Фізика 7 клас

РОЗДІЛ 3. СВІТЛОВІ ЯВИЩА

 

§18. ЗОБРАЖЕННЯ В ДЗЕРКАЛІ

 

2. ДЕ РОЗТАШОВАНОЗОБРАЖЕННЯ В ДЗЕРКАЛІ?

ПРОВЕДЕМО ДОСЛІД

Закріпимо червоний і синій олівці однакового розміру вертикально на столі, а точно між ними поставимо дзеркало так, щоб воно було перпендикулярно до відрізка, що з’єднує основи олівців (рис. 18.2). Висота дзеркала повинна бути меншою, ніж довжина олівців.

Ми побачимо, що зображення червоного олівця в дзеркалі збігається із синім олівцем (рис. 18.3)!

Це означає, що зображення червоного олівця розташовано на такій же відстані від дзеркала, що й синій олівець, причому розмір зображення червоного олівця дорівнює розміру синього олівця.

Отже, дослід та геометрична побудова свідчать, що уявне зображення предмета в дзеркалі й сам предмет розташовані по різні боки від дзеркала на одній прямій, перпендикулярній до площини дзеркала, і на однакових відстанях від дзеркала. Розмір зображення предмета в дзеркалі дорівнює розміру самого предмета.

Щоб побудувати зображення точки в дзеркалі, проводять перпендикуляр із цієї точки до площини дзеркала й продовжують його на відстань, що дорівнює відстані від точки до дзеркала. Саме таку побудову й виконано на рис. 18.1.

Кожен з нас дивиться в дзеркало хоча б раз у день, а представниці прекрасної половини людства любуються собою багато разів у день.

У техніці та в медицині дзеркала використовують для оглядів (рис. 18.4). У підводних човнах використовують перископи, щоб бачити те, що відбувається над поверхнею води. Перископ і його будову зображено на рис. 18.5. За допомогою дзеркал водій бачить дорогу позаду та салон свого автомобіля (рис. 18.6).

ЩО ЗМІНЮЄ МІСЦЯМИ ДЗЕРКАЛО?

ПРОВЕДЕМО ДОСЛІД

Придивіться до свого «двійника» у дзеркалі уважніше, і ви побачите, що він усе ж таки відрізняється від вас (рис. 18.7)! Чи зможете ви відповісти — чим саме? Спробуйте знайти якнайбільше відмінностей!

Ви, мабуть, не раз помічали, що внаслідок відбиття в дзеркалі «ліве» й «праве» міняються місцями. Простягніть, наприклад, своєму дзеркальному «двійникові» праву руку — він «у відповідь» простягне вам ліву!

Однак дзеркало може змінювати місцями не тільки «ліве» й «праве»! Воно може змінювати місцями також «верх» і «низ»! Щоб переконатися в цьому, вийдіть просто на берег річки або озера (рис. 18.8).

СКІЛЬКИ ЗОБРАЖЕНЬ МОЖНА ОТРИМАТИ ЗА ДОПОМОГОЮ ДВОХ ДЗЕРКАЛ?

ПРОВЕДЕМО ДОСЛІДИ

Поставте два дзеркала точно під прямим кутом одне до одного й подивіться на свої зображення у дзеркалах.

Ви побачите три зображення: ліворуч і праворуч (у кожному дзеркалі окремо) ви побачите два «звичайних» зображення, де «ліве» й «праве» помінялися місцями. А між ними, точно на стику дзеркал, ви побачите третє зображення!

Придивіться до нього — ви побачите, що воно незвичайне.

По-перше, це зображення завжди розташовано на стику дзеркал. Перевірте — куди б ви не відходили, воно неодмінно залишатиметься точно на стику! Це дуже зручно, бо завдяки цьому кілька людей можуть одночасно дивитися на свої зображення, не заважаючи один одному.

По-друге, у цьому «середньому» зображенні «ліве» й «праве» не міняються місцями: простягніть своєму зображенню праву руку, і воно у відповідь «простягне» вам теж праву (рис. 18.9)! Отже, у такій системі дзеркал ви бачите себе саме таким, яким вас бачать інші люди.

Як же виникло це «правдиве» зображення?

Воно є результатом подвійного відбиття, тобто зображенням у правому дзеркалі зображення, утвореного за допомогою лівого дзеркала. Або — що теж правильно — зображенням у лівому дзеркалі зображення, утвореного за допомогою правого дзеркала (у цьому випадку ці два «зображення зображень» збігаються). Ось чому «ліве» та «праве» й залишилися «самі собою»: оскільки відбулося подвійне відбиття, то «ліве» й «праве» помінялися місцями теж двічі!

Дуже красивий дослід вийде також, якщо поставити два дзеркала під кутом 60°. У такому разі внаслідок багаторазового відбиття створюється цілих 5 зображень, причому «ліві» й «праві» зображення чергуються (рис. 18.10).

Саме так і побудовано калейдоскоп: ви бачите в ньому багаторазові відбиття різнобарвних скелець у двох дзеркалах, кут між якими дорівнює 60°. Іноді в калейдоскоп додають і третє дзеркало так, щоб дзеркала утворювали рівносторонній трикутник.

Якщо ж помістити предмет між двома паралельно розташованими дзеркалами, повернутими дзеркальними поверхнями одне до одного, то в цих дзеркалах виникає нескінченно багато зображень предмета (рис. 18.11). Однак розглянути можна лише скінченну їхню кількість, тому що внаслідок кожного відбиття інтенсивність відбитих променів зменшується. А якщо ледь повернути одне з дзеркал, низка зображень стане описувати красиву дугу (рис. 18.12).

ЧОМУ «ЗАДЗЕРКАЛЛЯ» ТАК СХОЖЕ НА РЕАЛЬНИЙ СВІТ?

Загадкове «подібність-розходження» реального світу й «задзеркалля» завжди приваблювало дітей і тих дорослих, які зберегли дитячу допитливість, — учених і казкарів.

ПРОВЕДЕМО ДОСЛІД

Придивіться уважніше до навколишніх предметів, і ви розгадаєте секрет дивної подібності двох світів — «задзеркалля» й справжнього. Чи помітили ви, що в багатьох предметів лівий і правий боки однакові (точніше, майже однакові)? Такими є планети, дерева, квіти, тварини... (рис. 18.13). Про такі предмети кажуть, що вони дзеркально симетричні.

Зображення дзеркально симетричних предметів у дзеркалі не відрізнятимуться від самих предметів (або ці відмінності будуть малопомітними). Це й пояснює, чому світ, що складається з таких предметів, практично не змінюється внаслідок відбиття в дзеркалі.

Однак не всі предмети мають дзеркальну симетрію! І тому «задзеркалля», тобто світ, відбитий у дзеркалі, усе ж таки відрізняється від реального світу.

Наприклад, не має дзеркальної симетрії текст: якщо ви спробуєте читати відбиту в дзеркалі сторінку книжки, вам спочатку прийдеться нелегко (хоча навчитися цьому можна досить швидко).

Деякі слова не змінюються після відбиття в дзеркалі (наприклад, «потоп»). Спробуйте знайти ще такі слова або імена.

У перекладі з грецької «симетрія» означає «домірність». Симетрія породжує відчуття краси, тому художники, дизайнери та архітектори намагаються робити дзеркально симетричними візерунки й будинки (рис. 18.13). Симетрія не тільки красива — часто вона й необхідна (наприклад, для літаків і автомобілів).



Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити