Построение изображений в сферических зеркалах. Зеркало. Построение изображений в плоском зеркале

Найдем связь между оптической характеристикой и расстояниями, определяющими положение предмета и его изображения.

Пусть предметом служит некоторая точка А, располагающаяся на оптической оси. Используя законы отражения света, построим изображение этой точки (рис. 2.13).

Обозначим расстояние от предмета до полюса зеркала (АО), а от полюса до изображения(ОА).

Рассмотрим треугольник АРС, получаем, что

Из треугольника АРА, получаем, что
. Исключим из этих выражений угол
, так как единственный который не опирается на ОР.

,
или

(2.3)

Углы ,,опираются на ОР. Пусть рассматриваемые пучки параксиальны, тогда эти углы малы и, следовательно, их значения в радианной мере равно тангенсу этих углов:

;
;
, гдеR=OC, является радиусом кривизны зеркала.

Подставим полученные выражения в уравнение (2.3)

Так как мы ранее выяснили, что фокусное расстояние связано с радиусом кривизны зеркала, то

(2.4)

Выражение (2.4) называется формулой зеркала, которая используется лишь с правилом знаков:

Расстояния ,,
считаются положительными, если они отсчитываются по ходу луча, и отрицательными – в противном случае.

Выпуклое зеркало .

Рассмотрим несколько примеров на построение изображений в выпуклых зеркалах.

Фокус выпуклого зеркала мнимый. Формула выпуклого зеркала

.

Правило знаков для d и f остается таким же, как и для вогнутого зеркала.

Линейное увеличение предмета определяется отношением высоты изображения к высоте самого предмета

. (2.5)

Таким образом, независимо от расположения предмета относительно выпуклого зеркала изображение оказывается всегда мнимым, прямым, уменьшенным и расположенным за зеркалом. В то время как изображения в вогнутом зеркале более разнообразны, зависят от расположения предмета относительно зеркала. Поэтому вогнутые зеркала применяются чаще.

Рассмотрев принципы построения изображений в различных зеркалах, мы подошли к пониманию действия столь различных приборов, как астрономические телескопы и увеличивающие зеркала в косметических приборах и медицинской практике, мы способны сами спроектировать некоторые приборы.

Зеркальное отражение, диффузное отражение

Плоское зеркало.

Простейшей оптической системой является плоское зеркало. Если параллельный пучок лучей, падающий на плоскую поверхность раздела двух сред, после отражения остается параллельным, то отражение называется зеркальным, а сама поверхность называется плоским зеркалом (рис. 2.16).

Если отражающая поверхность шероховата, то отражение неправильное и свет рассеивается, или диффузно отражается (рис.2.19)

Диффузное отражение гораздо более приятно для глаза, чем отражение гладкими поверхностями, называемое правильным отражением.

Линзы.

Линзы, также как и зеркала являются оптическими системами, т.е. способны изменять ход светового луча. Линзы по форме могут быть различными: сферическими, цилиндрическими. Мы остановимся только на сферических линзах.

Прозрачное тело, ограниченное двумя сферическими поверхностями, называется линзой .

Собирающие линзы . Фокусом собирающей линзы называется точка, в которой пересекаются параллельные оптической оси лучи после преломления в линзе. Фокус собирающей линзы – действительный. Фокус, лежащий на главной оптической оси, называется главным фокусом. Любая линза имеет два главных фокуса: передний (со стороны падающих лучей) и задний (со стороны преломленных лучей). Плоскость, в которой лежат фокусы, называется фокальной плоскостью. Фокальная плоскость всегда перпендикулярна главной оптической оси и проходит через главный фокус. Расстояние от центра линзы до главного фокуса называется главным фокусным расстоянием F (рис.2.21).

Для построения изображений какой- либо светящейся точки следует проследить ход любых двух лучей, падающих на линзу и преломленных в ней до их пересечения (или пересечения их продолжения). Изображение протяженных светящихся предметов представляет собой совокупность изображений отдельных его точек. Наиболее удобными лучами, используемыми при построении изображений в линзах, являются следующие характерные лучи:

На рисунке 2.25 продемонстрировано построение изображения точки А предмета АВ.

Кроме перечисленных лучей при построении изображений в тонких линзах используют лучи, параллельные какой-либо побочной оптической оси. Следует иметь в виду, что лучи, падающие на собирающую линзу пучком, параллельным побочной оптической оси, пересекают заднюю фокальную поверхность в той же точке, что и побочная ось.

