Построение в зеркале. Построение изображения в зеркале — Гипермаркет знаний

Открытый урок. Физика

Учитель: Лакизо И.А.

Тема урока: Зеркала. Построение изображений в плоском зеркале

Цель урока : познакомиться с понятием «плоское зеркало»; с алгоритмом построения изображения в плоском зеркале; со свойствами изображения предмета в плоском зеркале; с применением плоских зеркал в быту, технике.

Задачи:
- обучающие:

сформировать понятия плоского зеркала и изображения в плоском зеркале, понятие мнимого изображения; изучить способы построения изображений в плоском зеркале при различных относительных положениях объекта и зеркала; научить устанавливать взаимосвязи в изучаемых явлениях; сформировать практические навыки по построению

- развивающие:

развивать умения делать выводы и обобщения, развивать глазомер, умение ориентировки в пространстве и во времени, развивать умение применять знания в конкретных ситуациях, включать детей в разрешение учебных проблемных ситуаций, развивать логическое мышление; развивать и поддерживать внимание учащихся через смену учебной деятельности

- воспитательные:

воспитывать познавательный интерес, положительную мотивацию к обучению, аккуратность при выполнении заданий.

Тип урока: комбинированный

Формы работы учащихся: устное решение практических задач, практическая работа с зеркалом, конспект, творческая работа учащихся (сообщения учащихся «Из истории зеркал» и «История калейдоскопа»)

Средства обучения: Зеркало, линейка, ластик, мультимедийный проектор, компьютер, презентация

Ход урока:

1. Актуализация опорных знаний.

Организационный момент

Виды опроса:

1. Компьютерный тест (4 чел.)

2. Фронтальный опрос

3. Обобщающий опрос (1 чел)

4. Работа у доски: построение(1 чел у доски)

Фронтальный опрос:

1. Оптика- это…

2. Источники света-…..

3. Источники света бывают- ….

4. Световой луч- …

5. Точечный источник- …

6. Отражение света – это..

7. Практически все поверхности отражают свет. Какие бывают отражения? Что же общее в этих двух видах отражения?

8. Подумайте и скажите, благодаря какому отражению мы с вами видим окружающие тела?

9. Назовите основные лучи и линии, применяемые для графического изображения отражения света.

10. Сформулируйте законы отражения света.

11. В ясный солнечный зимний день деревья дают на снегу чёткие тени, а в пасмурный день теней нет. Почему?

7. Задачи. (Решаем устно)

а) Угол падения равен 30 градусов. Чему равен угол отражения?

б) Угол падения луча равен 15градусов. Чему равен угол между падающим и отраженным лучами?

в) Угол падения увеличили на 10градусов. Как изменился угол между падающим и отраженным лучами?

г) Угол между падающим и отраженным лучами составляет 90градусов.

Под каким углом к зеркалу падает свет?

Д) Свет падает на поверхность раздела двух сред перпендикулярно. Чему равен угол падения и угол отражения света?

9. Определите, на каком рисунке (1 или 2) изображено диффузное отражение, а на каком – зеркальное отражение.

Обобщающий опрос: один учащийся у доски отвечает на вопросыодноклассников. Выставляется отметка.

Работа у доски:

• проверяется правильность построения тени и полутени.
• Проверяется правильность разгадывания кроссворда

Вопросы к кроссворду:

1) попадание небесного объекта в тень другого объекта

2) область пространства, куда свет не попадает от светового источника

3) явления, с помощью которого мы можем видеть предметы, которые сами не светятся

4) ученый, основатель геометрии, писавший о прямолинейном распространении света

5) наука (раздел физики) о природе и свойствах света

6) линия, вдоль которой распространяется энергия от источника света

7) свойство лучей, при котором падающий и отраженный луч могут меняться местами

2. Изучение нового материала

Какое ключевое слово мы получили? Зеркало.

Да, тема урока: Зеркало. Построение изображения в плоском зеркале. Записывается число и тема урока в тетрадь.

