Sisu
- Valguse optilised omadused
- Peegeldus ja refraktsioon
- Kujutised, mille moodustavad peeglid ja objektiivid
- Lennuki peegelpildi probleem
- Lennukipeeglite muud omadused
- Hingedega tasapinnalised peeglid
Kuidas vastaksite, kui teil palutaks kirjeldada tasapinnaliste peeglitega moodustatud piltide omadusi? Esiteks peate olema kindel, et mõistate mängitavat terminoloogiat. Kas "tasapinnaline peegel" on asi, mida kasutate kontinentaalse lennu ajal oma välimuse kontrollimiseks, või on see midagi ilmast ilmelisemat?
A tasapinnaline peegel on selline peegel, mida olete tõenäoliselt kõige harjunud kasutama, ehkki kui sotsiaalmeedia viitab sellele, olid "selfid" 21. sajandi alguses suuresti tulnud tegelike peeglite asendamiseks. Ideaalis koosneb tasapinnaline peegel täiesti tasapinnaliselt, ilma moonutusteta ja põrkab 100 protsenti valgust, mis seda (langevat valgust) etteaimatava nurga all tagasi lööb.
Kuigi ükski peegel pole "täiuslik", on füüsika ideaalsetest entiteetidest lõbus rääkida. Tasapinnaliste peeglite tundmaõppimise käigus saate ülevaate üldisest optikaõppest ja mõista ühte paljudest võimalustest, kuidas teie silmad võivad teid lollitada, tehes nende tööd täpselt nii, nagu nad on kavandatud.
Valguse optilised omadused
Vaatamata sellele, et valgust on peaaegu kõikjal suur osa ajastust, on valgust raske kirjeldada, nagu paljusid füüsika asju. Saate seda hinnata, vaadates lihtsalt võimalusi, kuidas valgust kujutatakse mitte ainult teaduses, vaid ka kunstis. Kas valgus koosneb osakestest või koosneb lainetest? Kas lained on suunatud kindlasse suunda?
Igal juhul võib inimestele nähtavat valgust kirjeldada kui lainepikkust λ vahemikus umbes 440 ja 700 miljardit meetrit (10–9 m või nm). Kuna valguse kiirus c on konstantne umbes 3 × 108 m / s vaakumis, saate määrata mis tahes valgusallika sageduse ν selle lainepikkuselt: νλ = c.
Peeglite üle arutades on valgust mugav kujutada mitte lainefrontidena (nagu näete kiirgavat väljapoole pärast suure kivi viskamist varem vaikse järveni), vaid kui kiirt. Samuti võib paralleelsetena käsitleda samast allikast pärit ja peeglite külgnevaid osi tabavaid kiirte. Selle skeemi abil on lihtne arvutada tasapinnaliste peegelprobleemidega seotud nurki.
Peegeldus ja refraktsioon
Kui valguskiired löövad füüsilist pinda, võib nende tee muutuda mitmel viisil. Kiired võivad pinnalt põrgata, seda läbida või mõlemat kombinatsiooni kasutada.
Kui valguskiired objektilt põrkavad, nimetatakse seda peegeldus, ja kui nad sellest läbi lähevad ja protsessi käigus painduvad, nimetatakse seda murdumine. Viimane on läätsede toime, samal ajal kui tasapinnaliste (ja muude) peeglite puhul on ainus mure peegeldus.
peegelduse seadus nendib, et tasapinnalist peeglit tabavate valguskiirte langemisnurk on võrdne peegeldusnurgaga, mõlemat mõõdetuna peegli pinnaga risti oleva joone suhtes.
Kujutised, mille moodustavad peeglid ja objektiivid
Kui peeglid ja läätsed "töötlevad" neid löövaid valguskiiri, "loovad" need pildid, mida sõna otseses mõttes kujundavad need tegurid: objekti ja peegli (või läätse keskpunkti) vaheline kaugus ja pinna kuju.