Формула тонкой линзы:

, (2.6)

где F - фокусное расстояние линзы; D - оптическая сила линзы; d - расстояние от предмета до центра линзы; f - расстояние от центра линзы до изображения. Правило знаков будет таким же, как и для зеркала: все расстояния до действительных точек считаются положительными, все расстояния до мнимых точек считаются отрицательными.

Линейное увеличение, даваемое линзой,

, (2.7)

где H - высота изображения; h - высота предмета.

Рассеивающие линзы . Лучи, падающие на рассеивающую линзу параллельным пучком, расходятся так, что их продолжения пересекаются в точке, называемоймнимым фокусом.

Правила хода лучей в рассеивающей линзе:

2)луч, идущий вдоль оптической оси, не меняет своего направления.

Формула рассеивающей линзы:

(правило знаков остается прежним).

На рисунке 2.27 приведен пример построения изображений в рассеивающих линзах.

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.

Цели урока:

– учащиеся должны знать понятие зеркало;
– учащиеся должны знать свойства изображения в плоском зеркале;
– учащиеся должны уметь строить изображение в плоском зеркале;
– продолжить работу по формированию методологических знаний и умений, знаний о методах естественнонаучного познания и уметь применять их;
– продолжить работу по формированию экспериментальных исследовательских умений при работе с физическими приборами;
– продолжить работу по развитию логического мышления учащихся, по формированию умения строить индуктивные выводы.

Организационные формы и методы обучения: беседа, тест, индивидуальный опрос, исследовательский метод, экспериментальная работа в парах.

Средства обучения: Зеркало, линейка, ластик, перископ, мультимедийный проектор, компьютер, презентация (См. приложение 1 ).

План урока:

1. Проверка д/з (тест).
2. Актуализация знаний. Постановка темы, целей, задач урока вместе с учащимися.
3. Изучение нового материала в процессе работы учащихся с оборудованием.
4. Обобщение результатов эксперимента и формулирование свойств.
5. Отработка практических навыков построения изображения в плоском зеркале.
6. Подведение итогов урока.

Ход урока

1. Проверка д/з (тест).

(Учитель раздает карточки с тестом.)

Тест: Закон отражения

1. Угол падения луча света на зеркальную поверхность равен 15 0 . Чему равен угол отражения?
   А 30 0
   Б 40 0
   В 15 0
2. Угол между падающим и отраженными лучами равен 20 0 . Каким будет угол отражения, если угол падения увеличится на 5 0 ?
   А 40 0
   Б 15 0
   В 30 0

Ответы для теста.

Учитель: Обменяйтесь своими работами и проверьте правильность выполнения, сверив ответы с эталоном. Поставьте оценки, учитывая критерии оценок (ответы записаны на обратной стороне доски).

Критерии оценок за тест:

на оценку “5” – все;
на оценку “4” – задача № 2;
на оценку “3” – задача № 1.

Учитель: Вам была на дом задача № 4 Упр.30 (учеб. Перышкин А. В.) исследовательского характера. Кто справился с этим заданием? (Ученик работает у доски, предложив свою версию. )

Текст задачи: Высота Солнца такова, что его лучи составляют с горизонтом угол 40 0 . сделайте чертеж (рис.131) и покажите на нем, как нужно расположить зеркало АВ, чтобы “зайчик” попал на дно колодца.

2. Актуализация знаний. Постановка темы, целей, задач урока вместе с учащимися.

Учитель: Сейчас вспомним основные понятия, изученные на предыдущих уроках, и определимся с темой сегодняшнего урока.

Поскольку ключевое слово зашифровано в кроссворде.

Учитель: Какое ключевое слово получили? ЗЕРКАЛО.

Как вы думаете, какая тема сегодняшнего урока?

Да, тема урока: Зеркало. Построение изображения в плоском зеркале.

Откройте тетради, запишите число и тему урока.

Приложение. Слайд 1.

Учитель: На какие вопросы вы бы сегодня хотели получить ответы, учитывая тему урока?

(Дети задают вопросы. Учитель подводит итог, ставя, таким образом, цели урока.)

Учитель:

1. Изучить понятие “зеркало”. Выявить виды зеркал.
2. Узнать, какими свойствами оно обладает.
3. Научиться строить изображение в зеркале.

3. Изучение нового материала в процессе работы учащихся с оборудованием.

Деятельность учащихся: слушают и запоминают материал.

