Формируется иллюзия, что пучок следует собственно оттуда.
Мнимое изображение генерируют такие устройства, как бинокль, микроскоп, отрицательная либо положительная линза, лупа, а также плоское зеркало. Плоское зеркало формирует такое мнимое изображение. Причем оно размещено симметрично относительно зеркала и объекта.
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.
Плоское зеркало
С плоским зеркалом мы сталкиваемся очень часто — когда причесываемся или бреемся, когда управляем автомобилем. Чистое оконное стекло или поверхность пруда тоже вполне могут служить плоскими зеркалами. Рассмотрим изображения, получающиеся при этом.
Пусть пучок света от источника S падает на зеркало. Рассмотрим лучи SA и SB. После отражения от зеркала они кажутся нам исходящими из точки S’. То есть источник S нам кажется расположенным за зеркалом! Заметим также, что расстояния SO и S’O равны, а отрезок SS’ перпендикулярен зеркалу.
Итак, теоретическим путем мы выяснили, что изображения предметов в зеркале являются мнимыми (так как кажутся расположенными там, куда световые лучи на самом деле не проникают). Изображения находятся позади зеркала на таком же расстоянии от него, как и сами предметы. Кроме того, отрезок, соединяющий предмет и его изображение, перпендикулярен поверхности зеркала.
Проверим теперь эти выводы экспериментально. Положим на стол линейку, а поверх нее вертикально поставим стекло. Оно будет служить полупрозрачным зеркалом. Поместив перед ним свечу, мы увидим ее отражение. Оно будет казаться расположенным позади стекла. Однако, заглянув туда, мы никакого изображения не увидим. Следовательно, мы убедились, что изображение является мнимым.
Чтобы убедиться в правильности второго вывода, измерим по линейке расстояния от стекла до свечи и от стекла до изображения. Они окажутся равны. Подтвердить третий вывод тоже несложно: угольник с прямым углом нужно приложить к линейке.
Плоское зеркало
Всего получено оценок: 128.
Всего получено оценок: 128.
Плоское зеркало — это незаменимый предмет домашнего и рабочего обихода. Но такие зеркала также являются очень важными оптическими деталями, которые применяются в конструкциях фото- и киноаппаратов, телескопов, лазеров и других оптических приборах. Рассмотрим физические характеристики этого вида зеркал.
Что такое зеркало с точки зрения физики
Оптическим зеркалом называется тело, обладающее полированной поверхностью правильной формы, способной отражать световые лучи с соблюдением равенства углов падения и отражения, и образующее оптические изображения предметов (в том числе источников света).
Рис. 1. Примеры различных зеркал.
Различают зеркала трех видов — плоские, выпуклые и вогнутые. Качество зеркала тем выше, чем ближе его форма и гладкость поверхности к идеальной. Микронеровности (шероховатости) отражающих поверхностей должны быть малы по сравнению с длиной падающей световой волны.
Основным свойством плоских зеркал является их способность отражать свет без каких-либо искажений и воспроизводить натуральные изображения, и размеры предметов.
История изготовления зеркал насчитывает много веков. Изначально их делали из металлов: серебра, меди, бронзы. Позднее, в XIII веке, появилась технология стеклянных зеркал, которые стали покрывать тонким слоем олова. В настоящее время эта технология усовершенствована с помощью использования высококачественных видов стекла и напыления (нанесения) разных отражающих металлов (серебра, алюминия и др.).
Как возникает изображение в плоском зеркале
Оптическое изображение — это визуализация (картинка), которая получается после прохождения световых лучей через оптическую систему от объекта.
Рис. 2. Мнимое изображение от точечного источника в плоском зеркале.
Представим себе точечный источник света S (свечу или маленькую светодиодную лампочку), стоящий перед зеркалом. Рассмотрим три луча, падающих на зеркало: SA, SB, и SC. С помощью закона отражения света можно построить отраженные лучи AA1, BB1 и СС1. Эти лучи будут расходящимися. Если продолжить эти лучи в противоположном направлении, то они пересекутся в одной точке S1, расположенной за зеркалом. Как будто эти лучи вышли из точки S1, хотя, на самом деле, источника света в этой точке нет. В связи с этим точка S1 называется мнимым (кажущимся) изображением точки S.
Действительное изображение получается, когда после всех преломлений и отражений световые лучи, вышедшие из одной точки объекта, собираются в одну точку. Действительное изображение создают оптические приборы (фотоаппараты, кинопроекторы), в которых применяются собирающие линзы.
Наряду с плоским зеркалом мнимое изображение получается с помощью биноклей и микроскопов.
Какой размер у изображения в плоском зеркале?
