Если отражающая поверхность зеркала является плоской, то оно относится к типу плоских зеркал. Свет всегда отражается от плоского зеркала без рассеяния по законам геометрической оптики:
- Угол падения равен углу отражения.
- Падающий луч, отраженный луч и нормаль к поверхности зеркала в точке падения лежат в одной плоскости.
Следует помнить, что у стеклянного зеркала отражающая поверхность (обычно тонкий слой алюминия или серебра) помещается на его задней стороне. Ее покрывают защитным слоем. Это означает, что хотя основное отраженное изображение формируется на этой поверхности, свет будет также отражаться и от передней поверхности стекла. Образуется вторичное изображение, которое гораздо слабее основного. Оно, как правило, невидимо в повседневной жизни, но создает серьезные проблемы в области астрономии. По этой причине все астрономические зеркала имеют отражающую поверхность, нанесенную на переднюю сторону стекла.
Типы изображений
Существует два типа изображений: действительное и мнимое.
Действительное формируется на пленке видеокамеры, фотоаппарата или на сетчатке глаза. Световые лучи проходят через линзу или объектив, сходятся, падая на поверхность, и на своем пересечении образуют изображение.
Мнимое (виртуальное) получается, когда лучи, отражаясь от поверхности, образуют расходящуюся систему. Если достроить продолжение лучей в противоположную сторону, то они обязательно пересекутся в определенной (мнимой) точке. Именно из таких точек формируется мнимое изображение, которое невозможно зарегистрировать без использования плоского зеркала или других оптических приборов (лупы, микроскопа или бинокля).
Изображение в плоском зеркале: свойства и алгоритм построения
Для реального объекта, изображение, полученное с помощью плоского зеркала, является:
- мнимым;
- прямым (не перевернутым);
- размеры изображения равны размерам объекта;
- изображение находится на таком же расстоянии за зеркалом, как объект перед ним.
Построим изображение некоторого объекта в плоском зеркале.
Воспользуемся свойствами мнимого изображения в плоском зеркале. Нарисуем изображение красной стрелки с другой стороны зеркала. Расстояние А равно расстоянию В, а изображение имеет тот же размер, что и объект.
Мнимое изображение получается на пересечении продолжения отраженных лучей. Изобразим световые лучи, идущие от мнимой красной стрелки к глазу. Покажем, что лучи мнимые, нарисовав их пунктиром. Непрерывные линии, идущие от поверхности зеркала, показывают путь отраженных лучей.
Проведем от объекта прямые линии в точки отражения лучей на поверхности зеркала. Учитываем, что угол падения равен углу отражения.
Плоские зеркала используются во многих оптических приборах. Например, в перископе, плоском телескопе, графопроекторе, секстанте и калейдоскопе. Стоматологическое зеркало для осмотра полости рта тоже плоское.
Мы переходим теперь к задаче нахождения изображений при отражении света от различного типа зеркал. Законы образования изображений светящихся точек при отражении в зеркале и при преломлении в линзе во многом аналогичны.
Эта аналогия, конечно, не случайна; она обусловлена тем, что формально, как мы видели в гл. IX, закон отражения является частным случаем закона преломления (при ).
Наиболее просто решается поставленная нами задача для отражения световых лучей от плоского зеркала. Вместе с тем отражение света от плоского зеркала представляет собой наиболее простой и общеизвестный случай образования мнимых изображений, рассмотренных в предыдущем параграфе.
Рис. 203. Образование мнимого изображения точки в плоском зеркале
Пусть пучок лучей от точечного источника (рис. 203) падает на плоское зеркало (металлическое зеркало, поверхность воды и т. д.). Проследим, что произойдет с этим конусом лучей, имеющим вершину в точке . Возьмем два произвольных луча и . Каждый из них отразится по закону отражения, и угол каждого из них с нормалью останется после отражения неизменным. Следовательно, останется неизменным и угол между лучами после отражения.
Этот угол между отраженными лучами можно изобразить на рисунке, продолжив отраженные лучи назад, за плоскость зеркала, что показано на чертеже штриховыми линиями. Точка пересечения продолжения лучей за зеркалом будет лежать на той же нормали к зеркалу, что и точка , и на том же расстоянии от плоскости зеркала, в чем легко убедиться из равенства треугольников и или и .
Ввиду того, что рассмотренные лучи и были совершенно произвольными, мы вправе установленные для них результаты отражения от плоского зеркала распространить на весь световой пучок. Следовательно, мы можем утверждать, что при отражении от плоского зеркала пучок световых лучей, исходящих из одной точки, превращается в световой пучок, в котором продолжения всех световых лучей снова пересекаются, в одной и той же точке.
В результате наблюдателю, помещенному на пути отраженных лучей, они будут казаться пересекающимися в точке , и эта точка будет мнимым изображением точки . Изображение будет мнимым в указанном выше смысле: никаких лучей в точке за зеркалом нет, но точка является вершиной пучка лучей, повернутого после отражения от зеркала.
Рассмотрение мнимого изображения светящейся точки в плоском зеркале и сделанные выводы о положении этого изображения «за зеркалом» позволяют легко найти также изображение протяженного объекта в плоском зеркале.
Пусть перед зеркалом находится прямолинейный светящийся отрезок (рис. 204, а). Выполняя по найденному рецепту построение точек и и соединяя их прямой, мы получим изображение всех точек отрезка.
Это вытекает из элементарных геометрических соображений. Так кап отрезок был выбран совершенно произвольно, то точно так же можно построить изображение любого предмета. При этом из параллельности между собой всех нормалей к зеркалу ясно, что размеры мнимого изображения в плоском зеркале равны размерам предмета, поставленного перед зеркалом.
Рис. 204. а) Образование мнимого изображения прямолинейного отрезка в плоском зеркале. б) Наблюдателю кажется, что свеча горит в бутылке с водой, расположенной за стеклянной пластинкой там, где находится мнимое изображение свечи в этой пластинке
В решении, найденном для случая отражения световых пучков от плоского зеркал, каждая точка светящегося объекта изобразится в плоском зеркале также в виде точки (т. е. стигматически).
Переходим теперь к рассмотрению сферических зеркал. На рис. 205 изображено сечение вогнутого сферического зеркала радиуса ; - центр сферы. Средняя точка имеющейся части сферической поверхности называется полюсом зеркала . Нормаль к зеркалу, проходящая через центр зеркала и через его полюс, называется главной оптической осью зеркала. Нормали к зеркалу, проведенные в других точках его поверхности и также, конечно, проходящие через центр зеркала , носят название побочных оптических осей. Одна из них () показана на рис. 205. Все нормали к сферической поверхности, конечно, равноправны, и выделение главной оптической оси среди побочных не является существенным. Диаметр окружности, ограничивающей сферическое зеркало, носит название отверстия зеркала.
Рис. 205. Отражение от сферического зеркала луча , выходящего из точки на оси
Все дальнейшее есть упрощенное повторение сказанного в §§88, 89 относительно линз.
Пусть точечный источник света расположен на главной оси зеркала на расстоянии от полюса. Так же, как и в случае линз, рассмотрим луч , принадлежащий к узкому пучку, т. е. образующий с осью малый угол и падающий на зеркало в точке на высоте над осью, так что мало по сравнению с и с радиусом зеркала . Отраженный луч пересечет ось в точке на расстоянии от полюса. Угол, образуемый отраженным лучом с осью, обозначим . Он также будет мал.
Очевидно, есть перпендикуляр к поверхности зеркала в точке падения, - угол падения, - угол отражения. По закону отражения
Обозначим буквой угол, образуемый радиусом с осью. Из треугольника имеем
из треугольника
Складывая (91.2) и (91.3) и учитывая, что , находим, в которой расположен источник, и точка , в которой находится изображение, сопряжены между собой, т. е., поместив источник в точку , мы получим изображение в точке (следствие закона обратимости световых лучей, см. §82).
Полученная нами формула (91.6) является основной формулой сферического зеркала.
Легко доказать, что для выпуклого сферического зеркала формула (91.6) остается в силе.
Школьники умеют строить изображение предмета в плоском зеркале, пользуясь законом отражения света, и знают, что предмет и его изображение симметричны относительно плоскости зеркала. В качестве индивидуального или группового творческого задания (реферат, исследовательский проект) можно поручить исследовать построение изображений в системе из двух (или более) зеркал – так называемое «многократное отражение».
Одиночное плоское зеркало даёт одно изображение предмета.
S – объект (светящаяся точка), S 1 – изображение
Добавим второе зеркало, расположив его под прямым углом к первому. Казалось бы, два зеркала должны дать в сумме два изображения: S 1 и S 2 .
Но появляется третье изображение – S 3 . Обычно говорят, – и это удобно для построений, – что изображение, возникающее в одном зеркале, отражается в другом. S 1 отражается в зеркале 2, S 2 отражается в зеркале 1 и эти отражения в данном случае совпадают.
Замечание. Имея дело с зеркалами, часто, как и в повседневной жизни, вместо выражения «изображение в зеркале» говорят: «отражение в зеркале», т.е. заменяют слово «изображение» словом «отражение». «Он увидел в зеркале своё отражение». (Название нашей заметки можно было сформулировать по-другому: «Многократные отражения» или «Множественные отражения».)
S 3 есть отражение S 1 в зеркале 2 и отражение S 2 в зеркале 1.
Интересно нарисовать ход лучей, формирующих изображение S 3 .
Видим, что изображение S 3 появляется в результате двухкратного отражения лучей (изображения S 1 и S 2 сформированы в результате однократных отражений).
Всего количество видимых изображений предмета для случая двух перпендикулярно расположенных зеркал равно трём. Можно сказать, что такая система зеркал учетверяет предмет (или «коэффициент умножения» равен четырём).
В системе из двух перпендикулярных зеркал любой луч может испытать не больше двух отражений, после чего выйдет из системы (см. рисунок). Если уменьшить угол между зеркалами, то свет будет, отражаясь, «бегать» между ними большее количество раз, формируя больше изображений. Так, для случая угла между зеркалами в 60 градусов, количество полученных изображений равно пяти (шести). Чем меньше угол, тем «труднее» лучам покинуть пространство между зеркалами, тем дольше он будет отражаться, тем больше получится изображений.
Старинный прибор (Германия, 1900 г.) с изменяющимся углом между зеркалами для изучения и демонстрации множественных отражений.
Подобный самодельный прибор.
Если поставить третье зеркало, чтобы получилась прямая треугольная призма, то лучи света окажутся пойманными в ловушку и будут, отражаясь, бесконечно бегать между зеркалами, создавая бесконечное число изображений. Это есть калейдоскопический эффект.
Но так будет только в теории. В реальности не существует идеальных зеркал – часть света поглощается, часть рассеивается. После трёхсот отражений остаётся примерно одна десятитысячная первоначального света. Поэтому более далёкие отражения будут темнее, а самых дальних мы не увидим вовсе.
Но вернёмся к случаю двух зеркал. Пусть два зеркала расположены параллельно друг другу, т.е. угол между ними равен нулю. Из рисунка видно, что количество изображений будет бесконечным.
Опять же, в реальности мы не увидим бесконечного количества отражений, т.к. зеркала не идеальны и некоторую часть падающего на них света поглощают или рассеивают. Кроме того, в результате явления перспективы, изображения будут уменьшаться, пока мы перестанем их различать. Также можно заметить, что далёкие изображения меняют цвет (зеленеют), т.к. зеркало не одинаково отражает и поглощает свет разной длины волны.
Кто может построить изображение точки в плоском зеркале?
А как построить изображение протяженного источника в плоском зеркале (рисунок 2.13)? Какие свойства изображения при этом можно выявить?
Можно ли использовать плоское зеркало в качестве киноэкрана?
А теперь, применяя закон отражения света, постройте изображение точки и предмета небольших размеров в сферическом зеркале:
Сначала – в выпуклом;
— потом – в вогнутом.
Сравните полученные изображения между собой и с изображениями, полученными с использованием плоском зеркале.
Как вы объясните различие в размерах и положении изображений на основе принципа Гюйгенса – Френеля?
Таким образом, на уроке сформулирован общий принцип распространения волн любой природы - принцип Гюйгенса – Френеля. В чем вы видите значение этого принципа?
Действительно, применяя принцип Гюйгенса – Френеля, и выполняя простые геометрические построения, можно находить волновую поверхность в любой момент времени по волновой поверхности, известной в предшествующий момент времени. На уроке с применением принципа Гюйгенса – Френеля выведен закон отражения волн.
В чем состоит новизна изученного на уроке материала?
Как он связан с материалом, изученным вами на более ранних этапах изучения физики?
Какие из полученных результатов оказались для вас удивительными или неожиданными?
Чему вы научились за время урока?
Сформулируйте, пожалуйста, основные результаты урока.
Какое домашнее задание вы назначили бы для закрепления и углубления знаний по теме «Принцип Гюйгенса. Закон отражения света»?
1. (обязательное) Письменно в тетрадь ответить на вопросы:
· как с помощью закона отражения построить изображение точечного источника света в плоском зеркале?