Учитель: приступаем к изучению нового материала, следует сказать, что зеркала бывают следующие:

Учитель: Сегодня мы более подробно изучим плоское зеркало.

Учитель: Плоским зеркалом (или просто зеркало ) называют плоскую поверхность, зеркально отражающую свет

Учитель: Запишите в тетрадь схему и определение зеркала.

Деятельность учащихся: выполняют записи в тетраде.

Учитель: Рассмотрим изображение предмета в плоском зеркале.

Вы все хорошо знаете, что изображение предмета в зеркале образуется за зеркалом, там, где его на самом деле нет.

Как это получается? (Учитель излагает теорию, учащиеся принимают активное участие. )

Слайд 5. (Экспериментальнаядеятельность учащихся.)

Опыт 1. У вас на столе имеется маленькое зеркало. Установите его в вертикальном положении. Перед зеркалом на небольшом расстоянии расположите ластик в вертикальном положении. А теперь возьмите линейку, и положите ее так, чтобы ноль был у зеркала.

Задание. Прочтите вопросы на слайде и ответьте на них. (Вопросы части А.)

Учащиеся формулируют вывод: мнимое изображение предмета в плоском зеркале находится на таком же расстоянии от зеркала, как и предмет перед зеркалом

Слайд 6. (Экспериментальнаядеятельность учащихся. )

Опыт 2. А теперь возьмите линейку, и расположите ее вертикально вдоль ластика.

Задание. Прочтите вопросы на слайде и ответьте на них. (вопросы части Б)

Учащиеся формулируют вывод: размеры изображения предмета в плоском зеркале равны размерам предмета.

Задания к опытам.

Слайд 7. (Экспериментальнаядеятельность учащихся.)

Опыт 3. На ластике справа поставьте черту и разместите его снова перед зеркалом. Линейку можно убрать.

Задание. Что вы увидели?

Учащиеся формулируют вывод: предмет и его изображения являются фигурами симметричными, но не тождественными

4. Обобщение результатов эксперимента и формулирование свойств.

Учитель: ИТАК, эти выводы можно назвать свойствами плоских зеркал , перечислим их еще раз и запишем в тетрадь.

Слайд 8. (Учащиеся записывают свойства зеркал в тетрадь.)

• Мнимое изображение предмета в плоском зеркале находится на таком же расстоянии от зеркала, как и предмет перед зеркалом.
• Размеры изображения предмета в плоском зеркале равны размерам предмета.
• Предмет и его изображения являются фигурами симметричными, но не тождественными.

Учитель: Внимание на слайд. Решаем следующие задачи (учитель спрашивает ответ у несколько ребят, а затем один учащийся излагает ход своих рассуждений, опираясь на свойства зеркал).

Деятельность учащихся: активное участие в обсуждении анализа задач.

1) Человек стоит на расстоянии 2м от плоского зеркала. На каком расстоянии от зеркала он видит свое изображение?
А 2м
Б 1м
В 4м

2) Человек стоит на расстоянии 1,5м от плоского зеркала. На каком расстоянии от себя он видит свое изображение?
А 1,5м
Б 3м
В 1м

5. Отработка практических навыков построения изображения в плоском зеркале.

Учитель: Итак, что такое зеркало мы узнали, установили его свойства, а теперь должны научиться строить изображение в зеркале, с учетом выше указанных свойств. Работаем вместе со мной в своих тетрадях. (Учитель работает на доске, учащиеся в тетради. )

6. Подведение итогов урока.

Учитель: Применение зеркала:

• в быту (по нескольку раз в день мы проверяем, хороши мы выглядим);
• в автомобилях (зеркала заднего вида);
• в аттракционах (комната смеха);
• в медицине (в частности в стоматологии) и во многих других сферах, особый интерес представляет перископ;
• перископ (применяют для наблюдения с подводной лодки или из окопов), демонстрация прибора, в том числе и самодельного.

Учитель: Вспомним, что мы сегодня изучили на уроке?

Что такое зеркало?

Какими свойствами оно обладает?

Как построить изображение предмета в зеркале?

Какие свойства учитываем при построении изображения предмета в зеркале?

Что такое перископ?

Деятельность учащихся: отвечают на поставленные вопросы.

Домашнее задание: §64 (учеб. Перышкин А. В. 8 класс), записи в тетради изготовить перископ по желанию № 1543, 1549, 1551,1554 (задачник Лукашик В. И.).