Сегодня мы с вами должны познакомиться с:

1. понятием «плоское зеркало»;

2. с алгоритмом построения изображения в плоском зеркале;

3. со свойствами изображения предмета в плоском зеркале;

4. с применением плоских зеркал в быту, технике

Вниманию учащихся предлагается три зеркала: с плоской поверхностью, с выпуклой поверхностью и вогнутой поверхностью. Вопрос: чем отличаются данные зеркала? Формируем понятие какие бывают зеркала

Сегодня более подробно будем говорить о плоских зеркалах.

Поговорим об истории создания зеркала. Заслушаем сообщение.

История создания зеркал.

Первые упоминания о зеркалах относятся к 1200 г. до н. э. 150 лет назад археологи обнаружили в одной из египетских гробниц небольшой металлический диск, покрытый толстым слоем ржавчины. Диск был укреплён на голове статуэтки молодой женщины. О его назначении терялись в догадках. Когда в лаборатории наждаком сняли толстый слой чёрного налёта, то на свет выглянула гладкая отполированная поверхность, в которой химик увидел своё отражение. Загадочный предмет оказался зеркалом. После исследования оказалось, что диск сделан из бронзы.

Бронзовое зеркало от сырости быстро темнеет, поэтому в древности пробовали делать серебряные зеркала. Но серебро от времени тоже темнеет. На Руси делали стальные зеркала и называли их «булатными». Но они быстро темнели и покрывались слоем ржавчины.

Поэтому встал вопрос о том, как предохранить металл от воздействия внешней среды: чем-нибудь прикрыть чем-то прозрачным.

Впервые стёкла начали изготовлять в 15 веке на итальянском острове Мурано, что недалеко от Венеции. Муранские мастера первыми научились варить прозрачное стекло. Они нашли способ, как из стеклянного пузыря сделать плоский лист. Теперь встал вопрос, как соединить металл и стекло: ведь стекло очень хрупкое. Для того, чтобы стекло не треснуло, надо нанести на него очень тонкую плёнку жидкого металла. Эту трудную задачу разрешили. На гладком листе мрамора разостлали листок олова и полили его ртутью. Олово растворилось во ртути. Этот раствор назвали амальгамой. На неё положили лист стекла, и серебристая блестящая плёнка амальгамы толщиной с папиросную бумагу плотно пристала к стеклу. Так было сделано первое настоящее зеркало.

Стёкла в то время стоили очень дорого. Чтобы купить зеркало небольшого размера, например, во Франции графиня дё Фиеск продала имение. Поэтому венецианцы очень строго охраняли секрет изготовления зеркала. Но в 17 веке французский министр Кольбер при Людовике ХIV смог подкупить трёх мастеров с Мурано и тайно переправить их во Францию. Французы оказались способными учениками и вскоре превзошли своих учителей. В Версале даже построили галерею длиной 73 метра из зеркал больших размеров, что производило ошеломляющее впечатление на гостей французского короля.

Теперь рассмотрим зеркало с точки зрения физики.

Плоское зеркало – зеркально отражающая поверхность, если падающий на неё пучок параллельных лучей остаётся параллельным.

Какое же изображение получается в плоском зеркале? Это мы выясним опытным путём.

Заполним таблицу(распечатана для каждого учащегося синий цве – это пропуски – заполняют учащиеся):

Из сказки А. С. Пушкина

«Свет мой, зеркальце, скажи

Да всю правду доложи,

Я ль на свете всех милее,

всех румяней и белее…»

А всегда ли плоское зеркало говорит правду?

Проведем эксперимент:

Проведём опыт со свечой и стеклом. Поставим зажжённую свечу перед стеклом. Отражение свечи мы наблюдаем. Теперь давайте возьмём незажжённую свечу и будем передвигать с другой стороны до тех пор, пока свеча «не загорится».

Теперь измерим:

• расстояние до данной свечи (расстояние до отражения) и сравним с расстоянием до зажжённой свечи (расстояние до предмета). Какой можно сделать вывод? Расстояние от предмета до зеркала равно расстоянию от зеркала до отражения.
• Измерим свечу и отражение. Размеры предмета и отражения равны.
• Есть такая японская поговорка: «Хорош цветок в зеркале, да не возьмешь». Верна ли она с точки зрения физики?

У нас есть лист бумаги. Как можно доказать, что отражение – мнимое ? (Поднесём к отображению – не горит).