· Почему нельзя использовать плоское зеркало в качестве киноэкрана ?
2. (по желанию) Подготовить реферат о голландском физике и математике Христиане Гюйгенсе.
Закон преломления света
Тип урока: объяснение нового материала.
1) познавательная цель: создать условия для понимания учащимися сути и условий наблюдения явления преломления света; освоения вывода закона преломления света на основе принципа Гюйгенса – Френеля, и формулировки закона преломления света; выявления условия полного внутреннего отражения;
2) развивающая цель: создать условия для развития мышления, коммуникативных и мыслительных качеств учащихся;
3) практическая цель: учить учеников грамотно формулировать цель работы, делать выводы и проводить самооценку проделанной работы;
4) воспитательная цель: воспитывать чувство коллективизма, развивать аналитические способности учащихся.
Наглядные пособия и демонстрации: демонстрация с использованием оптического диска
организационный момент- 3 мин
объяснение нового материала- 30 мин
закрепление материала — 10 мин
домашнее задание — 2 мин
Вводное слово учителя. Учащимся предлагается вспомнить, что они знают о преломлении света из курса геометрической оптики.
Давайте вспомним, в чем состоит явление преломления света?
Наблюдение преломления света
На границе двух сред свет меняет направление своего распространения (демонстрация с использованием оптического диска). Часть световой энергии возвращается в первую среду, т. е. происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, то свет частично может пройти через границу сред, как правило, также меняя при этом направление распространения .
Игровые методики как средство формирования культуры личности
Существуют различные игры. Одни развивают мышление и кругозор детей, другие – ловкость, силу, третьи – конструкторские навыки. Есть игры, направленные на развитие творчества у ребенка, в которых ребенок проявляет свою выдумку, инициативу, самостоятельность. Творческие проявления детей в играх разно.
Вопросы педагогического руководства сюжетными играми детей дошкольного возраста в педагогической литературе
В истории дошкольной педагогики сложилось несколько педагогических подходов к руководству сюжетными играми детей. Первый подход – так называемый традиционный подход к руководству сюжетно-ролевой игрой. Данный подход сложился в практике дошкольного воспитания по результатам исследований развития дет.
Разработка в подгруппах содержания дидактических игр по ознакомлению дошкольников с предметным миром
Успешное руководство дидактическими играми, прежде всего, предусматривает отбор и продумывание их программного содержания, четкое определение задач, определение места и роли в целостном воспитательном процессе, взаимодействие и другими играми и формами обучения. Оно должно быть направлено на развит.
www.alfaeducation.ru
§ 60. Принцип Гюйгенса. Закон отражения света (окончание)
В момент, когда волна достигнет точки В и в этой точке начнется возбуждение колебаний, вторичная волна с центром в точке А уже будет представлять собой полусферу радиусом r = AD = υΔt = СВ. Фронты вторичных волн от источников, расположенных между точками А и В, показаны на рисунке 8.5. Огибающей фронтов вторичных волн является плоскость DB, касательная к сферическим поверхностям. Она и представляет собой фронт отраженной волны. Лучи АА 2 и ВВ 2 перпендикулярны фронту отраженной волны DB. Угол у между нормалью к отражающей поверхности и отраженным лучом называют углом отражения .
Так как AD = СВ и треугольники ADB и АСВ прямоугольные, то ∠DBA = ∠CAB. Но α = ∠CAB и γ = ∠DBA как углы с взаимно перпендикулярными сторонами. Следовательно, угол отражения равен углу падения 1 :
Из теории Гюйгенса вытекает закон отражения света: луч падающий, луч отраженный и нормаль к отражающей поверхности в точке падения лежат в одной плоскости, причем угол падения равен углу отражения .
При обратном направлении распространения световых лучей отраженный луч станет падающим, а падающий - отраженным. Обратимость хода световых лучей - их важное свойство.
Сформулирован общий принцип распространения волн любой природы - принцип Гюйгенса. Этот принцип позволяет с помощью простых геометрических построений находить волновую поверхность в любой момент времени по известной волновой поверхности в предшествующий момент. Из принципа Гюйгенса выведен закон отражения света.
Вопросы к параграфу
1. Как с помощью закона отражения построить изображение точечного источника света в плоском зеркале?
2. Почему нельзя использовать плоское зеркало в качестве киноэкрана?
www.xn--24-6kct3an.xn--p1ai
Закон отражения света. Плоское зеркало
Этот видеоурок доступен по абонементу
У вас уже есть абонемент? Войти
На этом уроке вы узнаете об отражении света и мы сформулируем основные законы отражения света. Ознакомимся с этими понятиями не только с точки зрения геометрической оптики, но и с точки зрения волновой природы света.
Как мы видим подавляющее большинство предметов вокруг нас, ведь они не являются источниками света? Ответ вам хорошо знаком, вы его получили еще в курсе физики 8 класса. Мы видим окружающий нас мир за счет отражения света.
Закон отражения
Для начала вспомним определение.
Когда световой луч падает на границу раздела двух сред, он испытывает отражение, то есть возвращается в исходную среду.
Обратите внимание на следующее: отражение света – это далеко не единственный возможный исход дальнейшего поведения падающего луча, частично он проникает в другую среду, то есть поглощается.
Поглощение света (абсорбция) – явление потери энергии световой волной, проходящей через вещество.
Построим падающий луч , отраженный луч и перпендикуляр в точку падения (рис. 1.).
Рис. 1. Падающий луч
Углом падения называется угол между падающим лучом и перпендикуляром (),
– угол скольжения.
Эти законы впервые были сформулированы Евклидом в его труде «Катоптрика». И с ними мы уже ознакомились в рамках программы физики 8 класса.
Законы отражения света
1. Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр в точку падения лежат в одной плоскости.
2. Угол падения равен углу отражения.
Из закона отражения света следует обратимость световых лучей. То есть если мы поменяем местами падающий луч и отраженный, то ничего не изменится с точки зрения траектории распространения светового потока.
Спектр применения закона отражения света весьма широк. Это и тот факт, с которого мы начали урок, что большинство предметов вокруг нас мы видим именно в отраженном свете (луну, дерево, стол). Еще одним хорошим примером использования отражения света являются зеркала и светоотражатели (катафоты).
Катафоты
Разберемся в принципе работы простого световозвращателя.
Катафот (от древнегреческого kata – приставка со значением усилия, fos – «свет»), световозвращатель, фликер (от англ. flick – «мигать») – устройство, предназначенное для отражения луча света в сторону источника с минимальным рассеиванием.
Каждый велосипедист знает, что передвижение в темное время суток без наличия катафотов может быть опасным.
