Warto przeczytać

Na początku sprecyzujmy sobie cel, jaki chcielibyśmy uzyskać. Niech to będzie skonstruowanie obrazu świeczki ustawionej przed zwierciadłem płaskim. Chcąc otrzymać obraz punktu, musimy prześledzić bieg przynajmniej dwóch promieni z niego wychodzących. Zacznijmy od punktu na szczycie płomienia. Oznaczmy go literą A. Przy podstawie świeczki oznaczmy zaś punkt B (Rys. 1.).

R1OpAWQHK5trz

Rys. 1. Rysunek poglądowy przedstawia schematyczny obraz świeczki narysowany pionowo. Od góry narysowany jest w postaci "łezki" płomień, krótkim odcinkiem knot łączy się z prostokątem korpusu świeczki. Najwyższy punkt płomienia oznaczony jest czerwonym punktem duże A. Podstawa korpusu świecy oznaczona jest czerwonym punktem duże B.

Z obydwu punktów poprowadźmy dwa dowolne promienie trafiające w zwierciadło. Z wykorzystaniem prawa odbicia (które mówi, że kąt odbicia i kąt padania są takie same, promień padający, promień odbity i normalna leżą w jednej płaszczyźnie) narysujmy promienie odbite od zwierciadła płaskiego (Rys. 2a.).

RuTXWHcEmKWon

Rys. 2a. Na rysunku jest przedstawiona powierzchnia odbijająca zwierciadła płaskiego w postaci pionowej linii prostej. Po lewej stronie od tej prostej zaznaczony jest czerwoną kropką punkt duże A. Jest on źródłem światła. Od tego punktu odchodzą dwa promienie. Kierunek pierwszego jest prostopadły do powierzchni zwierciadła. Drugi promień skierowany jest w prawo w dół i tworzy dowolny kąt z tą powierzchnią. Oba promienie odbijają się i na rysunku przedstawione są kierunki promieni odbitych. Kierunek odbitego promienia pierwszego pokrywa się z kierunkiem promienia padającego. Kierunek odbitego promienia drugiego tworzy z kierunkiem promienia padającego podwojony kąt padania. Na rysunku przedłużono poza płaszczyznę zwierciadła kierunki promieni odbitych. Narysowano te przedłużenia liniami przerywanymi. Linie te przecięły się w punkcie oznaczonym również czerwoną kropką i nazwanym duże A’.

Jeśli promienie odbite od zwierciadła się przetną, to w tym miejscu otrzymamy obraz rzeczywisty punktu, z którego zostały wysłane. Obraz ten można zobaczyć na przykład na kartce papieru. Jest on zatem widoczny niezależnie od obserwatora. Jeśli jednak promienie się nie przetną, należy narysować ich przedłużenia (zaznaczone na Rys. 2a. liniami przerywanymi). W miejscu przecięcia się tych przedłużeń otrzymamy obraz pozorny, czyli taki, który nie jest widoczny na ekranie (np. na wspomnianej wcześniej kartce papieru). Powstaje on np. w mózgu człowieka wskutek przetworzenia promieni świetlnych, nie jest zatem możliwy do otrzymania bez obecności obserwatora. Tak też jest w przypadku zwierciadła płaskiego. Punkt A’ znajduje się w miejscu przecięcia przedłużeń promieni odbitych. Możesz zauważyć, iż leży on w tej samej odległości od zwierciadła co punkt A (są one zatem symetryczne względem powierzchni tego zwierciadła).

ReENViZ5elYek

Rys. 2b. Na rysunku jest przedstawiona powierzchnia odbijająca zwierciadła płaskiego w postaci pionowej linii prostej. Po lewej stronie od tej prostej zaznaczony jest czerwoną kropką punkt duże B. Odpowiadał on podstawie świeczki. Jest on źródłem światła. Od tego punktu odchodzą dwa promienie. Kierunek pierwszego jest prostopadły do powierzchni zwierciadła. Drugi promień skierowany jest w prawo do góry i tworzy dowolny kąt z tą powierzchnią. Oba promienie odbijają się i na rysunku przedstawione są kierunki promieni odbitych. Kierunek odbitego promienia pierwszego pokrywa się z kierunkiem promienia padającego. Kierunek odbitego promienia drugiego tworzy z kierunkiem promienia padającego podwojony kąt padania. Na rysunku przedłużono poza płaszczyznę zwierciadła kierunki promieni odbitych. Narysowano te przedłużenia liniami przerywanymi. Linie te przecięły się w punkcie oznaczonym również czerwoną kropką i nazwanym duże B’.

