ЗЕРКАЛА• Плоское зеркало

• Сферическое зеркало

• Построение изображений

• Практическое использование

• Вопросы

Плоское зеркало С плоским зеркалом мы сталкиваемся очень часто - когда причесываемся или бреемся,

когда управляем автомобилем.

Чистое оконное стекло или поверхность пруда тоже вполне могут служить плоскими зеркалами.

Изображения предметов в зеркале являются мнимыми

(так как кажутся расположенными там, куда световые лучи на самом деле не проникают).

Изображения находятся позади зеркала на таком же расстоянии от

него, как и сами предметы.

Изображения

предметов ввыпуклом зеркале

всегда уменьшенные.

На рисунке видно,

что размеры

изображений чашек

значительно

меньше размеров

самих чашек.

На среднем

рисунке

изображено

обычное

плоское зеркало.

При помощи

вогнутого зеркала

легко получить

увеличенные

изображения

предметов.

Размеры всех

изображений

больше размеров

самих предметов.

Сферическое зеркало

• Кроме плоских зеркал, существуют еще и сферические, параболические, эллиптические и другие зеркала.

После отражения лучи станут

расходящимися. Поэтому

выпуклое зеркало иначе

называют рассеивающим

зеркалом.

После отражения лучи

станут сходящимися.

Поэтому вогнутые зеркала

иначе называют

собирающими зеркалами.

Построение изображения в

плоском зеркале

мнимое

изображение

предмета

располагается

симметрично

относительно

зеркальной

поверхности.

Кроме того, отрезок,

соединяющий предмет и его изображение,

перпендикулярен повехности зеркала.

Вследствие

закона

отражения

света

Изображение в зеркале

• Простейшим оптическим устройством, способным создавать изображение предмета, является плоское зеркало.

• 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»

Вследствие закона

отражения света

мнимое изображение

предмета располагается

симметрично

относительно зеркальной

поверхности.

Размер изображения

равен размеру самого

предмета.

Сферическое зеркало

• Сферическим зеркалом называют зеркально отражающую поверхность, имеющую форму сферического сегмента.

• Центр сферы, из которой вырезан сегмент, называют оптическим центромзеркала.

• Вершину сферического сегмента называют полюсом.

• Прямая, проходящая через оптический центр и полюс зеркала, называется главной оптической осью сферического зеркала.

• Главная оптическая ось выделена из всех других прямых, проходящих через оптический центр, только тем, что она является осью симметрии зеркала.

Сферические зеркала бывают вогнутыми и выпуклыми.

Схематическое изображение

O – оптический центр,

P – полюс,

F – главный фокус зеркала;

OP – главная оптическая ось,

R – радиус кривизны

зеркала.

•Расстояние

•от фокуса до полюса зеркала

• называют фокусным расстоянием и

•обозначают той же буквой F.

Построение изображения• Изображение какой-либо точки A предмета в сферическом

зеркале можно построить с помощью любой пары стандартных лучей:

Расстояние от предмета до зеркала – d

Расстояние от зеркала до изображения - f

Построение изображения• луч AOC, проходящий через оптический центр зеркала;

отраженный луч COA идет по той же прямой;

Построение изображения• луч AP, падающий на зеркало в его полюсе; отраженный луч

симметричен с падающим относительно главной оптической оси.

Построение изображения• луч AE, параллельный главной оптической оси;

отраженный луч EFA1 проходит через фокус зеркала.

Построение изображения• луч AFD, идущий через фокус зеркала;

отраженный луч идет параллельно главной оптической оси;

Построение изображения• Изображение какой-либо точки A предмета в сферическом зеркале можно

построить с помощью любой пары стандартных лучей:

• луч AOC, проходящий через оптический центр зеркала; отраженный луч COA идет по той же прямой;

• луч AFD, идущий через фокус зеркала; отраженный луч идет параллельно главной оптической оси;

• луч AP, падающий на зеркало в его полюсе; отраженный луч симметричен с падающим относительно главной оптической оси.

• луч AE, параллельный главной оптической оси; отраженный луч EFA1 проходит через фокус зеркала.

Вогнутое сферическое зеркало• Если на вогнутое сферическое зеркало падает пучок лучей,

параллельный главной оптической оси, то после отражения от зеркала лучи пересекутся в точке, которая называется главным фокусом зеркала F.

• У вогнутого сферического зеркала главный фокус для вогнутого зеркала действительный.

• Он расположен посередине между центром и полюсом зеркала для вогнутого зеркала

Отражение параллельного пучка

лучей от вогнутого сферического

зеркала.