Также фликеры используются в униформах дорожных рабочих, сотрудников ГИБДД.
Как ни удивительно, свойство катафота основано на простейших геометрических фактах, в частности на законе отражения.
Отражение луча от зеркальной поверхности происходит по закону: угол падения равен углу отражения. Рассмотрим плоский случай: два зеркала, образующих угол в 90 градусов. Луч, идущий в плоскости и попадающий на одно из зеркал, после отражения от второго зеркала уйдет ровно в том направлении, в котором пришел (см. рис. 2).
Рис. 2. Принцип действия углового катафота
Для получения такого эффекта в обычном трехмерном пространстве необходимо расположить три зеркала во взаимно перпендикулярных плоскостях. Возьмем уголок куба с краем в виде правильного треугольника. Луч, попавший на такую систему зеркал, после отражения от трех плоскостей уйдет параллельно пришедшему лучу в обратном направлении (см. рис. 3.).
Рис. 3. Уголковый отражатель
Произойдет световозвращение. Именно это простое устройство с его свойствами и называют уголковым отражателем.
Доказательство закона отражения
Рассмотрим отражение плоской волны (волна называется плоской, если поверхности равной фазы представляют собой плоскости) (рис. 1.)
Рис. 4. Отражение плоской волны
На рисунке – поверхность, и – два луча падающей плоской волны, они параллельны друг другу, а плоскость – волновая поверхность. Волновую поверхность отраженной волны можно получить, если провести огибающую вторичных волн, центры которых лежат на границе раздела сред.
Различные участки волновой поверхности достигают отражающей границы не одновременно. Возбуждение колебаний в точке начнется раньше, чем в точке на промежуток времени . В момент когда волна достигнет точки и в этой точке начнется возбуждение колебаний, вторичная волна с центром в точке (отраженный луч ) уже будет представлять собой полусферу радиусом 
. Исходя из того, что мы только что записали, этот радиус так же будет равен отрезку .
Теперь мы видим: , треугольники и – прямоугольные, а значит, 
. А в свою очередь, и есть угол падения . А – угол отражения . Следовательно, мы получаем, что угол падения равен углу отражения .
Итак, при помощи принципа Гюйгенса ми доказали закон отражения света. Получить это же доказательство можно, пользуясь принципом Ферма.
Виды отражения
В качестве примера (рис. 5.) изображено отражение от волнообразной, шероховатой поверхности.
Рис. 5. Отражение от шероховатой, волнообразной поверхности
На рисунке видно, что отраженные лучи идут в самых различных направлениях, Ведь направление перпендикуляра к точке падения для разного луча будет разным, соответственно, и угол падения, и угол отражения тоже будут разными.
Поверхность считается неровной, если размеры ее неровностей не меньше длины световых волн.
Поверхность, которая будет отражать лучи во все стороны равномерно, называется матовой. Таким образом, матовая поверхность гарантирует нам рассеянное или диффузное отражение, которое возникает вследствие неровностей, шероховатостей, царапин.
Поверхность, которая равномерно рассевает свет во все стороны, называется абсолютно матовой. В природе абсолютно матовую поверхность вы не встретите, тем не менее к ним очень близки поверхность снега, бумаги и фарфора.
Если же размер неровностей поверхности меньше длинны световой волны, то такая поверхность будет называться зеркальной.
При отражении от зеркальной поверхности параллельность пучка сохраняется (рис. 6.).
Рис. 6. Отражение от зеркальной поверхности
Приблизительно зеркальной является гладкая поверхность воды, стекла и полированного металла. Даже матовая поверхность может оказаться зеркальной, если изменить угол падения лучей.
В начале урока мы говорили о том, что часть падающего луча отражается, а часть поглощается. В физике есть величина, которая характеризует, какая доля энергии падающего луча отразилась, а какая поглотилась.
Альбедо
Альбедо – коэффициент, который показывает, какая доля энергии падающего луча отражается от поверхности, (от латинского albedo – «белизна») – характеристика диффузной отражательной способности поверхности.
Или иначе – это доля, выраженная в процентах отраженной радиации энергии от поступающей на поверхность.
Чем ближе альбедо к ста, тем больше энергия отражается от поверхности. Несложно догадаться, что коэффициент альбедо зависит от цвета поверхности, в частности, от белой поверхности энергия будет значительно лучше отражаться, чем от черной.
Самое большое альбедо для веществ у снега. Оно составляет порядка 70–90 %, в зависимости от его новизны и сорта. Именно поэтому снег медленно тает, пока он свежий, а точнее белый. Значения альбедо для других веществ, поверхностей указаны на рисунке 7.
Рис. 7. Значение альбедо для некоторых поверхностей
Плоское зеркало
Очень важным примером применения закона отражения света являются плоские зеркала – плоская поверхность, которая зеркально отражает свет. Такие зеркала есть у вас в доме.
Разберемся, как строить изображение предметов в плоском зеркале (рис. 8.).
Рис. 8. Построение изображения предмета в плоском зеркале
– точечный источник света, испускающий лучи в разные направления, возьмем два близких луча, падающих на плоское зеркало. Отраженные лучи пойдут так, будто они исходят из точки , которая симметрична точке относительно плоскости зеркала. Самое интересное начнется, когда отраженные лучи попадут нам в глаз: наш мозг сам достраивает расходящийся пучок, продолжая его за зеркало до точки
Нам кажется, что отраженные лучи исходят из точки .
Эта точка и служит изображением источника света . Конечно же, в реальности за зеркалом ничего не светится, это всего лишь иллюзия, поэтому эту точку называют мнимым изображением.
От расположения источника и размеров зеркала зависит область видения – область пространства, из которой видно изображение источника. Область видения задается краями зеркала и .
Например, в зеркало в ванной можно смотреться под определенным углом, если отойти от него вбок, то вы себя или предмет, который хотите рассмотреть, не увидите.
Для того чтобы построить изображение произвольного предмета в плоском зеркале, необходимо построить изображение каждой его точки. Но если мы знаем, что изображение точки симметрично относительно плоскости зеркала, то и изображение предмета будет симметричным относительно плоскости зеркала (рис. 9.)
Рис. 9. Симметричное отражение объекта относительно плоскости зеркала
Еще одним применением зеркалу является создание перископа, который является прибором для наблюдений из укрытия.
Заключение
На этом уроке мы не только ознакомились с законом отражения, но и доказали его с помощью уже известного нам принципа Гюйгенса. Кроме того, мы научились строить изображения предметов в плоском зеркале и характеризовать их.