Вывод: плоское зеркало – дает изображение равное по величине, на таком же расстоянии, но симметричное.

Внимание на экран.(фрагмент из м/ф «НУ, погоди!»/2 серия, Время:6-00-7-00/

Почему заяц и волк видели в зеркалах искаженные изображения?
Ответ: в комнате смеха используются вогнутые и выпуклые зеркала.

Проведем физический эксперимент (приглашаем двух учащихся).
Изучение свойств вогнутого и выпуклого зеркала.
Приборы и материалы: вогнутое и выпуклое зеркала (начищенные до блеска металлические ложки).
Ход работы
1. Ложка имеет две стороны – выпуклую и вогнутую. Держите ложку (зеркало) вертикально перед собой и посмотрись в выпуклую часть ложки. Как выглядит ваше изображение? Видите ли вы себя прямо или перевернутым вверх ногами? Отражение растянуто или нет?
2. Переверните ложку горизонтально. Как изменилось при этом изображение?
3. Опять возьмите ложку (зеркало) вертикально, переверните так, чтобы смотреть в вогнутую сторону ложки. Как теперь выглядит ваше изображение? Оно перевернуто? Изменились ли ваши черты?
4. Переверните ложку горизонтально. Как изменилось при этом изображение?
5. Медленно поднесите ложку (зеркало) к глазам. Повернулось ли изображение вверх ногами, или все осталось по-прежнему?

Сделайте вывод.

Практические задания

1. 1. Построить изображение в плоском зеркале.

Способ 1

1) Проведём перпендикуляр из точки А к поверхности зеркала и продолжим его. О – точка пересечения перпендикуляра и поверхности зеркала.

2) От точки О отложим расстояние ОА 1 , равное расстоянию ОА (исходя из свойства 1).

3) Аналогично построим изображение точки В 1 .

Способ 2

Построим изображение предмета в плоском зеркале, используя закон отражения света. Вы все хорошо знаете, что изображение предмета в зеркале образуется за зеркалом, там, где его на самом деле нет.

Как это получается? (Учитель излагает теорию, учащиеся принимают активное участие, один работает у доски)

1. Сколько изображений можно получить в двух плоских зеркалах , находящихся под углом друг к другу.

Существует формула, по которой можно вычислить количество изображений, полученных от двух зеркал, расположенных под различными углами друг к другу:

n- число изображений, - угол между зеркалами.

Пользуясь данной формулой, определяем:

при =90 0 n=3

при =45 0 n=7

при =30 0 n=11

Проверим это на опыте.

Практическое применение : для торговой рекламы в витрине между зеркалами, расположенных под углом друг к другу, помещают, например, один флакон духов, а создаётся впечатление множества таких флаконов. Один букет цветов, поставленный в вазе среди этих зеркал, создаёт иллюзию целого цветочного поля.

Если зеркала поставить параллельно друг к другу и между ними поместить зажженную свечку, то через отверстие в амальгаме можно наблюдать целый коридор со свечами.

Многократное отражение от зеркал используется в калейдоскопе, который был изобретён в Англии в 1816 году. Три зеркала образуют поверхность призмы. Между ними помещают цветные стёклышки. Поворачивая калейдоскоп, можно наблюдать тысячи прекрасных картин.

Фокус «Отрубленная голова». Между ножками стола ставится зеркало таким образом, чтобы в нём не отражалась публика, а стены и пол были одинакового цвета во всём помещении.

«Применение зеркал»

1. 1. В быту.

Первые зеркала были созданы, чтобы следить за собственной внешностью.

В настоящее время зеркала, особенно большие, широко используются в дизайне интерьера, чтобы создать иллюзию пространства, большого объёма в небольших помещениях. Такая идея возникла во Франции в 17 веке в эпоху правления Людовика ХIV, «короля-солнца».

2. В качестве рефлекторов используются параболические зеркала, позволяющие создать пучок параллельных лучей (фары, прожекторы).