Ten sam krok należy powtórzyć dla punktu B (Rys. 2b.) i narysować obraz naszej świeczki. Widzimy, że ma on tą samą wielkość co przedmiot (zatem powiększenie jest równe 1), jest pozorny i prosty (czyli nieodwrócony).

RPldkbCc676Cw

Rys. 3. Zdjęcie poglądowe przedstawia dwie fotografie czerwonej róży z zielonymi listkami. Jedna fotografia to jest prawdziwy obraz róży a drugi to obraz w zwierciadle płaskim. Obie róże są tej samej wielkości, obraz w zwierciadle nie jest odwrócony a prosty. Porównując obie fotografie widać, co to jest „zwierciadlane odbicie” Część prawa róży w zwierciadle jest lewa.

Powiększenie liniowepowiększenie liniowePowiększenie liniowe definiuje się jako iloraz rozmiaru obrazu i rozmiaru przedmiotu. Jest to wielkość większa od zera i bezwymiarowa.

gdzie: $p$ – powiększenie, $h_o$ – wysokość obrazu, $h_p$ – wysokość obiektu.

O czym nam mówi powiększenie?

• gdy $0<p<1$, obraz jest pomniejszony,

• gdy $p$ = 1, obraz i przedmiot mają tę samą wielkość,

• gdy $p>1$, obraz jest powiększony.

Zwierciadła płaskie znalazły szereg zastosowań w technice. Służą one między innymi do zmiany kierunku biegu wiązki światła oraz pomiaru małych kątów. Spotykamy je na przykład w:

• laserach

ReXt9Y2ZuLNe2

Rysunek poglądowy przedstawia schemat lasera. Służy on zaprezentowaniu roli zwierciadeł płaskich w działaniu lasera. Dwa zwierciadła: półprzepuszczalne i całkowicie odbijające utrzymują wiązkę światła w środku lasera. Promień lasera narysowany jest w postaci poziomej czerwonej linii a zwierciadła z stosunku do niego są pionowe. Zasadniczą częścią jest rura wyładowcza o wydłużonym kształcie, w której znajduje się mieszanina rozrzedzonych gazów. W rurze znajduje się anoda i katoda podłączone do zasilacza wysokiego napięcia, który jest urządzeniem zewnętrznym. Jest on narysowany w postaci prostopadłościanu. Rura znajduje się w obudowie w kształcie dużego prostopadłościanu. Na jego tylnej ścianie znajduje się zwierciadło płaskie odbijające światło w 100%, a przedniej części znajduje się zwierciadło półprzepuszczalne, w którym jest otwór. Przez ten otwór wydostaje się wiązka laserowa na zewnątrz lasera.

W laserach zwierciadła pełnią rolę tak zwanego rezonatora optycznego. W rurze laserowej rozchodzi się światło o różnych długościach fali. Na końcach rury znajdują się odpowiednio ustawione zwierciadła. Dzięki nim możliwe jest wyselekcjonowane i wzmocnione światła o określonej długości fali i kierunku świecenia. Dopiero to wzmocnienie pozwala na wywołanie akcji laserowej.

• lustrzankach

Rcx58DaYpeWT7

Rysunek poglądowy przedstawia dwie lustrzanki. W lustrzankach obraz z obiektywu może trafić bezpośrednio na matrycę. Trafia na nią tylko w chwili robienia zdjęcia. W każdej innej chwili właśnie dzięki zwierciadłu płaskiemu obraz jest kierowany do wizjera i mamy możliwość kadrowania, regulacji. Rolą zwierciadła płaskiego jest zmiana kierunku biegu promieni. W lustrzankach jeszcze kilka zwierciadeł płaskich. Podczas przygotowywania ujęcia zwierciadło płaskie kieruje bieg promieni na pryzmat składający się z kilku zwierciadeł płaskich, które odbijają je w taki sposób, by trafiło ono do wizjera. W ten sposób fotograf może przygotować najlepsze ujęcie. W momencie kiedy fotograf decyduje się na wykonanie zdjęcia, zwierciadło płaskie odbijające promienie w kierunku pryzmatu jest podnoszone i promienie trafiają na matrycę.

W lustrzankach zwierciadła zmieniają kierunek biegu wiązki. Po przejściu przez obiektyw światło odbija się od ruchomego zwierciadła (2), a następnie po odbiciach w pryzmacie (4) trafia do wizjera (5). Chcąc jednak, by światło trafiło na matrycę (7) należy podnieść zwierciadło. Wówczas obraz powstaje na światłoczułym przetworniku, zaś fotograf przez chwilę nie widzi niczego w wizjerze.

• projektorach, lampach, reflektorach i wielu, wielu innych przedmiotach codziennego użytku

Słowniczek