Разбор задачи на закон отражения света
Ученики исследовали соотношение между скоростями автомобильчика и его изображения в плоском зеркале в системе отсчета, связанной с зеркалом.Проекция на ось вектора скорости, с которой движется изображение, в этой системе отсчета равна:
1.; 2. ; 3. ; 4. (см. рис. 10.)
Рис. 10. Иллюстрация к задаче
Вспомним, что изображение в плоском зеркале расположено симметрично объекту относительно зеркальной плоскости. Это значит, что если за время автомобиль совершит перемещение , то изображение, которое расположено симметрично, за то же время совершит перемещение и, следовательно, изображение отдаляется от зеркала со скоростью . Проекция на ось будет равна .
Список литературы
1. Жилко В.В., Маркович Я.Г. Физика. 11 класс. – 2011.
2. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М. Физика. 11 класс. Учебник.
3. Касьянов В.А. Физика, 11 класс. – 2004.
1. Интернет портал «Физика для всех» (Источник)
2. Интернет портал Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов (Источник)
3. Интернет портал «diplomivanov.narod.ru» (Источник)
Домашнее задание
1. Постройте изображения АВ в плоском зеркале
2. Постройте изображение в плоском зеркале
Изображение в плоском зеркале.
Изображение предмета в плоском зеркале образуется за зеркалом, то есть там, где предмета на самом деле нет. Как это получается?
Пусть из светящейся точки S падают на зеркало MN расходящиеся лучи SA и SB. Отражённые зеркалом, они останутся расходящимися. В глаз, расположенный как показано на рисунке, попадает расходящийся пучок света, исходящий как будто бы из точки S1. Эта точка является точкой пересечения отражённых лучей, продолженных за зеркало. Точка S1 называется мнимым изображением точки S потому, что из точки S1 свет не исходит.
Рассмотрим, как располагаются источник света и его мнимое изображение относительно зеркала.
Укрепим на подставке кусок плоского стекла в вертикальном положении. Поставив перед стеклом зажжённую свечу, мы увидим в стекле, как в зеркале, изображение свечи. Возьмём теперь вторую такую же, но незажжённую свечу и расположим её по другую сторону стекла. Передвигая вторую свечу, найдём такое положение, при котором вторая свеча будет казаться тоже зажжённой. Это значит, что незажжённая свеча находится на том же месте, где наблюдается изображение зажжённой свечи. Измерив расстояния от свечи до стекла и от её изображения до стекла, убедимся, что эти расстояния одинаковы.
Таким образом, мнимое изображение предмета в плоском зеркале находится на таком же расстоянии от зеркала, на каком находится сам предмет.
Предмет и его изображение в зеркале представляют собой не тождественные, а симметричные фигуры. Например, зеркальное изображение правой перчатки представляет собой левую перчатку, которую можно совместить с правой, лишь вывернув её наизнанку.
Изображение предмета, даваемое плоским зеркалом, формируется за счет лучей, отраженных от зеркальной поверхности
На рисунке показано, как глаз воспринимает изображение точки S в зеркале. Лучи SО, SО1 и SО2 отражаются от зеркала в соответствии с законами отражения. Луч SО падает на зеркало перпендикулярно (= 0°) и, отражаясь (= 0°), не попадает в глаз. Лучи SО1 и SО2 после отражении попадают в глаз расходящимся пучком, глаз воспринимает светящуюся точку S1 за зеркалом. На самом деле в точке S1 сходятся продолжения отраженных лучей (пунктир), а не сами лучи (это только кажется, что попадающие в глаз расходящиеся лучи исходят из точек, расположенных в «зазеркалье»), поэтому такое изображение называют воображаемым (или мнимым), а точка из которой, как нам кажется, исходит каждый пучок, и есть точка изображения. Каждой точке объекта соответствует точка изображения.
закона отражения света мнимое изображение предмета располагается симметрично относительно зеркальной поверхности. Размер изображения равен размеру самого предмета.
В действительности световые лучи не проходят сквозь зеркало. Нам только кажется, будто свет исходит от изображения, поскольку наш мозг воспринимает попадающий к нам в глаза свет как свет от источника, находящегося перед нами. Так как лучи в действительности не сходятся в изображении, поместив лист белой бумаги или фотоплёнку в то место, где находится изображение, мы не получим никакого изображения. Поэтому такое изображение называют мнимым. Его следует отличать от действительного изображения, через которое свет проходит и которое можно получить, поместив там, где оно находится, лист бумаги или фотоплёнку. Как мы увидим в дальнейшем, действительные изображения можно формировать с помощью линз и кривых зеркал (например сферических).
Точки S и S’ симметричны относительно зеркала: SО = ОS’. Их ображение в плоском зеркале воображаемое, прямое (не обратное), одинаковое по размерам с предметом и расположено на таком же расстоянии от зеркала, что и сам предмет.
Вечером встречный автомобиль ослепляет нас ярким светом фар. Прожектор даёт мощный поток света, ярко освещающий удалённые предметы. Стоит маяк,посылающий на десятки километров лучи света для ориентации кораблей. Во всех этих и многих других случаях свет направляется в пространство вогнутым зеркалом, перед которым находится источник света.
Отражающими поверхности не обязательно должны быть плоскими. Изогнутые зеркала чаще всего бывают сферическими, т. е. имеют форму сферического сегмента. Сферические зеркала бывают вогнутыми и выпуклыми. Сферическое вогнутое зеркало представляет собой тщательно отполированную шаровую поверхность. На рисунках далее точка О — центр сферической поверхности, которая образует зеркало. На рисунке буквой С отмечен центр сферической зеркальной поверхности, точка О - вершина зеркала. Прямая линия СО, проходящая через центр зеркальной поверхности С и вершину зеркала О, называется оптической осью зеркала.
Пустим от фонаря на зеркало пучок лучей света, параллельных оптической оси зеркала. После отражения от зеркала лучи этого пучка соберутся в одной точке F, лежащей на оптической оси зеркала. Эта точка называется фокусом зеркала. Если источник света поместить в фокусе зеркала, то лучи отразятся от зеркала, как показано на рисунке.
Расстояние OF от вершины зеркала до фокуса называется фокусным расстоянием зеркала, оно равно половине радиуса ОС сферической поверхности зеркала, то есть OF= 0,5 ОС.
Приблизим к вогнутому зеркалу источник света (зажжённую свечу или электрическую лампу) настолько, чтобы в зеркале было видно его изображение. Это изображение- мнимое - расположено за зеркалом. По сравнению с предметом оно увеличенное и прямое.