O – оптический центр,

P – полюс,

F – главный фокус зеркала;

OP – главная оптическая ось,

R – радиус кривизны зеркала.

Выпуклое сферическое зеркало• Если на выпуклое зеркало падает пучок лучей, параллельных

главной оптической оси, то после отражения в фокусе пересекутся не сами лучи, а их продолжения.

• Главный фокус выпуклого зеркала является мнимым.

Отражение параллельного пучка

лучей от выпуклого зеркала.

O – оптический центр,

P – полюс,

F – мнимый фокус зеркала;

OP – главная оптическая ось,

R – радиус кривизны зеркала.

Какие 2 правила использованы при

построении изображения ?

Какие 2 правила использованы при

построении изображения ?

Построение изображения

• Положение изображения и его размер

можно также определить с помощью

формулы сферического зеркала:

d – расстояние от предмета до зеркала,

f – расстояние от зеркала до изображения,

F - фокусное растояние

Величину

D=1/Fназывают

оптической силой

зеркала

Построить изображение в

вогнутом зеркале

• Изображение расположено между О и F

• Изображение расположено между P и F

• Изображение расположено за О

• Если предмет находится на расстояниях

от вогнутого зеркала, превышающих

фокусное расстояние -

ИЗОБРАЖЕНИЕ ПРЕДМЕТА В ВОГНУТОМ ЗЕРКАЛЕ

изображение предмета

увеличенное, действительное и перевернутое.

• Если предмет расположен междуфокусом и вершиной зеркала

ИЗОБРАЖЕНИЕ ПРЕДМЕТА В ВОГНУТОМ ЗЕРКАЛЕ

то его изображение будет находиться за зеркалом

получается

мнимым, прямым и увеличенным.

ИЗОБРАЖЕНИЕ ПРЕДМЕТА В ВЫПУКЛОМ ЗЕРКАЛЕ

• Пучок лучей, падающий на выпуклое зеркало параллельно оптической оси, отражается так,как будто все лучи выходят из точки фокуса, находящейся за зеркалом на расстоянии R/2.

• Независимо от расположения предмета его изображение в выпуклом зеркале является мнимым, уменьшенным и прямым.

Параболическое зеркало

Эллиптическое зеркало

Практическое использование

вогнутых зеркал

Если поместить в фокус параболического зеркала небольшую лампу,

то вследствие обратимости лучей весь падающий на зеркало от

лампы расходящийся световой пучок отразится в виде пучка

параллельных лучей.

Практическое использование

вогнутых зеркал• В карманном электрическом фонарике стоит крошечная

лампочка всего в несколько свечей.

• Если бы она посылала свои лучи во все стороны, то от такого фонарика было бы мало пользы: его свет не проникал бы дальше 1-2 метров.

• Но за лампочкой поставлено маленькое вогнутое зеркальце.

• В фонаре имеется еще и маленькая линза — перед лампочкой.

• Зеркальце и линза помогаютдруг другу создавать направленный луч света.

• Поэтому луч света от карманного фонаря прорезывает темноту на 10 метров вперед.

•Так же устроены

•и автомобильные фары и прожекторы,

•рефлектор синей медицинской лампы,

•корабельный фонарь на верхушке мачты и

•фонарь маяка.

Практическое использование

вогнутых зеркал• Английский ученый Исаак Ньютон

использовал вогнутое зеркало в телескопе.

• И в современных телескопах

рефлекторах, также используются вогнутые зеркала.

•

• При конструировании лазероврубиновый стержень и лампу оптической накачки располагают в фокусах зеркального оптического цилиндра.

• В этом случае свет, излученный лампой весь попадет на стержень.

Практическое использование

вогнутых зеркал

• Для локации планет солнечной системы используют радиолокаторы, в основе которых лежит параболическое зеркало.

• Радиолокация позволяет изучить рельеф планеты даже сквозь пелену густых облаков, что не под силу сделать обычному телескопу.

Практическое использование

• А вот вогнутые антенны радиотелескопов очень большого диаметра состоят из множества отдельных металлических зеркал.

Например,

антенна

телескопа

РАТАН-600

состоит из 895

отдельных

зеркал.

Конструкция

этого телескопа

позволяет

одновременно

наблюдать

несколько

участков неба.

Практическое использование

• Такие выпуклые небьющиеся зеркала часто можно увидеть на улицах города и в общественных местах.

• Установка дорожных зеркална дорогах с ограниченной видимостью позволяет обезопасить автотранспорт и людей.

• Эти зеркала оснащены по контуру светоотражающими элементами и светятся в темноте, отражая свет фар автомашин.

Практическое использование

• Купольные зеркала для помещений представляют собой зеркальную полусферу, с углом обзора, достигающим 360 градусов.

• При этом зеркало крепится в основном на потолке.

Практическое использование

• Обзорные зеркала используются как на улицах, так и в помещениях. Например,

• в магазине обзорное зеркало показывает персоналу кто и что делает в проходах между стеллажами,

• на тяжелом участкеавтостоянки позволяет автовладельцам выполнять маневры без столкновений.

Вопросы -Выводы

1. Почему изображение предмета в зеркале называют мнимым? Можно ли его увидеть?

2. Чем отличается действительное изображение от мнимого?

3. Что называется фокусом сферического зеркала?

4. Укажите способы построения изображения объекта в сферическом зеркале.

5. Приведите примеры практического использования сферических зеркал.

Лабораторная работа

• http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/0e1928d7-28ce-8e80-714d-

21e5758ecfa3/00144675925180565/00144675925180565.htm

Таблица 2.

F–1= _____ дптр; F = _____ мм

0,5 0,6 0,7 0,80,8

50,9

0,9

2

0,9

5

d,

мм

Г

Преломление света

• Преломлением света называют явление изменения направления светового луча на границе раздела двух сред.

Разные вещества, прозрачные для оптических излучений,

обладают неодинаковой преломляющей способностью.

Стекло,

например,

преломля

ет лучи

сильнее,

чем вода.

Показатели преломления

некоторых сред: • Преломляющую способность разных сред можно сравнивать и

по таблице:

Вакуум1

Вода1.33

Воздух 1.0003

Стекло1.5 - 2.0

Лед1.31

Алмаз2.42

Из таблицы видно, что показатель

преломления стекла сильнее

отличается от показателя

преломления воздуха, чем

показатель преломления воды.

Именно поэтому луч, идущий из

воздуха в стекло, преломляется

сильнее, чем луч, идущий из

воздуха в воду. И совсем мало

преломляется луч, переходящий из

воды в стекло.

Закон преломления света

• Углом падения луча назовем угол α между

падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред в точке излома луча.

•Углом преломления луча назовем угол Ƴмежду преломленным лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред в точке излома луча.

Закон преломления света Подобно падающему и отраженному лучам, падающий и

преломленный лучи не могут располагаться как угодно.

При преломлении света всегда выполняются две закономерности:

• Луч падающий,луч преломленный и перпендикуляр к границе

раздела двух сред в точке излома луча всегда лежат в одной

плоскости.

• Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления

есть величина постоянная для двух данных сред, не

зависящая от угла падения луча.Величина n называется

показателем преломления

На практике

• вместо формулы закона преломления света

часто используют ее частный случай:

• при переходе света из среды с меньшим

значением n в среду с большим значением n

луч приближается к перпендикуляру,

проведенному к границе раздела двух сред в

точке излома луча.

• В противном случае луч удаляется от

перпендикуляра.

Линзы

• Наиболее важным применением явления преломления света на практике является использование линз. Чаще всего их делают из стекла или прозрачной пластмассы.

•Всякая линза, которая в средней своей части тоньше, чем по

краям, в вакууме (или воздухе) будет являться рассеивающей

линзой.

•И наоборот: всякая линза, которая в средней части толще, чем по

краям, будет собирающей линзой.

Пучок параллельных

лучей, прошедший через

рассеивающую линзу,

становится

расширяющимся, а лучи

кажутся исходящими из

некоторой точки F.

Ее называют фокусом

рассеивающей линзы.

Поскольку на самом

деле через эту точку

лучи не проходят, то

фокус рассеивающей

линзы является

мнимым.

Если же пучок

параллельных лучей

пропустить сквозь

собирающую линзу, то

пучок станет

сходящимся. Все его

лучи пройдут через

некоторую точку F,

фокус собирающей

линзы является

действительным.

Линзы

• Рассеивающие линзы дают уменьшенное прямое мнимое изображение при любом расстоянии от предмета до линзы.

Линзы Линзой можно не только собирать

и рассеивать пучки параллельных

лучей. При помощи линз легко

получать увеличенные и

уменьшенные изображения

предметов.

Изображение, даваемое

собирающей линзой: • d < F

• увеличенное

• Прямое

• мнимое

•F<d<2F

•Увеличенное

•Перевернутое

•действительное

d <2F

Уменьшенное

Перевернутое

действительное

http://www.college.ru/physics/courses/op25part2/content/chapter3/se

ction/paragraph2/theory.html