Ответ на этот вопрос дает простой эксперимент. Если взять кусок плоского, гладкого стекла, и установить его вертикально, то получится зеркало, через которое можно будет наблюдать предметы за ним, так как часть света будет проходить сквозь стекло, а часть отражаться.
Рис. 3. Размер мнимого изображения в плоском зеркале.
Перед стеклом ставится зажженная свеча. В стекле появляется ее изображение. За стеклом, где мы наблюдаем изображение, ставится еще одна, точно такая же, но незажженная свеча. Если эту свечу поместить в точку, где находится изображение, то она окажется как будто зажженной. Следовательно, реальная, потушенная свеча попала точно на место мнимого изображения.
Измерив два расстояния до стекла — от свечи и от ее изображения, мы убедимся, что они равны. Поскольку размеры свеч равны друг другу, то это означает, что размер изображения в плоском зеркале равен размеру исходного предмета.
Следовательно, при отражении не происходит ни уменьшения, ни увеличения плоским зеркалом размеров объектов.
Посмотрите на себя в обычное, домашнее зеркало. Помахав себе правой рукой, вы увидите, что ваше отражение машет левой рукой. Мало того — ваше правое ухо в зеркале стало “левым” и т.д. При этом в вертикальном направлении отражение все оставило на своих местах. Таким образом, в зеркале мы видим не точную копию предмета, а его зеркально-симметричное отражение.
Что мы узнали?
Итак, мы узнали, что зеркала бывают плоскими, выпуклыми и вогнутыми. Плоское зеркало отражает падающий свет практически без искажений и формирует изображения предметов, не отличающиеся от исходных. Мнимое изображение в зеркале располагается симметрично относительно зеркальной поверхности.
Плоское зеркало: формирование и построение изображения, рассеяние света
Плоские зеркала — это плоские поверхности, отражающие световые лучи. Их обычно изготавливают из металла или стекла и покрывают дополнительным слоем алюминия или серебра.
Почему зеркала так хорошо отражают свет?
Рис. 1. Отражение света от поверхности плоского зеркала
Поверхность зеркала почти идеально плоская (рис. 1); параллельные лучи света, падающие на нее, отражаются точно так, что они остаются параллельными. В результате мы можем видеть в зеркале изображение, которое удивительно точно воспроизводит каждую деталь объекта.
Интересный факт! В древние времена гладкая поверхность достигалась путем полировки металла — так делали, например, в Древнем Египте, Китае и Римской империи.
Позже поверхность стекла стали покрывать тонким слоем серебра или другого металла. Сегодня лучшие зеркала получаются путем напыления очень тонкого слоя металла (толщиной в несколько или около десятка атомов), обычно алюминия.
Формирование изображения в плоском зеркале
Когда вы смотрите на свое отражение в зеркале, у вас может сложиться впечатление, что с другой стороны на вас смотрит ваша точная копия (пример на рисунке 2).
Более того, эта «копия» находится по другую сторону зеркала на том же расстоянии, что и вы, и повторяет все ваши жесты. Изображение и объект, который вы наблюдаете в зеркале — симметричны друг относительно друга.
Изображение, получаемое в плоском зеркале, как говорят физики, прямое. Оно также равно объекту по размеру, т.е. оно не увеличивается и не уменьшается по отношению к объекту. Это не всегда так — в зеркалах, которые не являются плоскими, получаемое изображение может быть перевернутым, увеличенным или уменьшенным по отношению к объекту.
Построение изображения в плоском зеркале
Чтобы построить изображение точки в плоском зеркале, необходимо использовать как минимум два луча света, исходящих из точки, находящейся перед зеркалом.
Первый луч света, который перпендикулярен поверхности зеркала, отражается от зеркала и возвращается по тому же пути, по которому он пришел. Продляя его, вы сможете определить линию, на которой должно быть размещено изображение.
Однако, когда они попадают в глаз, создается впечатление, что оба луча исходят изнутри зеркала из какой-то точки с другой стороны.
Второй направляется под определенным углом к поверхности зеркала и, в соответствии с законом отражения света, отражается от него под тем углом, под которым падает. Отраженные лучи «расходятся». Однако, когда они достигают глаза, создается впечатление, что оба световых луча исходят изнутри зеркала из какой-то точки с другой стороны. Конечно, в реальности такой точки нет. Точка, о которой мы говорим, является видимым (мнимым) изображением точки, находящейся за зеркалом. Такое изображение создается в точке пересечения лучей, отраженных от зеркала. Это можно увидеть на рисунке 3 ниже:
Рис. 3. Иллюстрация изображения кажущегося пламени свечи
Видимое изображение формируется за зеркалом в точке, где пересекаются продолжения отраженных лучей. На самом деле лучи не покидают эту точку, но кажется, что они покидают ее. В результате наблюдатель видит в зеркале изображение точки именно в том месте, где пересекаются продолжения отраженных лучей — отсюда и впечатление, что он видит мир по ту сторону зеркала.