Станем постепенно удалять источник света от зеркала. При этом будет удаляться от зеркала и его изображение, размеры его будут увеличиваться, а затем мнимое изображение исчезнет. Но теперь изображение источника света можно получить на экране, расположенном перед зеркалом, то есть можно получить действительное изображение источника света.
Чем дальше будем отодвигать источник света от зеркала, тем ближе к зеркалу придётся располагать экран, чтобы получить на нём изображение источника. Размеры изображения при этом будут уменьшаться.
Все действительные изображения по отношению к предмету оказываются обратными (перевёрнутыми). Их размеры в зависимости от расстояния предмета до зеркала могут быть большими, меньшими, чем предмет, или равными размерам предмета (источника света).
Таким образом, расположение и размеры изображения, получаемого с помощью вогнутого зеркала, зависят от положения предмета относительно зеркала.
Построение изображения в вогнутом зеркале.
Сферическое зеркало называется вогнутым, если отражающей поверхностью служит внутренняя сторона сферического сегмента, т. е. если центр зеркала находится от наблюдателя дальше его краёв.
Если размеры вогнутого зеркала малы в сравнении с его радиусом кривизны, то есть на вогнутое сферическое зеркало падает пучок лучей, параллельный главной оптической оси, после отражения от зеркала лучи пересекутся в одной точке, которая называется главным фокусом зеркала F . Расстояние от фокуса до полюса зеркала называют фокусным расстоянием и обозначают той же буквой F . У вогнутого сферического зеркала главный фокус действительный. Он расположен посередине между центром и полюсом зеркала (центром сферической поверхности), значит фокусное расстояние: ОF = СF = R/2.
Пользуясь законами отражения света, можно геометрически построить изображение предмета в зеркале. На рисунке светящаяся точка S расположена перед вогнутым зеркалом. Проведём от неё к зеркалу три луча и построим отражённые лучи. Эти отражённые лучи пересекутся в точке S1. Так как мы взяли три произвольных луча, исходящих из точки S, то и все другие лучи, падающие из этой точки на зеркало, после отражения пересекутся в точке S1 Следовательно, точка S1 является изображением точки S.
Для геометрического построения изображения точки достаточно знать направление распространения двух лучей, выходящих из этой точки. Лучи эти могут быть выбраны совершенно произвольно. Однако удобнее пользоваться лучами, ход которых после отражения от зеркала заранее известен.
Построим изображение точки S в вогнутом зеркале. Для этого проведём из точки S два луча. Луч SA параллелен оптической оси зеркала; после отражения он пройдёт через фокус зеркала F. Другой луч SB проведём через фокус зеркала; отразившись от зеркала, он пойдёт параллельно оптической оси. В точке S1 оба отражённых луча пересекутся. Эта точка и будет изображением точки S, в ней пересекутся все отражённые зеркалом лучи, идущие из точки S.
Изображение предмета складывается из изображений множества отдельных точек этого предмета. Чтобы построить изображение предмета в вогнутом зеркале, достаточно построить изображение двух крайних точек этого предмета. Изображения остальных точек расположатся между ними. На рисунке предмет изображён в виде стрелки АВ.
Построив указанным выше способом изображения точек А и В, получим изображение всего предмета А1В1. Предмет АВ находится за центром шаровой поверхности зеркала (за точкой С). Его изображение А1В1 оказалось между фокусом F и центром шаровой поверхности зеркала С. По отношению к предмету оно уменьшенное и перевёрнутое. Изображение А1В1 действительное, так как отражённые от зеркала лучи действительно пересекаются в точках А1 и В1. Такое изображение можно получить на экране.
Сферическое зеркало называется выпуклым, еслиотражение происходит от внешней поверхности сферического сегмента, т. е. если центр зеркаланаходится к наблюдателю ближе, чем края зеркала.
Если параллельный пучок лучей падает навыпуклоезеркало, то отраженные лучи рассеиваются, но их продолжение (пунктир) пересекаются у главном фокусе выпуклого зеркала. То есть главный фокус выпуклого зеркала является мнимым.
Фокусным расстояниям сферических зеркал приписывается определенный знак, для выпуклого где R – радиус кривизны зеркала: OF=CF=-R/2.
Использование зеркал.
Плоским зеркалом широко пользуются и в быту, и при устройстве различных приборов.
Известно, что точность отсчёта по какой-либо шкале зависит от правильного расположения глаза. Чтобы уменьшить ошибку отсчёта, точные измерительные приборы снабжаются зеркальной шкалой. Работающий с таким прибором видит деления шкалы, узкую стрелку и её изображение в зеркале. Правильным будет такой отсчёт по шкале, при котором глаз расположен так, что стрелка закрывает своё изображение в зеркале.
Отражённый от зеркала «зайчик» заметно смещается при повороте зеркала даже на небольшой угол. Это явление используется в измерительных приборах, отсчёт показаний которых производится на удалённой от прибора шкале по смещению светового «зайчика» на этой шкале. «Зайчик» получается от маленького зеркальца, связанного с подвижной частью прибора и освещаемого от специального источника света. Измерительные приборы с таким устройством для отсчёта показаний обычно очень чувствительны.
Плоские зеркала очень широко используются в быту, а также в приборах, вкоторых нужно изменить направление хода лучей, например в перископе (рисунок справа).
Вогнутые зеркала используют для изготовления прожекторов: источник света помещают в фокусе зеркала, отраженные лучи идут от зеркала параллельным пучком. Если взять вогнутое зеркало больших размеров, то в фокусе можно получить очень высокую температуру. Тут можно разместить резервуар с водой для получения горячей воды,например, для бытовых нужд за счёт энергии Солнца.
С помощью вогнутых зеркал можно направить большую часть света, излучаемого источником, в нужном направлении. Для этого вблизи источника света помещается вогнутое зеркало, или, как его называют, рефлектор. Так устраиваются автомобильные фары, проекционные и карманные фонари, прожекторы.
Прожектор состоит из двух главных частей: мощного источника света и большого вогнутого зеркала. При указанном на рисунке расположении источника и зеркала отражённые от зеркала лучи света идут почти параллельным пучком.
Медосмотр при приеме на работу Устраиваясь на предприятие, в организацию, каждый претендент обязан пройти медосмотр. Список врачей, у которых надо пройти обследование и получить заключение, может отличаться. Все зависит от рода […]
Большинство окружающих вас объектов: дома, деревья, ваши одноклассники и т. д. — не являются источниками света. Но вы их видите. Ответ на вопрос «Почему так?» вы найдете в этом параграфе.
Рис. 11.1. При отсутствии источника света невозможно ничего увидеть. Если есть источник света, мы видим не только сам источник, но и предметы, которые отражают свет, идущий от источника
Выясняем, почему мы видим тела, не являющиеся источниками света
Вы уже знаете, что в однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно.