3. Научные приборы: телескопы, лазеры, зеркальные фотоаппараты

4. Устройства для безопасности, автомобильные и дорожные зеркала

• зеркало на дороге у крутого поворота
• в тех случаях, когда обзор ограничен, используются слегка выпуклые зеркала для расширения поля зрения (в каждом автомобиле, автобусе).
• на дорогах и на тесных парковках стационарные выпуклые зеркала позволяют избежать столкновений и аварий.
• в системах видеонаблюдения зеркала обеспечивают обзор в большем числе направлений с одной видеокамеры.

5. В медицине:

-гастроскоп (медицинский перископ)позволяет исследовать желудок: выявлять язву, опухоль и т.д.

Зеркальца у стоматолога

6. Военное дело:

Военный перископ;

Перископ на подводной лодке

- в термоядерном оружии для фокусировки излучения от запала и создания условий для начала термоядерного процесса синтеза.

Закрепление.

1. Ответьте на вопросы :

Три точки, расположенные на одной прямой, отражаются в плоском зеркале. Будут ли изображения этих точек расположены на одной прямой и почему Симметрия относительно пря мой сохраняет параллельность прямых).

Существует ли в зеркале ваше изображение, если вы сами не видите себя в зеркале? Если да, то как в этом можно убедиться. (другой человек может увидеть ваше изображение)

Человек приближается к зеркалу со скоростью 0,5 м /с.

а) С какой скоростью он приближается к своему изображению?

б) С какой скоростью изображение приближается к зеркалу?

2. Работа по тесту (распечатка на парту)

Тема: Плоское зеркало

		Плоское зеркало - это
		Гладкая поверхность, хорошо отражающая свет Плоская поверхность, не имеющая шероховатостей (зеркальная) Любая поверхность, зеркально отражающая свет Среди ответов нет верного
		Каково изображение светящейся точки и где оно образуется в плоском зеркале?
		Мнимое, за зеркалом Действительное, перед зеркалом Действительное, за зеркалом Мнимое, перед зеркалом
		На рисунке показаны изображения S’ точки S в плоском зеркале. На каком из них допущена ошибка?
		Все рисунки верные
		На рисунке представлены изображения предметов (стрелок) в плоском зеркале. На каком из них изображение показано правильно?
		Среди изображений нет верных
		Характеристика изображения предмета в плоском зеркале такова: оно …
		Мнимое, большего размера, чем предмет, и находится за зеркалом на большом расстоянии от него Действительное, меньшего размера, чем предмет, и находится перед зеркалом на том же расстоянии, что и предмет Мнимое, равного с предметом размера и находится за зеркалом Среди ответов нет верного
		Какие свойства изображения в плоском зеркале отличают его от самого предмета?
		Другой размер и другая удаленность от зеркала Его мнимость и симметричность, а не тождественность предмету Его мнимость и другой размер Различий в них нет
		Еще в древней Греции в качестве зеркал использовали полированные металлические пластины, но качество изображения в них было неважным. Почему?
		Неудовлетворительное качество полировки Зеркало должно быть стеклянным, а не металлическим Неудачный выбор металла Среди ответов нет верного

			От какой поверхности происходит отражение в обычном стеклянном зеркале?
			От внешней поверхности стекла От внутренней поверхности стекла От металлической фольги за стеклом Среди ответов нет верного
			Сколько зеркал используется в перископе?
				Четыре
			И от зеркала и от свежевыпавшего снега хорошо отражается свет. В чём разница?
				Разницы нет От снега свет не отражается вовсе В случае с зеркалом – зеркальное отражение, со снегом – диффузное Среди ответов нет верного

Проверим выполнение работы и подведем итоги.

Домашнее задание .

1. параграф 38 – изучить;

2. упр. 25(2,3) – письменно;

3. найти примеры использования зеркал в технике, науке, в жизни;

Тема урока: «Плоское зеркало. Получение изображения в плоском зеркале».

Оборудование: два зеркала, транспортир, спички, проект ученицы 8 класса по теме «Исследование отражения света от плоского зеркала» и презентация к уроку.

Цель:

2.Развивать навыки наблюдения и построения изображений в плоском зеркале.

3.Воспитывать творческий подход к учебной деятельности, желание экспериментировать.