Аналогичным образом мы создаем изображения более сложных объектов. В случае с фигурами описанное выше построение следует повторить для каждой из их вершин. Закрепите полученные знания, проанализировав ход лучей на рисунке 4 ниже. Определите лучи, падающие на зеркало и отраженные от него, а также продолжение отраженных лучей.
Рис. 4. Построение изображения фигуры в плоском зеркале
Пример построения изображения.
В другом примере мы хотим нарисовать траекторию луча для плоского зеркала. Две точки A и B лежат немного смещенными перед зеркальной плоскостью. Чтобы построить траекторию луча света, мы можем нарисовать точки виртуального изображения следующим образом:
Затем вся процедура повторяется для точки B. Вы получите в итоге следующее изображение:
Здесь мы можем увидеть и подтвердить другие, важные свойства зеркальных изображений. В реальном мире точка A лежит слева от точки B. В зеркальном мире точка A′ также лежит слева от точки B′. Таким образом, зеркальное отображение не переворачивается. Однако в реальном мире точка B находится перед точкой A, а в зеркальном мире все наоборот: задняя и передняя части поменялись местами.
На основании написанного выше подведем итог:
« Изображение объекта в плоском зеркале является мнимым, прямым, по размерам равным объекту и находится на таком же расстоянии за зеркалом, на котором расположен объект перед зеркалом. »
Учебник, Физика, 8 класс. Л.А. Исаченкова, Ю.Д. Лещинский, В.В. Дорофейчик
Какого размера должно быть зеркало, для того, чтобы полностью увидеть себя в нём?
Иногда хочется полностью увидеть себя в зеркале. Для этого свет, исходящий от ног или волос, должен попасть в глаза после отражения в зеркале.
Поскольку, согласно закона отражения света, угол падения и угол отражения равны, из этого следует, что размер зеркала должен быть равен половине расстояния от стопы до глаза, плюс половину расстояния от глаза до волос. Поэтому, если вы хотите видеть себя полностью, зеркало должно быть не менее половины размера человека.
Применение плоских зеркал
Плоские зеркала нашли широкое применение как в повседневной жизни, так и во многих устройствах. Каждый из нас смотрится в зеркало хотя бы раз в день, а девушки и женщины любуются собою по много раз на дню.
Например, зеркало заднего вида в вашем автомобиле повышает безопасность вождения. Это позволяет нам правильно оценить расстояние позади нашего автомобиля до других участников дорожного движения. Следует отметить, однако, что выпуклые зеркала часто играют роль зеркала заднего вида, но их назначение такое же.
В приборах обычно используются плоские зеркала для изменения направления световых лучей. Ян Гевелий изобрел перископ, важным компонентом которого является система плоских зеркал.
Перископ в его первоначальном варианте использовал расположение зеркал, которое позволяло формировать в наших глазах изображения объектов, находящихся за препятствиями. Сам перископ нашел, например, применение в подводных лодках, ведь с их помощью из под воды можно видеть, что происходит над поверхностью воды.
Интересный факт! Общее название одного из типов фотоаппаратов — «зеркалка» — относится к плоскому зеркалу, которое является неотъемлемой частью его конструкции.
Рассеяние света
То, что вы можете видеть изображение в зеркале, объясняется тем, как свет отражается от его поверхности. Большая часть отраженных лучей достигает нашего глаза, где на сетчатке формируется перевернутое изображение объекта. Но что произойдет, если поверхность зеркала будет шероховатой? В такой ситуации будет происходить рассеяние света (смотрите рисунок 7 ниже).
Рис. 7. Поверхность предметов, на которых рассеивается свет, шероховатая
Отраженные лучи из-за неровности зеркальной плоскости, согласно закону отражения света, шли бы в совершенно разных направлениях, не достигая нашего глаза вообще или достигая лишь частично. В этом случае изображение объекта будет невидимым или размытым. Другими словами, направления отраженных лучей перестают быть параллельными и становятся случайными.
Рассеяние света также происходит, когда луч проходит через область, где есть, например, частицы пыли или капли воды (туман). Стоит знать, что свет также рассеивается на атомах и молекулах газов, составляющих атмосферу Земли. Однако в случае рассеяния света в атмосфере Земли эффект более интересен — наиболее сильно рассеиваются синие лучи, отсюда и синий цвет неба. Во время заката свет солнца сильно рассеивается, поэтому до наших глаз доходит в основном красный и оранжевый свет — вот почему заходящее солнце имеет красно-оранжевый цвет.