А что происходит, если на пути пучка света находится какое-то тело? Часть света может пройти сквозь тело, если оно прозрачное, часть поглотится, а часть обязательно отразится от тела. Некоторые отраженные лучи попадут нам в глаза, и мы увидим это тело (рис. 11.1).
Устанавливаем законы отражения света
Чтобы установить законы отражения света, воспользуемся специальным прибором — оптической шайбой*. В центре шайбы закрепим зеркало и направим на него узкий пучок света так, чтобы он давал на поверхности шайбы светлую полосу. Видим, что пучок света, отраженный от зеркала, тоже дает светлую полосу на поверхности шайбы (см. рис. 11.2).
Направление падающего пучка света зададим лучом СО (рис. 11.2). Этот луч называют падающим лучом. Направление отраженного пучка света зададим лучом OK. Этот луч называют отраженным, лучом.
Из точки O падения луча проведем перпендикуляр OB к поверхности зеркала. Обратим внимание на то, что падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр лежат в одной плоскости, — в плоскости поверхности шайбы.
Угол α между падающим лучом и перпендикуляром, проведенным из точки падения, называют углом падения; угол β между отраженным лучом и данным перпендикуляром называют углом отражения.
Измерив углы α и β, можно убедиться, что они равны.
Если перемещать источник света по краю диска, угол падения светового пучка будет изменяться и соответственно будет изменяться угол отражения, причем каждый раз угол падения и угол отражения света будут равны (рис. 11.3). Итак, мы установили законы отражения света:
Рис. 11.3. С изменением угла падения света изменяется и угол отражения. Угол отражения всегда равен углу падения
Рис. 11.5. Демонстрация обратимости световых лучей: отраженный луч идет по пути падающего луча
рис. 11.6. Подходя к зеркалу, мы видим в нем своего «двойника». Конечно, никакого «двойника» там нет — мы видим в зеркале свое отражение
1. Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к поверхности отражения, проведенный из точки падения луча, лежат в одной плоскости.
2. Угол отражения равен углу падения: β = α.
Законы отражения света установил древнегреческий ученый Евклид еще в III в. до н. э.
В каком направлении следует повернуть зеркало профессору, чтобы «солнечный зайчик» попал на мальчика (рис. 11.4)?
С помощью зеркала на оптической шайбе можно продемонстрировать также обратимость световых лучей: если падающий луч направить по пути отраженного, то отраженный луч пойдет по пути падающего (рис. 11.5).
Изучаем изображение в плоском зеркале
Рассмотрим, как создается изображение в плоском зеркале (рис. 11.6).
Пусть из точечного источника света S на поверхность плоского зеркала падает расходящийся пучок света. Из этого пучка выделим лучи SA, SB и SC. Используя законы отражения света, построим отраженные лучи ЛЛ Ъ BB 1 и CC 1 (рис. 11.7, а). Эти лучи пойдут расходящимся пучком. Если продлить их в противоположном направлении (за зеркало), все они пересекутся в одной точке — S 1 , расположенной за зеркалом.
Если часть отраженных от зеркала лучей попадет в ваш глаз, вам будет казаться, что отраженные лучи выходят из точки S 1 , хотя в действительности никакого источника света в точке S 1 нет. Поэтому точку S 1 называют мнимым изображением точки S. Плоское зеркало всегда дает мнимое изображение.
Выясним, как расположены предмет и его изображение относительно зеркала. Для этого обратимся к геометрии. Рассмотрим, например, луч SC, который падает на зеркало и отражается от него (рис. 11.7, б).
Из рисунка видим, что Δ SOC = Δ S 1 OC — прямоугольные треугольники, имеющие общую сторону CO и равные острые углы (так как по закону отражения света α = β). Из равенства треугольников имеем, что SO = S 1 O, то есть точка S и ее изображение S 1 симметричны относительно поверхности плоского зеркала.
То же можно сказать и об изображении протяженного предмета: предмет и его изображение симметричны относительно поверхности плоского зеркала.
Итак, нами установлены общие характеристики изображений в плоских зеркалах.
1. Плоское зеркало дает мнимое изображение предмета.
2. Изображение предмета в плоском зеркале и собственно предмет симметричны относительно поверхности зеркала, и это означает:
1) изображение предмета равно по размеру самому предмету;
2) изображение предмета расположено на том же расстоянии от поверхности зеркала, что и сам предмет;
3) отрезок, соединяющий точку на предмете и соответствующую ей точку на изображении, перпендикулярен поверхности зеркала.
Различаем зеркальное и рассеянное отражение света
Вечером, когда в комнате горит свет, мы можем видеть свое изображение в оконном стекле. Но изображение исчезает, если задернуть шторы: на ткани мы своего изображения не увидим. А почему? Ответ на этот вопрос связан по меньшей мере с двумя физическими явлениями.
Первое такое физическое явление — отражение света. Чтобы появилось изображение, свет должен отразиться от поверхности зеркально: после зеркального отражения света, идущего от точечного источника S, продолжения отраженных лучей пересекутся в одной точке S 1 , которая и будет изображением точки S (рис. 11.8, а). Такое отражение возможно только от очень гладких поверхностей. Их так и называют — зеркальные поверхности. Кроме обычного зеркала примерами зеркальных поверхностей являются стекло, полированная мебель, спокойная гладь воды и т. п. (рис. 11.8, б, в).
Если свет отражается от шероховатой поверхности, такое отражение называют рассеянным (диффузным) (рис. 11.9). В этом случае отраженные лучи распространяются в разных направлениях (именно поэтому мы видим освещенный предмет с любой стороны). Понятно, что поверхностей, рассеивающих свет, намного больше, чем зеркальных.
Посмотрите вокруг и назовите не менее десяти поверхностей, отражающих свет рассеянно.
Рис. 11.8. Зеркальное отражение света — это отражение света от гладкой поверхности
Рис. 11.9. Рассеянное (диффузное) отражение света — это отражение света от шероховатой поверхности
Второе физическое явление, влияющее на возможность видеть изображение, — это поглощение света. Ведь свет не только отражается от физических тел, но и поглощается ими. Лучшие отражатели света — зеркала: они могут отражать до 95 % падающего света. Хорошими отражателями света являются тела белого цвета, а вот черная поверхность поглощает практически весь свет, падающий на нее.
Когда осенью выпадает снег, ночи становятся намного светлее. Почему? Учимся решать задачи
Задача. На рис. 1 схематически изображены предмет ВС и зеркало NM. Найдите графически участок, из которого изображение предмета ВС видно полностью.