Учитель: Продолжите фразу …

Рефлексия:
Сегодня на уроке я научился …
Сегодня на уроке мне понравилось …
Сегодня на уроке мне не понравилось …

Выставление оценок за урок (выставляют учащиеся, объясняя при этом, почему ставят именно такую оценку).

Используемая литература:

1. Громов С. В. Физика: Учеб. для общеобразоват. учеб. учреждений/ С. В. Громову, Н. А. Родина. – М.: Просвещение, 2003.
2. Зубов В. Г., Шальнов В. П. Задачи по физике: Пособие для самообразования: Учебное руководство.– М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1985 г.
3. Каменецкий С. Е., Орехов В. П. Методика решения задач по физике в средней школе: Кн. для учителя. – М.: Просвещение, 1987.
4. Колтун М. Мир физики. Издательство “Детская литература”, 1984.
5. Марон А. Е. Физика. 8 класс: Учебно-методическое пособие / А. Е. Марон, Е. А. Марон. М.: Дрофа, 2004.
6. Методика преподавания физики в 6–7 классах средней школы. Под ред. В. П. Орехова и А. В. Усовой. М. , “Просвещение”, 1976.
7. Перышкин А. В. Физика. 8 кл.: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений.– М.: Дрофа, 2007.

Открытый урок. Физика

Учитель: Лакизо И.А.

Тема урока: Зеркала. Построение изображений в плоском зеркале

Цель урока : познакомиться с понятием «плоское зеркало»; с алгоритмом построения изображения в плоском зеркале; со свойствами изображения предмета в плоском зеркале; с применением плоских зеркал в быту, технике.

Задачи:
- обучающие:

сформировать понятия плоского зеркала и изображения в плоском зеркале, понятие мнимого изображения; изучить способы построения изображений в плоском зеркале при различных относительных положениях объекта и зеркала; научить устанавливать взаимосвязи в изучаемых явлениях; сформировать практические навыки по построению

- развивающие:

развивать умения делать выводы и обобщения, развивать глазомер, умение ориентировки в пространстве и во времени, развивать умение применять знания в конкретных ситуациях, включать детей в разрешение учебных проблемных ситуаций, развивать логическое мышление; развивать и поддерживать внимание учащихся через смену учебной деятельности

- воспитательные:

воспитывать познавательный интерес, положительную мотивацию к обучению, аккуратность при выполнении заданий.

Тип урока: комбинированный

Формы работы учащихся: устное решение практических задач, практическая работа с зеркалом, конспект, творческая работа учащихся (сообщения учащихся «Из истории зеркал» и «История калейдоскопа»)

Средства обучения: Зеркало, линейка, ластик, мультимедийный проектор, компьютер, презентация

Ход урока:

1. Актуализация опорных знаний.

Организационный момент

Виды опроса:

1. Компьютерный тест (4 чел.)

2. Фронтальный опрос

3. Обобщающий опрос (1 чел)

4. Работа у доски: построение(1 чел у доски)

Фронтальный опрос:

1. Оптика- это…

2. Источники света-…..

3. Источники света бывают- ….

4. Световой луч- …

5. Точечный источник- …

6. Отражение света – это..

7. Практически все поверхности отражают свет. Какие бывают отражения? Что же общее в этих двух видах отражения?

8. Подумайте и скажите, благодаря какому отражению мы с вами видим окружающие тела?

9. Назовите основные лучи и линии, применяемые для графического изображения отражения света.

10. Сформулируйте законы отражения света.

11. В ясный солнечный зимний день деревья дают на снегу чёткие тени, а в пасмурный день теней нет. Почему?

7. Задачи. (Решаем устно)

а) Угол падения равен 30 градусов. Чему равен угол отражения?

б) Угол падения луча равен 15градусов. Чему равен угол между падающим и отраженным лучами?

в) Угол падения увеличили на 10градусов. Как изменился угол между падающим и отраженным лучами?

г) Угол между падающим и отраженным лучами составляет 90градусов.

Под каким углом к зеркалу падает свет?

Д) Свет падает на поверхность раздела двух сред перпендикулярно. Чему равен угол падения и угол отражения света?

9. Определите, на каком рисунке (1 или 2) изображено диффузное отражение, а на каком – зеркальное отражение.

Обобщающий опрос: один учащийся у доски отвечает на вопросыодноклассников. Выставляется отметка.