Мотивация:

Зрительные впечатления часто оказываются ошибочными. Иногда трудно бывает отличить кажущиеся световые явления от действительного. Одним из примеров обманчивого зрительного впечатления является кажущееся изображение предмета в плоском зеркале. Наша задача сегодня научиться строить изображение предмета в одном и двух зеркалах, расположенных под углом друг к другу.

Значит, темой нашего урока будет «Построение изображения в плоских зеркалах».

Первичная актуализация знаний.

На прошлом уроке изучали одно из основных законов распространения света – это закон отражения света.

а)угол падения < 30 0

б) угол отражения > угла падения

в) отраженный луч лежит в плоскости рисунка

Угол между падающим лучом и плоским зеркалом равен углу между падающим лучом и отраженным. Чему равен угол падения? (ответ 30 0 )

Изучение нового материала.

Одно из свойств нашего зрения состоит в том, что мы можем видеть предмет только лишь по прямолинейному направлению, по которому свет от предмета попадает в наши глаза. Глядя на плоское зеркало мы смотрим на предмет, находящийся перед зеркалом, а поэтому свет от предмета непосредственно не попадает в глаза, а попадает лишь после отражения. Поэтому мы видим предмет за зеркалом, а не где он в действительности находится. Значит, изображение в зеркале мы видим мнимое, прямое.

Напишите свое имя печатными буквами. Прочтите его с помощью зеркала. Что получилось? Оказывается изображение повернуто к зеркалу лицом. Скажите, какие печатные буквы не изменяются при отражении в плоском зеркале?

И
так, изображение в зеркале мы видим мнимое, прямое, повернутое к зеркалу лицом. Например, поднятая правая рука нам представляется левой и наоборот.

П
лоское зеркало – это единственный оптический прибор, в котором изображение и предмет конгруэнтны друг другу. Этот прибор широко используется в нашей жизни и не только для поправления прически.

Слайд№5

Какой вывод при построении сделаем? (Расстояние от зеркала до изображения такое же как и от зеркала до предмета, изображение расположено на перпендикуляре к зеркалу, расстояние до изображения меняется во столько же раз как и до предмета.)

Слайд №6

Закрепление нового материала

В1. Человек приближается к плоскому зеркалу со скоростью 1м/с. С какой скоростью он движется к своему изображению? (2м/с)

В2. Человек стоит перед вертикальным зеркалом на расстоянии 1м от него. Какого расстояние от человека до его изображения? (2м)

В3 Постройте изображение остроугольного треугольника АВС в плоском зеркале.

Очень интересно смотреть в два зеркала сразу, расположенных под углом друг к другу. Поставьте зеркала под углом 90 0 ,расположите спичку между ними, пронаблюдайте, что будет происходить с изображениями, если угол между зеркалами уменьшать?

Как построить такое изображение?

Вот какой вывод сделала Анна Спицова составляя свой проект. Вы с ней согласны? Определите, сколько изображений будет в зеркале, если угол между зеркалами будет 45 0 , 20 0 ?

Слайд №8

К
ак же построить такое изображение?

Как вы думаете, где можно применять многократное изображение предмета в нескольких плоских зеркалах?

Мотивация «на завтра»

Сегодня на уроке мы с вами ответили на вопрос как построить изображение в одном плоском зеркале и в двух, расположенных под углом друг к другу, а сколько еще загадок хранит в себе обычная, всем нам привычная вещь: зеркало. На этом мы не заканчиваем изучение плоского зеркала, может у вас возникнет желание, например, рассчитать какого размера должно быть зеркало, чтобы увидеть себя в полный рост, как зависит изображение от угла наклона и т.д. Помните, что новое открывают не те, кто много знает, а те кто много ищет.

Д/З:

§64, упр31(1,2), для желающих: изготовить калейдоскоп или перископ.

Любые отражающие поверхности в курсе школьной физики принято называть зеркалами. Рассматривают две геометрические формы зеркал:

• плоское
• сферическое

— отражающая поверхность, формой которой является плоскость. Построение изображения в плоском зеркале основывается на , которые, в общем случае, даже можно упростить (рис. 1).