Анализ физической проблемы. Чтобы видеть изображение некоторой точки предмета в зеркале, необходимо, чтобы в глаз наблюдателя отразилась хотя бы часть лучей, падающих из этой точки на зеркало. Понятно, что если в глаз отразятся лучи, исходящие из крайних точек предмета, то в глаз отразятся и лучи, исходящие из всех точек предмета.
Решение, анализ результатов
1. Построим точку B 1 — изображение точки В в плоском зеркале (рис. 2, а). Область, ограниченная поверхностью зеркала и лучами, отраженными от крайних точек зеркала, и будет той областью, из которой видно изображение B 1 точки В в зеркале.
2. Аналогично построив изображение С 1 точки С, определим область ее видения в зеркале (рис. 2, б).
3. Видеть изображение всего предмета наблюдатель может только в том случае, если в его глаз попадают лучи, которые дают оба изображения — B 1 и С 1 (рис. 2, в). Значит, участок, выделенный на рис. 2, в оранжевым, и есть тот участок, из которого изображение предмета видно полностью.
Проанализируйте полученный результат, еще раз рассмотрите рис. 2 к задаче и предложите более простой способ найти область видения предмета в плоском зеркале. Проверьте свои предположения, построив область видения нескольких предметов двумя способами.
Подводим итоги
Все видимые тела отражают свет. При отражении света выполняются два закона отражения света: 1) луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к поверхности отражения, проведенный из точки падения луча, лежат в одной плоскости; 2) угол отражения равен углу падения.
Изображение предмета в плоском зеркале мнимое, равное по размеру самому предмету и расположено на том же расстоянии от зеркала, что и сам предмет.
Различают зеркальное и рассеянное отражения света. В случае зеркального отражения мы можем видеть мнимое изображение предмета в отражающей поверхности; в случае рассеянного отражения изображение не возникает.
Контрольные вопросы
1. Почему мы видим окружающие тела? 2. Какой угол называют углом падения? углом отражения? 3. Сформулируйте законы отражения света. 4. С помощью какого прибора можно удостовериться в справедливости законов отражения света? 5. В чем состоит свойство обратимости световых лучей? 6. В каком случае изображение называют мнимым? 7. Охарактеризуйте изображение предмета в плоском зеркале. 8. Чем рассеянное отражение света отличается от зеркального?
Упражнение № 11
1. Девочка стоит на расстоянии 1,5 м от плоского зеркала. На каком расстоянии от девочки находится ее отражение? Охарактеризуйте его.
2. Водитель автомобиля, глянув в зеркало заднего вида, увидел пассажира, сидящего на заднем сиденье. Может ли пассажир в этот момент, глядя в то же зеркало, увидеть водителя?
3. Перенесите рис. 1 в тетрадь, для каждого случая постройте падающий (или отраженный) луч. Обозначьте углы падения и отражения.
4. Угол между падающим и отраженным лучами равен 80°. Чему равен угол падения луча?
5. Предмет находился на расстоянии 30 см от плоского зеркала. Затем предмет переместили на 10 см от зеркала в направлении, перпендикулярном поверхности зеркала, и на 15 см — параллельно ей. Каким было расстояние между предметом и его отражением? Каким оно стало?
6. Вы движетесь к зеркальной витрине со скоростью 4 км/ч. С какой скоростью приближается к вам ваше отражение? На сколько сократится расстояние между вами и вашим отражением, когда вы пройдете 2 м?
7. Солнечный луч отражается от поверхности озера. Угол между падающим лучом и горизонтом в два раза больше, чем угол между падающим и отраженным лучами. Чему равен угол падения луча?
8. Девочка смотрит в зеркало, висящее на стене под небольшим углом (рис. 2).
1) Постройте отражение девочки в зеркале.
2) Найдите графически, какую часть своего тела видит девочка; область, из которой девочка видит себя полностью.
3) Какие изменения будут наблюдаться, если зеркало постепенно закрывать непрозрачным экраном?
9. Ночью в свете фар автомобиля лужа на асфальте кажется водителю темным пятном на более светлом фоне дороги. Почему?
10. На рис. 3 показан ход лучей в перископе — устройстве, действие которого основано на прямолинейном распространении света. Объясните, как работает это устройство. Воспользуйтесь дополнительными источниками информации и узнайте, где его применяют.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3
Тема. Исследование отражения света с помощью плоского зеркала.
Цель: экспериментально проверить законы отражения света.
оборудование: источник света (свеча или электрическая лампа на подставке), плоское зеркало, экран со щелью, несколько чистых белых листов бумаги, линейка, транспортир, карандаш.
указания к работе
подготовка к эксперименту
1. Перед выполнением работы вспомните: 1) требования безопасности при работе со стеклянными предметами; 2) законы отражения света.
2. Соберите экспериментальную установку (рис. 1). Для этого:
1) установите экран со щелью на белом листе бумаги;
2) перемещая источник света, получите на бумаге полоску света;
3) установите плоское зеркало под некоторым углом к полоске света и перпендикулярно листу бумаги так, чтобы отраженный пучок света тоже давал на бумаге хорошо заметную полоску.
Эксперимент
Строго соблюдайте инструкцию по безопасности (см. форзац учебника).
1. Хорошо заточенным карандашом начертите на бумаге линию вдоль зеркала.
2. Поставьте на листе бумаги три точки: первую — посреди падающего пучка света, вторую — посреди отраженного пучка света, третью — в месте падения светового пучка на зеркало (рис. 2).
3. Повторите описанные действия еще несколько раз (на разных листах бумаги), устанавливая зеркало под разными углами к падающему пучку света.
4. Изменив угол между зеркалом и листом бумаги, убедитесь, что в этом случае вы не увидите отраженного пучка света.
Обработка результатов эксперимента
Для каждого опыта:
1) постройте луч, падающий на зеркало, и отраженный луч;
2) через точку падения луча проведите перпендикуляр к линии, проведенной вдоль зеркала;
3) обозначьте и измерьте угол падения (α) и угол отражения (β) света. Результаты измерений занесите в таблицу.
Анализ эксперимента и его результатов
Проанализируйте эксперимент и его результаты. Сделайте вывод, в котором укажите: 1) какое соотношение между углом падения светового луча и углом его отражения вы установили; 2) оказались ли результаты опытов абсолютно точными, а если нет, то в чем причины погрешности.
творческое задание
Используя рис. 3, продумайте и запишите план проведения эксперимента по определению высоты комнаты с помощью плоского зеркала; укажите необходимое оборудование.
По возможности проведите эксперимент.
Задание «со звездочкой»
Загрузка...