Работа у доски:

• проверяется правильность построения тени и полутени.
• Проверяется правильность разгадывания кроссворда

Вопросы к кроссворду:

1) попадание небесного объекта в тень другого объекта

2) область пространства, куда свет не попадает от светового источника

3) явления, с помощью которого мы можем видеть предметы, которые сами не светятся

4) ученый, основатель геометрии, писавший о прямолинейном распространении света

5) наука (раздел физики) о природе и свойствах света

6) линия, вдоль которой распространяется энергия от источника света

7) свойство лучей, при котором падающий и отраженный луч могут меняться местами

2. Изучение нового материала

Какое ключевое слово мы получили? Зеркало.

Да, тема урока: Зеркало. Построение изображения в плоском зеркале. Записывается число и тема урока в тетрадь.

Сегодня мы с вами должны познакомиться с:

1. понятием «плоское зеркало»;

2. с алгоритмом построения изображения в плоском зеркале;

3. со свойствами изображения предмета в плоском зеркале;

4. с применением плоских зеркал в быту, технике

Вниманию учащихся предлагается три зеркала: с плоской поверхностью, с выпуклой поверхностью и вогнутой поверхностью. Вопрос: чем отличаются данные зеркала? Формируем понятие какие бывают зеркала

Сегодня более подробно будем говорить о плоских зеркалах.

Поговорим об истории создания зеркала. Заслушаем сообщение.

История создания зеркал.

Первые упоминания о зеркалах относятся к 1200 г. до н. э. 150 лет назад археологи обнаружили в одной из египетских гробниц небольшой металлический диск, покрытый толстым слоем ржавчины. Диск был укреплён на голове статуэтки молодой женщины. О его назначении терялись в догадках. Когда в лаборатории наждаком сняли толстый слой чёрного налёта, то на свет выглянула гладкая отполированная поверхность, в которой химик увидел своё отражение. Загадочный предмет оказался зеркалом. После исследования оказалось, что диск сделан из бронзы.

Бронзовое зеркало от сырости быстро темнеет, поэтому в древности пробовали делать серебряные зеркала. Но серебро от времени тоже темнеет. На Руси делали стальные зеркала и называли их «булатными». Но они быстро темнели и покрывались слоем ржавчины.

Поэтому встал вопрос о том, как предохранить металл от воздействия внешней среды: чем-нибудь прикрыть чем-то прозрачным.

Впервые стёкла начали изготовлять в 15 веке на итальянском острове Мурано, что недалеко от Венеции. Муранские мастера первыми научились варить прозрачное стекло. Они нашли способ, как из стеклянного пузыря сделать плоский лист. Теперь встал вопрос, как соединить металл и стекло: ведь стекло очень хрупкое. Для того, чтобы стекло не треснуло, надо нанести на него очень тонкую плёнку жидкого металла. Эту трудную задачу разрешили. На гладком листе мрамора разостлали листок олова и полили его ртутью. Олово растворилось во ртути. Этот раствор назвали амальгамой. На неё положили лист стекла, и серебристая блестящая плёнка амальгамы толщиной с папиросную бумагу плотно пристала к стеклу. Так было сделано первое настоящее зеркало.

Стёкла в то время стоили очень дорого. Чтобы купить зеркало небольшого размера, например, во Франции графиня дё Фиеск продала имение. Поэтому венецианцы очень строго охраняли секрет изготовления зеркала. Но в 17 веке французский министр Кольбер при Людовике ХIV смог подкупить трёх мастеров с Мурано и тайно переправить их во Францию. Французы оказались способными учениками и вскоре превзошли своих учителей. В Версале даже построили галерею длиной 73 метра из зеркал больших размеров, что производило ошеломляющее впечатление на гостей французского короля.

Теперь рассмотрим зеркало с точки зрения физики.

Плоское зеркало – зеркально отражающая поверхность, если падающий на неё пучок параллельных лучей остаётся параллельным.

Какое же изображение получается в плоском зеркале? Это мы выясним опытным путём.

Заполним таблицу(распечатана для каждого учащегося синий цве – это пропуски – заполняют учащиеся):

Из сказки А. С. Пушкина

«Свет мой, зеркальце, скажи

Да всю правду доложи,

Я ль на свете всех милее,

всех румяней и белее…»

А всегда ли плоское зеркало говорит правду?

