Отражение света на плоском зеркале
Когда свет падает на поверхность, он может отразиться, пройти сквозь нее или быть поглощенным. Отражение света играет важную роль в нашей жизни и в науке. Например, зеркала, которые мы используем в нашей повседневной жизни, работают на основе отражения света. В физике отражение света является одним из основных принципов и изучается с помощью различных задач и экспериментов.
Рассмотрим задачи на отражение света на плоском зеркале
Плоское зеркало – это зеркало с плоской поверхностью, которая отражает свет в соответствии с законами отражения. Оно является одним из простейших и наиболее распространенных типов зеркал и используется в повседневной жизни. В физике, плоское зеркало является объектом исследования, поскольку оно позволяет легко и наглядно исследовать законы отражения света.
Цель урока
- Введение понятий падающий и отраженный лучи, углы падения и отражения, диффузное и зеркальное отражение, плоское зеркало.
- Формулирование закона отражения света на основе опытных фактов.
- Изучение построения и особенностей изображения предмета в плоском зеркале.
Урок для 8 класса
Учитель: Сергей Николаевич
Цена урока: проверка усвоения материала по теме Прямолинейное распространение света. ( выполнить в рабочей тетради! )
Учебные задания
Постановка задачи: На высоте 4 м весит уличный фонарь. Рассчитайте длину тени, которую отбросит палка длиной 1 м, если ее установить вертикально на расстоянии 3 м от основания столба, на котором закреплен фонарь. Сделать пояснительный чертеж.
Постановка задачи: Два столбика одинаковой высоты 1,2 м поставлены вблизи уличного фонаря так, что расстояние от основания столба уличного фонаря до основания столбиков отличается на 0,8 м. При этом тени, отбрасываемые столбиками отличаются на 0,4 м. Найти высоту, на которой подвешен фонарь. Сделать пояснительный чертеж.
Явление отражения света
Цель: дать определение понятиям диффузное и зеркальное отражение, изучить явление отражения света и сформулировать закон отражения света.
Учебное задание: Записать информацию с слайдов 8-12 в рабочую тетрадь.
Все ученики желают Удачи в освоении материала и выполнении заданий!
Отражение света и зеркала: основные принципы
Свет от источника проходит через тело и попадает в глаз. Человек видит тело и источник света. Попадает в глаз человека. Человек видит источник света.
Когда свет от источника попадает на непрозрачное тело, он отражается в глаз человека. Если же непрозрачное тело полностью поглощает свет, то в глаз человека он не попадает, и человек видит чёрное тело или не видит ничего.
Законы отражения света от зеркальной поверхности
Схема отражения света от зеркальной поверхности:
M – зеркальная отражающая поверхность
SO – падающий луч
OV – отражённый луч
OA – перпендикуляр к отражающей поверхности
α – угол падения
γ – угол отражения
Особенности отражения света от зеркальной поверхности (закон отражения):
- Падающий, отражённый лучи и перпендикуляр в точке падения лежат в одной плоскости.
- Угол отражения равен углу падения (γ = α).
- Падающий и отражённый лучи взаимно обратимы.
Опыты с плоским зеркалом
Опыт 1: Поместите линейку на расстоянии горизонтально к плоскому зеркалу. Передвигая линейку, определите, на каком расстоянии находятся предмет и его изображение.
Опыт 2: Поставьте карандаш вертикально напротив зеркала и определите размеры карандаша и его изображения в зеркале.
Опыт 3: Поднимите руки перед зеркалом и определите, какая рука отображается в зеркале. Сделайте выводы о способе формирования изображений в плоских зеркалах.
Проведя данные опыты и изучив материал по теме, вы сможете более глубоко понять принципы отражения света и особенности плоских зеркал.
Принципы построения изображения точки в плоском зеркале
Построить изображение предмета АВ в плоском зеркале, используя построения изображения точки (см. предыдущий слайд).
Найти все изображения точки в двух взаимно перпендикулярных зеркалах.
Выполняем задания в рабочей тетради.
Цель:
Закрепление знаний по построению изображения предмета в плоском зеркале.
Построение выполняется в рабочей тетради. Как строится изображения и решается задача смотри на следующем слайде.
УЭ5 – Итоги урока:
- Какую роль играет для человека явление отражения?
- Всегда ли можно видеть предметы, источники света и свет?
- Чем отличается диффузное и зеркальное отражение света?
- Сформулируйте закон отражения не прибегая к учебнику и рабочей тетради.
- Каковы особенности изображения предмета в плоском зеркале?
УЭ6 – ДЗ:
Выполнить задания § 65, 66 + задание на построение. По разобранному примеру (смотри слайды 20 и 21) выполнить карточку-задание Плоское зеркало для своего варианта. Задание выполнить в рабочей тетради, сфотографировать на смартфон и прикрепить для проверки в Сетевом городе.
Вопросы к карточке-заданию:
- Построить изображение предмета АВ в плоском зеркале.
- Какую часть предмета в зеркале видит глаз наблюдателя?
- Куда и насколько надо сместить глаз наблюдателя, чтобы увидеть изображение предмета целиком?
Таблица данных для построения изображения в плоском зеркале.
Источники:
- А.В.Пёрышкин, учебник Физика-8, М.: Дрофа, 2014, 240 с.
- А.Е.Марон, Е.А.Марон, С.В.Позойский, Сборник вопросов и задач по физике, 7-9 классы, М.: Дрофа, 2013, 272 с.
- Программа Microsoft Power Point.
- Образовательный интернет-ресурс Класс!ная физика http://class-fizik.ru/8cla.html
- Цифровая видеокамера Panasonic DMC-FZ100.
Сферические зеркала: основные характеристики
Каждое утро, умываясь, вы смотрите в плоское зеркало и видите свое четкое отражение в нем. Но поверхность зеркала может быть не только плоской, но и искривленной. Параллельные лучи света, отражаясь от искривленной поверхности, не останутся параллельными. Но отражаются они упорядоченно и могут как сходиться, так и расходиться.
Типы сферических зеркал
Самый простой пример искривленной отражающей поверхности – сферическая поверхность. Зеркало с такой поверхностью называют сферическим.
Различают два типа сферических зеркал: вогнутые, если зеркальной является внутренняя поверхность сферы, и выпуклые, если — внешняя.
Характеристики и свойства
Вогнутое зеркало
Центр сферы O называется оптическим центром зеркала, его радиус R — радиусом зеркала. Вершина шарового сегмента P называется полюсом зеркала.
Прямая линия OP, проходящая через оптический центр и полюс зеркала, называется главной оптической осью. Любая прямая, например прямая OM, проходящая через оптический центр O и поверхность зеркала (за исключением его главной оптической оси), называется побочной оптической осью.
Особенности сферических зеркал
Изображение точечного источника в сферических зеркалах зависит от типа лучей и можно считать неискаженным только в определенных условиях. Например, при параксиальных (приосевых) лучах.
Изображение при параллельных лучах
Если направить пучок лучей, параллельных главной оптической оси сферического зеркала, то все они пересекут в одной точке главную оптическую ось.
При этом угол падения и угол отражения будут равны, направлены в одной плоскости и луч отраженный пройдет через определенную точку на главной оптической оси.
Вывод
Сферические зеркала имеют особенности отражения, которые следует учитывать при их использовании в оптике. Понимание основных характеристик сферических зеркал поможет правильно организовать процессы отражения света и создания изображений.
Если направить пучок лучей параллельно главной оптической оси вогнутого сферического зеркала, то все они пересекут главную оптическую ось в одной и той же точке на расстоянии F=R/2 (рис. 113, 114, а). Аналогичные построения можно сделать и для выпуклого зеркала (рис. 114, б). Только в отличие от вогнутого зеркала пересекаться в фокусе будут не лучи, а их продолжения. Эта точка находится на главной оптической оси на расстоянии от полюса зеркала — в мнимом фокусе.
Точка F (см. рис. 113, 114) называется главным фокусом зеркала. Расстояние PF = F от вершины зеркала до фокуса называется фокусным расстоянием. Фокусное расстояние зеркала равно половине радиуса его кривизны. Плоскость, проходящая через главный фокус F линзы перпендикулярно главной оптической оси, называется фокальной. Из свойства обратимости оптических лучей следует, что луч, идущий от источника и проходящий через фокус F, после отражения пойдет параллельно главной оптической оси.При падении пучка параллельных лучей под углом к главной оптической оси лучи после отражения пересекут побочную оптическую ось в точке называемой побочным фокусом F′ (рис. 115).
Построение изображений в сферических зеркалах
Для построения изображения любой точки в сферическом зеркале достаточно построить ход двух любых лучей в зеркале и найти их точку пересечения. Естественно, что для этого следует выбрать лучи, построить ход которых в зеркале проще всего. Как правило, для построений выбирают один из четырех стандартных (характерных) лучей (рис. 116):
Если предмет AB (см. рис. 116, 117) перпендикулярен главной оптической оси в вогнутом сферическом зеркале, то его изображение будет также перпендикулярно этой оси. Поэтому достаточно построить изображение только точки B. Из свойств обратимости светового луча следует, что предмет AB и его изображение A1B1 можно поменять местами. Если предмет находится за оптическим центром зеркала, то изображение предмета — действительное, обратное и уменьшенное — находится между главным фокусом и центром зеркала (рис. 117). Если предмет находится между фокусом и оптическим центром зеркала (см. рис. 117), то изображение A1B1 предмета — действительное, обратное и увеличенное — находится за центром зеркала.
Если предмет находится между полюсом зеркала и его фокусом, то изображение A1B1 предмета — мнимое, прямое и увеличенное — находится за зеркалом (рис. 118, а). Построим изображение предмета AB в выпуклом зеркале (рис. 118, б). Изображение в таком зеркале всегда получается прямым, мнимым, уменьшенным.Все возможные изображения предметов в сферических зеркалах построены на рисунке 119.Поскольку вогнутые зеркала фокусируют любое электромагнитное излучение, то они находят широкое применение в радиолокации, радиосвязи, радиоастрономии, в телевидении. В частности, вогнутые зеркала применяют в телескопах — приборах для наблюдения звезд, галактик.
Чертеж первого прожектора был составлен Леонардо да Винчи в Атлантическом кодексе.Первый прожектор был построен в 1779 г. русским механиком И.П. Кулибиным. В настоящее время широко применяются светодиодные прожекторы (рис. 120). Они имеют рекордно низкое потребление электроэнергии, большой ресурс работ, небольшой вес, большую компактность и могут работать в широком температурном диапазонеПервый зеркальный телескоп-рефлектор был построен в 1668 г. И. Ньютоном (рис. 121).Современные телескопы-рефлекторы имеют зеркала большого диаметра. Так диаметр главного зеркала телескопа Маунт-Паломарской обсерватории в США — 5 м, а диаметр телескопа специальной обсерватории на Северном Кавказе в России — 6 м.
Упражнение 14
1. Постройте изображения предметов в вогнутых сферических зеркалах (рис. 124).
2. Постройте изображения предметов в выпуклых сферических зеркалах (рис. 125).
3. Постройте ход лучей в вогнутых сферических зеркалах (рис. 126).
4. Постройте ход лучей в выпуклых сферических зеркалах (рис. 127).
5. Постройте изображение точечного источника света, находящегося в точке S (рис. 128).
Характеристика изображения предмета в плоском зеркале Изображение в плоском зеркале: 1) мнимое – т.е. находится на пересечении продолжений лучей, а не самих лучей; 2) прямое – т.е. не перевернутое; 3) равное. Основным свойством зеркала является формирование мнимых изображений предметов. Мнимых, потому что этих предметов нет там, где мы их видим. (Когда вы стоите перед зеркалом, то с другой его стороны вас нет.)
Изображение предмета в плоском зеркале глаз Изображение предмета, даваемое плоским зеркалом, формируется за счет лучей, отраженных от зеркальной поверхности. Это изображение является мнимым, так как оно образуется пересечением не самих отраженных лучей, а их продолжений в «зазеркалье».
Задачи на плоское зеркало
Постройте изображение предмета AB в плоском зеркале. Какое получается изображение? Почему ?
Для каждого конца отрезка нужно отмерить расстояние от зеркала до этой точки, а затем отложить такое же расстояние на противоположной стороне зеркала на прямой, проходящей через эту точку, которая перпендикулярна зеркалу. Так мы найдём изображение концов отрезка. Соединим получившиеся точки и получим изображение предмета.
Это будет прямое мнимое изображение.
В данном случае изображение будет мнимым, так как оно находится за зеркалом и не может быть получено на экране или плоскости, на которой находится зеркало. Мнимое изображение существует только в нашем воображении и формируется на основе законов отражения света.
Задача (Построить изображения)
Постройте мнимые изображения предметов в плоском зеркале MN.
Действуем аналогично предыдущей задаче и получаем мнимые изображения предметов.
Задача (Определить положение источника)
Определите построением положение светящейся точки S на основе ее изображения S1. Нарисуйте один или два луча, образующих её изображение в глазу.
Проведём прямую a через изображение S1, перпендикулярную зеркалу.
Отметим положение наблюдателя точкой G. Проведём луч S1G. Этот луч пересечет зеркало в некоторой точке K.
Отрезок KG – это часть отражённого луча, идущего от точки S.
Отобразим луч m, идущий от реального источника света S и падающий на зеркало под углом, равным углу отражения.
Найдём точку пересечения луча m с прямой a – это будет реальная точка S.
Задача (Изображение в зеркале)
В плоском зеркале мнимое изображение спортсмена с мячом имеет вид, показанный на рисунке. Какой ногой спортсмен контролирует мяч ?