Рис. 1. Плоское зеркало

Пусть источником в нашем примере будет точка А (точечный источник света). Лучи от источника распространяются во все стороны. Чтобы найти положение изображения, достаточно проанализировать ход двух любых лучей и найти построением точку их пересечения. Первый луч (1) пустим под любым углом к плоскости зеркала, и, по , его дальнейшее движение будет под углом отражения, равным углу падения. Второй луч (2) также можно пускать под любым углом, но проще нарисовать его перпендикулярно поверхности, т.к., в этом случае, он не испытает преломления. Продолжения лучей 1 и 2 сходятся в точке B, в нашем случае, данная точка и есть точки А (мнимое) (рис. 1.1).

Однако получившиеся на рисунке 1.1 треугольники одинаковы (по двум углам и общей стороне), тогда в качестве правила построения изображения в плоском зеркале можно принять: при построении изображения в плоском зеркале достаточно из источника А опустить перпендикуляр на плоскость зеркала, а затем продолжить данный перпендикуляр на ту же длину по другую сторону от зеркала (рис. 1.2).

Воспользуемся этой логикой (рис. 2).

Рис. 2. Примеры построения в плоском зеркале

В случае не точечного предмета важно помнить, что форма предмета в плоском зеркале не меняется. Если учесть, что любой предмет фактически состоит из точек, то, в общем случае, надо отразить каждую точку. В упрощённом варианте (например, отрезок или простая фигура) можно отразить крайние точки, а потом соединить их прямыми (рис. 3). При этом АВ — предмет, А’В’ — изображение.

Рис. 3. Построение предмета в плоском зеркале

Также нами было введено новое понятие — точечный источник света — источник, размерами которого можно пренебречь в нашей задаче.

— отражающая поверхность, формой которой является часть сферы. Логика поиска изображения та же — найти два луча, идущих от источника, пересечение которых (или их продолжений) и даст искомое изображение. На самом деле, для сферического тела есть три достаточно простых луча, преломление которых можно легко предсказать (рис. 4). Пусть — точечный источник света.

Рис. 4. Сферическое зеркало

Для начала введём характерную линию и точки сферического зеркала. Точка 4 называется оптическим центром сферического зеркала. Эта точка является геометрическим центром системы. Линия 5 — главная оптическая ось сферического зеркала — линия, проходящая через оптический центр сферического зеркала и перпендикулярно касательной к зеркалу в этой точке. Точка F — фокус сферического зеркала , обладающая особыми свойствами (об этом позже).

Тогда существует три хода лучей, достаточно простых для рассмотрения:

1. синий. Луч, проходящий через фокус, отражаясь от зеркала, проходит параллельно главной оптической оси (свойство фокуса),
2. зелёный. Луч, падающий на главный оптический центр сферического зеркала, отражается под тем же углом (),
3. красный. Луч, идущий параллельно главной оптической оси, после преломления проходит через фокус (свойство фокуса).

Выбираем любые два луча и их пересечение даёт изображение нашего предмета ().

Фокус — условная точка на главной оптической оси, в которую сходятся лучи, отражённые от сферического зеркала шедшие параллельно главной оптический оси.

Для сферического зеркала фокусное расстояние (расстояние от оптического центра зеркала до фокуса) чисто геометрическое понятие, и данный параметр может быть найден через соотношение:

Вывод : для зеркал используются самые общие . Для плоского зеркала существует упрощение для построения изображений (рис. 1.2). Для сферических зеркал существуют три хода луча, два любых из которых дают изображение (рис. 4).

Плоское, сферическое зеркало обновлено: Сентябрь 9, 2017 автором: Иван Иванович

Найдем связь между оптической характеристикой и расстояниями, определяющими положение предмета и его изображения.

Пусть предметом служит некоторая точка А, располагающаяся на оптической оси. Используя законы отражения света, построим изображение этой точки (рис. 2.13).

Обозначим расстояние от предмета до полюса зеркала (АО), а от полюса до изображения(ОА).

Рассмотрим треугольник АРС, получаем, что

Из треугольника АРА, получаем, что
. Исключим из этих выражений угол
, так как единственный который не опирается на ОР.

,
или

(2.3)

Углы ,,опираются на ОР. Пусть рассматриваемые пучки параксиальны, тогда эти углы малы и, следовательно, их значения в радианной мере равно тангенсу этих углов:

;
;
, гдеR=OC, является радиусом кривизны зеркала.