Проведем эксперимент:

Проведём опыт со свечой и стеклом. Поставим зажжённую свечу перед стеклом. Отражение свечи мы наблюдаем. Теперь давайте возьмём незажжённую свечу и будем передвигать с другой стороны до тех пор, пока свеча «не загорится».

Теперь измерим:

• расстояние до данной свечи (расстояние до отражения) и сравним с расстоянием до зажжённой свечи (расстояние до предмета). Какой можно сделать вывод? Расстояние от предмета до зеркала равно расстоянию от зеркала до отражения.
• Измерим свечу и отражение. Размеры предмета и отражения равны.
• Есть такая японская поговорка: «Хорош цветок в зеркале, да не возьмешь». Верна ли она с точки зрения физики?

У нас есть лист бумаги. Как можно доказать, что отражение – мнимое ? (Поднесём к отображению – не горит).

Вывод: плоское зеркало – дает изображение равное по величине, на таком же расстоянии, но симметричное.

Внимание на экран.(фрагмент из м/ф «НУ, погоди!»/2 серия, Время:6-00-7-00/

Почему заяц и волк видели в зеркалах искаженные изображения?
Ответ: в комнате смеха используются вогнутые и выпуклые зеркала.

Проведем физический эксперимент (приглашаем двух учащихся).
Изучение свойств вогнутого и выпуклого зеркала.
Приборы и материалы: вогнутое и выпуклое зеркала (начищенные до блеска металлические ложки).
Ход работы
1. Ложка имеет две стороны – выпуклую и вогнутую. Держите ложку (зеркало) вертикально перед собой и посмотрись в выпуклую часть ложки. Как выглядит ваше изображение? Видите ли вы себя прямо или перевернутым вверх ногами? Отражение растянуто или нет?
2. Переверните ложку горизонтально. Как изменилось при этом изображение?
3. Опять возьмите ложку (зеркало) вертикально, переверните так, чтобы смотреть в вогнутую сторону ложки. Как теперь выглядит ваше изображение? Оно перевернуто? Изменились ли ваши черты?
4. Переверните ложку горизонтально. Как изменилось при этом изображение?
5. Медленно поднесите ложку (зеркало) к глазам. Повернулось ли изображение вверх ногами, или все осталось по-прежнему?

Сделайте вывод.

Практические задания

1. 1. Построить изображение в плоском зеркале.

Способ 1

1) Проведём перпендикуляр из точки А к поверхности зеркала и продолжим его. О – точка пересечения перпендикуляра и поверхности зеркала.

2) От точки О отложим расстояние ОА 1 , равное расстоянию ОА (исходя из свойства 1).

3) Аналогично построим изображение точки В 1 .

Способ 2

Построим изображение предмета в плоском зеркале, используя закон отражения света. Вы все хорошо знаете, что изображение предмета в зеркале образуется за зеркалом, там, где его на самом деле нет.

Как это получается? (Учитель излагает теорию, учащиеся принимают активное участие, один работает у доски)

1. Сколько изображений можно получить в двух плоских зеркалах , находящихся под углом друг к другу.

Существует формула, по которой можно вычислить количество изображений, полученных от двух зеркал, расположенных под различными углами друг к другу:

n- число изображений, - угол между зеркалами.

Пользуясь данной формулой, определяем:

при =90 0 n=3

при =45 0 n=7

при =30 0 n=11

Проверим это на опыте.

Практическое применение : для торговой рекламы в витрине между зеркалами, расположенных под углом друг к другу, помещают, например, один флакон духов, а создаётся впечатление множества таких флаконов. Один букет цветов, поставленный в вазе среди этих зеркал, создаёт иллюзию целого цветочного поля.

Если зеркала поставить параллельно друг к другу и между ними поместить зажженную свечку, то через отверстие в амальгаме можно наблюдать целый коридор со свечами.

Многократное отражение от зеркал используется в калейдоскопе, который был изобретён в Англии в 1816 году. Три зеркала образуют поверхность призмы. Между ними помещают цветные стёклышки. Поворачивая калейдоскоп, можно наблюдать тысячи прекрасных картин.

Фокус «Отрубленная голова». Между ножками стола ставится зеркало таким образом, чтобы в нём не отражалась публика, а стены и пол были одинакового цвета во всём помещении.

«Применение зеркал»

1. 1. В быту.

Первые зеркала были созданы, чтобы следить за собственной внешностью.

В настоящее время зеркала, особенно большие, широко используются в дизайне интерьера, чтобы создать иллюзию пространства, большого объёма в небольших помещениях. Такая идея возникла во Франции в 17 веке в эпоху правления Людовика ХIV, «короля-солнца».

2. В качестве рефлекторов используются параболические зеркала, позволяющие создать пучок параллельных лучей (фары, прожекторы).

3. Научные приборы: телескопы, лазеры, зеркальные фотоаппараты

4. Устройства для безопасности, автомобильные и дорожные зеркала

• зеркало на дороге у крутого поворота
• в тех случаях, когда обзор ограничен, используются слегка выпуклые зеркала для расширения поля зрения (в каждом автомобиле, автобусе).
• на дорогах и на тесных парковках стационарные выпуклые зеркала позволяют избежать столкновений и аварий.
• в системах видеонаблюдения зеркала обеспечивают обзор в большем числе направлений с одной видеокамеры.

5. В медицине:

-гастроскоп (медицинский перископ)позволяет исследовать желудок: выявлять язву, опухоль и т.д.

Зеркальца у стоматолога

6. Военное дело:

Военный перископ;

Перископ на подводной лодке

- в термоядерном оружии для фокусировки излучения от запала и создания условий для начала термоядерного процесса синтеза.

Закрепление.

1. Ответьте на вопросы :

Три точки, расположенные на одной прямой, отражаются в плоском зеркале. Будут ли изображения этих точек расположены на одной прямой и почему Симметрия относительно пря мой сохраняет параллельность прямых).

Существует ли в зеркале ваше изображение, если вы сами не видите себя в зеркале? Если да, то как в этом можно убедиться. (другой человек может увидеть ваше изображение)

Человек приближается к зеркалу со скоростью 0,5 м /с.

а) С какой скоростью он приближается к своему изображению?

б) С какой скоростью изображение приближается к зеркалу?

2. Работа по тесту (распечатка на парту)

Тема: Плоское зеркало

Проверим выполнение работы и подведем итоги.

Домашнее задание .

1. параграф 38 – изучить;

2. упр. 25(2,3) – письменно;

3. найти примеры использования зеркал в технике, науке, в жизни;

Зеркало, поверхность которого представляет собой плоскость, называют плоским зеркалом. У сферических и параболических зеркал форма поверхности иная. Кривые зеркала мы изучать не будем. В обиходе чаще всего используют плоские зеркала, поэтому именно на них мы и остановимся.

Когда предмет находится перед зеркалом, то кажется, что за зеркалом находится такой же предмет. То, что мы видим за зеркалом, называется изображением предмета.

Почему мы видим предмет там, где его на самом деле нет?

Для ответа на этот вопрос выясним, как возникает изображение в плоском зеркале. Пусть перед зеркалом находится какая-либо светящаяся точка S (рис. 79). Из всех лучей, падающих из этой точки на зеркало, выделим для простоты три луча: SO, SO 1 и SO 2 . Каждый из этих лучей отражается от зеркала по закону отражения света, т. е. под таким же углом, под каким падает на зеркало. После отражения эти лучи расходящимся пучком попадают в глаз наблюдателя. Если продолжить отраженные лучи назад, за зеркало, то они сойдутся в некоторой точке S 1 . Эта точка и является изображением точки S. Именно здесь будет видеть наблюдатель источник света.

Изображение S 1 называется мнимым, так как получается оно в результате пересечения не реальных лучей света, которых за зеркалом нет, а их воображаемых продолжений. (Если бы это изображение было получено как точка пересечения реальных световых лучей, то оно называлось бы действительным.)

Итак, изображение в плоском зеркале всегда является мнимым. Поэтому когда вы смотритесь в зеркало, то видите перед собой не действительное, а мнимое изображение. Пользуясь признаками равенства треугольников (см. рис. 79), можно доказать, что S1O = OS. Это означает, что изображение в плоском зеркале находится на таком же расстоянии от него, на каком перед ним находится источник света.

Обратимся к опыту. Поместим на столе кусок плоского стекла. Часть света стекло отражает, и поэтому стекло можно использовать как зеркало. Но так как стекло прозрачно, мы сможем одновременно видеть и то, что находится за ним. Поставим перед стеклом зажженную свечу (рис. 80). За стеклом появится ее мнимое изображение (если поместить в изображение пламени кусочек бумаги, то он, конечно, не загорится).

