Narysuj obraz w płaskim lustrze, nie tylko jego odległość

Potrzebne wiadomości: Prawo odbicia, prostopadłość, symetria względem prostej i odczyt współrzędnych na siatce.

Wykorzystamy wyjaśnienie z materiału Zwierciadło płaskie: skąd oko widzi obraz?. Gdy mylą Ci się kąty, wróć do rysunku z normalną. Tutaj nie potrzebujemy równania soczewki ani funkcji trygonometrycznych.

Najpierw światło, potem linie pomocnicze

Narysuj prostą oznaczającą powierzchnię lustra i punkt P przed nim. Wybierz dwa różne punkty A i B na lustrze. Połącz P z A oraz P z B. Strzałki na tych promieniach kieruj od P do lustra. W A i B narysuj normalne, czyli proste prostopadłe do lustra.

W każdym punkcie poprowadź promień odbity po stronie przed lustrem. Kąt odbicia względem normalnej musi być równy kątowi padania. Strzałka promienia odbitego biegnie od lustra. Dopiero teraz przedłuż oba odbite promienie wstecz, za lustro, liniami przerywanymi. Ich przecięcie to P′, obraz punktu P. Przedłużenie jest linią pomocniczą, a nie światłem biegnącym przez nieprzezroczyste lustro.

Na siatce współrzędna x mówi o przesunięciu w prawo lub w lewo, a y o przesunięciu w górę lub w dół. Dla lustra x = 0 punkt P = (−3, 2) cm ma obraz P′ = (3, 2) cm. Zmienia się znak odległości w kierunku prostopadłym do lustra, a nie wysokość punktu. Odległości od lustra porównuj wzdłuż prostopadłej, nie po skosie wzdłuż promienia.

A jeśli przedmiot nie jest punktem?

Dla odcinka wystarczy znaleźć obrazy jego końców i je połączyć. Dla bardziej złożonego przedmiotu wykonujemy tę samą czynność dla potrzebnych punktów. Rozmiar obrazu nie zmienia się. Obrócenie lustra na kartce nie zmienia prawa odbicia: przy poziomym lustrze y = 0 odbijamy współrzędną y, a nie x. Sprawdź to samodzielnie w drugim zadaniu.

Jak sprawdzić położenie bez stawiania ekranu za lustrem?

To uzupełnienie części lustrzanej pracowni optyki, a nie zamiennik wszystkich jej doświadczeń. Z nauczycielem przygotuj oprawioną szkolną płytkę półprzepuszczalną i dwa jednakowe niewielkie znaczniki. Płytka odbija część światła, ale pozwala też widzieć znacznik za nią. Nie używaj luźnego szkła, świec, lasera ani Słońca.

Ustaw płytkę pionowo na kartce i zaznacz linię jej powierzchni. Przed nią postaw pierwszy znacznik P. Patrząc z tej samej strony, przesuwaj drugi znacznik za płytką, aż nałoży się na widziany obraz P. Następnie przesuń głowę trochę w lewo i w prawo. Jeśli obraz i tylny znacznik rozjeżdżają się względem siebie, popraw ustawienie. Takie pozorne przesunięcie przy zmianie punktu obserwacji nazywamy paralaksą.

Gdy nie widać względnego przesunięcia, zaznacz oba położenia i zmierz ich prostopadłe odległości od linii płytki. Powtórz dla innego położenia P. W prostym modelu oczekujemy równych odległości w granicach dokładności ustawienia, ale zapisz własne wyniki, także gdy się różnią. Grubość płytki i niedokładne ustawienie ograniczają tę metodę.

Tylny znacznik nie jest ekranem, na którym powstał obraz. Służy tylko do wskazania miejsca widzianego obrazu. Światło odbite dociera do oka przed płytką. W nieprzezroczystym lustrze promienie odbite w ogóle nie biegną za lustrem; dlatego nie otrzymamy tam tego obrazu na ekranie.

Zadania do tego tematu

• Dwa odbicia i jeden obraz punktu
• Odcinek przed poziomym lustrem
• Popraw rysunek z promieniami za lustrem

Dalsza lektura

Materiał referencyjny