Objektiivid määratluse järgi hõlmavad mitut kõverdatud pinda, samas kumer (väljapoole kõverduv) ja nõgus (sissepoole kõverduvad) peeglid sisaldavad ühte; tasapinnalised peeglid esindavad kõige lihtsamat stsenaariumi kõigest, mida siin mainitakse.
Kui moodustunud pilt asub peegeldunud või murdunud valguskiirtega samal küljel, on see a tegelik pilt. See tähendab, et peeglite puhul oleks tõeline pilt samal küljel kui seda vaatav inimene (läätsede puhul oleks see teisel pool, kuna valgus on selles seaduses pigem murdunud kui peegeldunud). Pilte, mis ilmuvad peegli taha (või objektiivi ette), nimetatakse virtuaalsed pildid.
Kuidas saab pilt kujuneda peegli taha? Lõppude lõpuks ei pruugi seal olla midagi muud, kui sadade miilide pikkune tahke betoon. . . okei, mitte miili, aga sein võib olla väga paks. Kuid mõelge hetkeks: kui vaatate peeglisse, siis täpselt see, kus asub teie nähtav "inimene" ilmuma omale tagasi vaadata?
Lennuki peegelpildi probleem
Nagu eelpool soovitatud treeningu tulemused näitasid, näib pilt olevat peegli taga, kuid tegelikult seda pole. Seega on see virtuaalne pilt. Täpselt kus ja kuidas see pilt "leitakse"?
Kui joonistate skeemi, kus neid olukordi ülalt kuvatakse, saate pildi asukoha kindlaks määrata peegeldusseadust kasutades mis tahes tasapinnalise peegli korral. Näiteks kui vaatleja seisab peeglist 3 m kaugusel 45kraadise nurga all, leitakse tema pilt otse tema vastas teisel pool peeglit. Aga kui kaugele?
Kasuta Pythagorase teoreem selle kindlakstegemiseks. Vaatleja ja peegli vaheline 3-meetrine kaugus on täisnurkne kolmnurk, mille hüpotenuus on 3 ja võrdne külg s selline, et s2 + s2 = 32, või 2 s2 = 9 või s = 3 / √2 = 2,12 m. See on vaatleja ja peegli vaheline risti asetsev vahemaa, seega on pilt vaatlejast kaks korda suurem ehk 4,24 m.
Lennukipeeglite muud omadused
Lisaks sellele, et pildid jagunevad "päris" ja "virtuaalseks", võivad need olla ka püsti või tagurpidi. Kõik, kes on kunagi kasutanud lusika sisemust peeglina, on näinud tagurpidi pildi näite. Väidetavalt tekitavad tasapinnalised peeglid püstiseid pilte, kuid see on toimuva eksitav või vähemalt ebatäielik kirjeldus, kuna see kehtib ainult y-telje või vertikaaltelje kohta.
Kui vaatate peeglisse, on teie pea ülaosa võrreldes peegliga silmade taga ja kohal ning vastavalt on pildi silmad peegli (ja teie) suhtes lähemal ja madalamal kui pea tagaosa pildi. Neid külgi ühendavad jooned on küljelt vaadates sama pikkusega, kuid ruumis erinevalt (kuid sümmeetriliselt) orienteeritud. Seega pilt on ümberpööratud - aga piki x-telge!
Hingedega tasapinnalised peeglid
Lugematute tasapinnaliste peeglite näidete hulgas teaduses, tööstuses ja majapidamises kasutatakse hingedega tasapinnalisi peegleid. Need on hea viis demonstreerida tasapinnalisi peegleid geomeetria vaatenurgast arusaadavaid, kuid sageli raskesti kogemustesse tõlgitavaid seadusi.
Kui teil on võimalus, proovige üles seada vastastikku 60-kraadise nurga all orienteeritud kolme peegli massiivi (teil ei pruugi olla liigendit, kuid see ei takista takistusi), mis ülevalt näeks välja nagu jalgrattaratas, millel on kolm võrdselt asetsevat kodarat. Kui teil on ettekandja, valgusallikas ja mõned väiksemad peeglid, saate ülaltoodud põhigeomeetria abil teha ja testida ennustusi peegelduste kohta, mida "tekitate".