Поставим по другую сторону стекла (где мы видим изображение) такую же, но незажженную свечу и начнем передвигать ее до тех пор, пока она не совместится с полученным ранее изображением (при этом она покажется зажженной). Теперь измерим расстояния от зажженной свечи до стекла и от стекла до ее изображения. Эти расстояния окажутся одинаковыми.
Опыт также показывает, что высота изображения свечи равна высоте самой свечи.

Подводя итоги, можно сказать, что изображение предмета в плоском зеркале всегда является: 1) мнимым; 2) прямым, т. е. неперевернутым; 3) равным по размеру самому предмету; 4) находящимся на таком же расстоянии за зеркалом, на каком предмет расположен перед ним. Иными словами, изображение предмета в плоском зеркале симметрично предмету относительно плоскости зеркала.

На рисунке 81 показано построение изображения в плоском зеркале. Пусть предмет имеет вид стрелки AB. Для построения его изображения следует:

1) опустить из точки A на зеркало перпендикуляр и, продлив его за зеркалом точно на такое же расстояние, обозначить точку A 1 ;

2) опустить из точки B на зеркало перпендикуляр и, продлив его за зеркалом точно на такое же расстояние, обозначить точку B 1 ;

3) соединить точки A 1 и B 1 .

Полученный при этом отрезок A 1 B 1 будет мнимым изображением стрелки AB.

На первый взгляд у предмета и его изображения в плоском зеркале нет никаких различий. Однако это не так. Посмотрите на изображение своей правой руки в зеркале. Вы увидите, что пальцы на этом изображении расположены так, как будто эта рука левая. Это не случайность: зеркальное отражение всегда меняет правое на левое и наоборот.

Не всем нравится различие правого и левого. Некоторые любители симметрии даже свои литературные произведения стараются написать так, чтобы они читались одинаково как слева направо, так и справа налево (такие фразы-перевертыши называют палиндромами), например: «Кинь лед зебре, бобер, бездельник».

Интересно, что животные по-разному реагируют на свое изображение в зеркале: некоторые его не замечают, у других оно вызывает явное любопытство. Наибольший интерес оно вызывает у обезьян. Когда на стене в одном из открытых вольеров для обезьян повесили большое зеркало, около него собрались все его обитатели. Обезьяны не отходили от зеркала, разглядывая свои изображения, в течение всего дня. И лишь когда им принесли их любимое лакомство, проголодавшиеся животные пошли на зов работницы. Но, как рассказал потом один из наблюдателей зоопарка, сделав несколько шагов от зеркала, они вдруг заметили, как их новые товарищи из «зазеркалья» тоже уходят! Страх больше не увидеть их оказался столь высоким, что обезьяны, отказавшись от пищи, вернулись к зеркалу. В конце концов зеркало пришлось убрать.

В жизни человека зеркала играют не последнюю роль, их используют как в быту, так и в технике.

Получение изображения с помощью плоского зеркала может быть использовано, например, в перископе (от греч. «перископео» - смотрю вокруг, осматриваю) - оптическом приборе, служащем для наблюдений из танков, подводных лодок и различных укрытий (рис. 82).

Параллельный пучок лучей, падающих на плоское зеркало, остается параллельным и после отражения (рис. 83, а). Именно такое отражение и называют зеркальным. Но помимо зеркального существует еще и другой вид отражения, когда параллельный пучок лучей, падающих на какую-либо поверхность, после отражения рассеивается ее микронеровностями по всевозможным направлениям (рис. 83, б). Такое отражение называют диффузным", его создают негладкие, шероховатые и матовые поверхности тел. Именно благодаря диффузному отражению света становятся видимыми окружающие нас предметы.

1. Чем отличаются плоские зеркала от сферических? 2. В каком случае изображение называют мнимым? действительным? 3. Охарактеризуйте изображение в плоском зеркале. 4. Чем отличается зеркальное отражение от диффузного? 5. Что мы увидели бы вокруг, если бы все предметы вдруг стали отражать свет не диффузно, а зеркально? 6. Что такое перископ? Как он устроен? 7. Используя рисунок 79, докажите, что изображение точки в плоском зеркале находится на таком же расстоянии от зеркала, на каком находится перед ним данная точка.

Экспериментальное задание. Встаньте дома перед зеркалом. Совпадает ли характер видимого вами изображения с тем, что описано в учебнике? С какой стороны у вашего зеркального двойника находится сердце? Отступите от зеркала на один-два шага. Что при этом произошло с изображением? Как изменилось его расстояние от зеркала? Изменилась ли при этом высота изображения?