Подставим полученные выражения в уравнение (2.3)

Так как мы ранее выяснили, что фокусное расстояние связано с радиусом кривизны зеркала, то

(2.4)

Выражение (2.4) называется формулой зеркала, которая используется лишь с правилом знаков:

Расстояния ,,
считаются положительными, если они отсчитываются по ходу луча, и отрицательными – в противном случае.

Выпуклое зеркало .

Рассмотрим несколько примеров на построение изображений в выпуклых зеркалах.

1) Предмет расположен на расстоянии большем радиуса кривизны. Строим изображение концевых точек предмета А и В. Используем лучи: 1) параллельный главной оптической оси; 2) луч, проходящий через оптический центр зеркала. Получим изображение мнимое, уменьшенное, прямое.(рис.2.14)

2) Предмет расположен на расстоянии равном радиусу кривизны. Изображение мнимое, уменьшенное, прямое (рис.2.15)

Фокус выпуклого зеркала мнимый. Формула выпуклого зеркала

.

Правило знаков для d и f остается таким же, как и для вогнутого зеркала.

Линейное увеличение предмета определяется отношением высоты изображения к высоте самого предмета

. (2.5)

Таким образом, независимо от расположения предмета относительно выпуклого зеркала изображение оказывается всегда мнимым, прямым, уменьшенным и расположенным за зеркалом. В то время как изображения в вогнутом зеркале более разнообразны, зависят от расположения предмета относительно зеркала. Поэтому вогнутые зеркала применяются чаще.

Рассмотрев принципы построения изображений в различных зеркалах, мы подошли к пониманию действия столь различных приборов, как астрономические телескопы и увеличивающие зеркала в косметических приборах и медицинской практике, мы способны сами спроектировать некоторые приборы.

Зеркальное отражение, диффузное отражение

Плоское зеркало.

Простейшей оптической системой является плоское зеркало. Если параллельный пучок лучей, падающий на плоскую поверхность раздела двух сред, после отражения остается параллельным, то отражение называется зеркальным, а сама поверхность называется плоским зеркалом (рис. 2.16).

Изображения в плоских зеркалах строятся на основании закона отражения света. Точечный источник S (рис.2.17) дает расходящийся пучок света, построим отраженный пучок. Восстановим перпендикуляр в каждую точку падения и отраженный луч изображаем из условияÐa=Ðb(Ða 1 =Ðb 1, Ða 2 =b 2 и т.д.) Получаем расходящийся пучок отраженных лучей, продолжаем эти лучи до пересечения, точка их пересечения S ¢ является изображением точки S, это изображение будет мнимым.

Изображение прямой линии AB можно построить, соединяя прямой изображения двух концевых точек А¢и В¢. Измерения показывают, что это изображение находится на таком же расстоянии за зеркалом, на каком предмет находится перед зеркалом, и, что размеры его изображения такие же, как и размеры предмета. Изображение, обра­зующееся в плоском зеркале, обращенное и мнимое (см. рис.2.18).

Если отражающая поверхность шероховата, то отражение неправильное и свет рассеивается, или диффузно отражается (рис.2.19)

Диффузное отражение гораздо более приятно для глаза, чем отражение гладкими поверхностями, называемое правильным отражением.

Линзы.

Линзы, также как и зеркала являются оптическими системами, т.е. способны изменять ход светового луча. Линзы по форме могут быть различными: сферическими, цилиндрическими. Мы остановимся только на сферических линзах.

Прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями, называется линзой .

Прямую линию, на которой лежат центры сферических поверхностей, называют главной оптической осью линзы. Главная оптическая ось линзы пересекает сферические поверхности в точках М и N – это вершины линзы. Если расстоянием MN можно пренебречь по сравнению с R 1 и R 2 , то линза называется тонкой. В этом случае (×)М совпадает с (×)N и тогда (×)М будет называться оптическим центром линзы. Все прямые, проходящие через оптический центр линзы, кроме главной оптической оси называются побочными оптическими осями (рис.2.20).

Собирающие линзы . Фокусом собирающей линзы называется точка, в которой пересекаются параллельные оптической оси лучи после преломления в линзе. Фокус собирающей линзы – действительный. Фокус, лежащий на главной оптической оси, называется главным фокусом. Любая линза имеет два главных фокуса: передний (со стороны падающих лучей) и задний (со стороны преломленных лучей). Плоскость, в которой лежат фокусы, называется фокальной плоскостью. Фокальная плоскость всегда перпендикулярна главной оптической оси и проходит через главный фокус. Расстояние от центра линзы до главного фокуса называется главным фокусным расстоянием F (рис.2.21).

Для построения изображений какой- либо светящейся точки следует проследить ход любых двух лучей, падающих на линзу и преломленных в ней до их пересечения (или пересечения их продолжения). Изображение протяженных светящихся предметов представляет собой совокупность изображений отдельных его точек. Наиболее удобными лучами, используемыми при построении изображений в линзах, являются следующие характерные лучи:

1) луч, падающий на линзу параллельно какой-либо оптической оси, после преломления пройдет через фокус, лежащий на этой оптической оси

2) луч, идущий вдоль оптической оси, не меняет своего направления

3) луч, проходящий через передний фокус, после преломления в линзе пойдет параллельно главной оптической оси;

На рисунке 2.25 продемонстрировано построение изображения точки А предмета АВ.

Кроме перечисленных лучей при построении изображений в тонких линзах используют лучи, параллельные какой-либо побочной оптической оси. Следует иметь в виду, что лучи, падающие на собирающую линзу пучком, параллельным побочной оптической оси, пересекают заднюю фокальную поверхность в той же точке, что и побочная ось.

Формула тонкой линзы:

, (2.6)

где F - фокусное расстояние линзы; D - оптическая сила линзы; d - расстояние от предмета до центра линзы; f - расстояние от центра линзы до изображения. Правило знаков будет таким же, как и для зеркала: все расстояния до действительных точек считаются положительными, все расстояния до мнимых точек считаются отрицательными.

Линейное увеличение, даваемое линзой,

, (2.7)

где H - высота изображения; h - высота предмета.

Рассеивающие линзы . Лучи, падающие на рассеивающую линзу параллельным пучком, расходятся так, что их продолжения пересекаются в точке, называемоймнимым фокусом.

Правила хода лучей в рассеивающей линзе:

1) лучи, падающие на линзу параллельно какой-нибудь оптической оси, после преломления пойдут так, что их продолжения пройдут через фокус, лежащий на оптической оси (рис. 2.26):

2)луч, идущий вдоль оптической оси, не меняет своего направления.

Формула рассеивающей линзы:

(правило знаков остается прежним).

На рисунке 2.27 приведен пример построения изображений в рассеивающих линзах.

Видеоурок 2: Плоское зеркало - Физика в опытах и экспериментах

Лекция:

Плоское зеркало

Плоское зеркало - это глянцевая поверхность. Если на такую поверхность падают параллельные пучки света, то и отражаются они параллельно друг другу. При рассмотрении данной темы мы сможем узнать, по каким причинам мы видим себя, когда смотрим в зеркало.

Итак, давайте для начала вспомним законы отражения, и способы их доказательства. Взгляните на рисунок.

Предположим, что S - некоторая точка, которая светится или отражает свет. Рассмотрим два произвольных луча, которые падают на некоторую глянцевую поверхность. Перенесем данную точку симметрично, относительно разделу сред. После того, как два данных луча отражаются от поверхности, они попадают к нам в глаз. Наш мозг устроен таким образом, что любое отражение он воспринимает в качестве изображения, которое находится за пределами границы разделения сред. Самое важное в данном объяснении является то, что это нам действительно кажется из-за собственного восприятия.

Изображение, которое мы видим в зеркале, называется мнимым , то есть не существует на самом деле.

Увидеть мы можем даже то изображение, которое не находится непосредственно над зеркалом, или же если их размеры не соизмеримы. Самое важное - лучи от данного предмета должны поступать к нам в глаз. Именно поэтому мы можем видеть лицо водителя в автобусе и он наше, не смотря на то, что он не находится напротив зеркала.

Построение изображений в плоском зеркале

Строим изображение предмета в зеркале.