Когда мы смотрим на отражение в плоском зеркале, все объекты на изображении отражаются горизонтально, то есть слева на изображении становится справа, а справа – слева. Таким образом, если на изображении в зеркале мальчик контролирует мяч правой ногой, то на самом деле он контролирует его левой ногой.
Ответ: левой ногой
Задача (В полный рост)
Какой должна быть минимальная длина вертикального зеркала, чтобы человек ростом 170 см мог видеть себя полностью в зеркале, которое расположено так, что верхний край находится на уровне волос верхней части головы человека?
Изображение от зеркала будет находится на таком же расстоянии, что и человек.
Треугольники △EAD и △CAB подобны, т.к. эти треугольники прямоугольные и ∠A – общий. Коэффициент подобия равен 2, т.к. AD = 2∙AB. Значит, BC = ½ ∙ DE.
BC = ½ ∙ DE = ½ ∙ 170 см = 85 см
Ответ: 85 см
Построение изображения светящейся точки в плоском зеркале Для построения изображения светящейся точки в плоском зеркале из множества лучей, исходящих от неё, обычно выделяют только два луча. 1. Луч, перпендикулярный зеркалу (он отразится в обратном направлении). 2. Луч, падающий под углом (он отразится под таким же углом). Продолжения отраженных лучей (изображенных пунктиром) пересекаются в точке S1, которая является изображением светящейся точки S. Для нахождения изображения источника света S достаточно опустить на зеркало или на его продолжение из точки, где находится источник света, перпендикуляр и продолжить его на расстояние OS=OS1 за зеркало.
Изображение предмета в плоском зеркале B A B1 A1 Так как в изображении сходятся не сами лучи, а только их продолжения, в действительности изображения в этой точке нет: нам только кажется, что из этой точки исходят лучи. Подобное изображение принято называть мнимым.
Построение изображения в плоском зеркале (8 класс) Беркова И.В.
План построения изображения в плоском зеркале 1. Провести линию через точку-источник перпендикулярно плоскости зеркала. 2. Измерить расстояние от точки-источника до плоскости зеркала. 3. Отложить такое же расстояние с другой стороны зеркала (это и будет точка-изображение). 4. Проделать то же самое с каждой точкой, если таких точек несколько.
Как построить изображение от точечного источника света в зеркале ?
Для построения изображения от точечного источника света в плоском зеркале нужно выполнить следующие шаги:
1. Нарисуйте перпендикуляр к поверхности зеркала в точке, где находится источник света. Этот перпендикуляр называется лучом нормали.
2. Нарисуйте луч света, который исходит от источника света и падает на поверхность зеркала. Этот луч называется лучом падающего света.
3. Используя закон отражения света, нарисуйте луч отраженного света, который идет от точки падения света и отражается под углом, равным углу падения, относительно луча нормали.
4. Повторите шаги 2 и 3 для всех других лучей света, которые исходят от источника света и падают на поверхность зеркала.
5. Точка, где пересекаются все лучи отраженного света, является изображением точечного источника света в зеркале. Это изображение находится на равном расстоянии от поверхности зеркала, что и исходный источник света, но на другой стороне зеркала.
6. Нарисуйте лучи света, которые идут от изображения в зеркале до глаза наблюдателя, чтобы увидеть изображение точечного источника света.
Пример решения задачи
С помощью сферического зеркала получено изображение A1B1 предмета AB (рис. 122). Определите построением положение и фокус зеркала. Установите также тип зеркала (вогнутое или выпуклое). Известно, что ВВ1 — оптическая ось зеркала.
Как видно из рисунка 123, изображение A1B1 предмета AB является обратным и действительным. Следовательно, зеркало является вогнутым, поскольку только вогнутое зеркало дает действительное изображение. Соединим прямой линией точки A и А1. Точка O пересечения прямых и является центром кривизны сферического зеркала. Отразим точку A симметрично относительно оси в точку C. Проведем прямую СА1 до пересечения с прямой ВВ1. Точка Р пересечения будет полюсом вогнутого сферического зеркала. Разделив отрезок OP пополам, найдем положение фокуса F вогнутого зеркала.
Ответ: зеркало является вогнутым.
Построение изображения светящейся точки в плоском зеркале S глаз Для построения изображения светящейся точки в плоском зеркале достаточно построить точку, симметричную ей. S’ Так как в изображении сходятся не сами лучи, а только их продолжения, в действительности изображения в этой точке нет: нам только кажется, что из этой точки исходят лучи. Подобное изображение принято называть мнимым.
Изображение предмета в плоском зеркале Плоское зеркало даёт мнимое, прямое и равное по размеру изображение, которое расположено на таком же расстоянии от зеркала, что и предмет, т.е. изображение симметрично самому предмету.