ОТРАЖЕНИЕ В ЛОЖКЕ
Зеркала в комнате смеха создают очень забавные отражения. Такой эффект создается с помощью искривленных зеркал.
Возьми начищенную до блеска металлическую ложку в руку. Ложка имеет две стороны - выпуклую и вогнутую. Держи ложку вертикально прямо перед собой и посмотрись в выпуклую часть ложки. Как выглядит твое изображение? Видишь ли ты себя прямо или перевернутым вверх ногами? Отражение растянуто? Если да, то как ты выглядишь - выше или толще?
Теперь переверни ложку горизонтально Как изменилось при этом изображение?
Опять держи ложку вертикально, но переверни так, чтобы смотреться в вогнутую сторону ложки. Как же теперь-выглядит твое отражение? Оно перевернуто? Изменились ли твои черты?
Теперь опять переверни ложку горизонтально. Как это повлияло на изображение? Медленно поднеси ложку ближе к глазам. Перевернулось ли изображение вверх ногами, или все осталось по-прежнему?
Искажение отражения вызвано тем, что зеркальная поверхность искривлена.
Когда параллельные лучи падают на искривленную поверхность, то они отражаются под немного разными углами. Это расхождение и схождение лучей и заставляет отражение выглядеть так забавно.
КРИВОЕ ЗЕРКАЛО ИЗ ОБЕРТКИ
В наши дни все чаще обертки делают из тонкой пластиковой пленки. Некоторые из них, особенно подарочные, имеют посеребренную отражающую поверхность. Наверняка ты получал подарок, обернутый в такую упаковочную пленку. Если да, то интересно, что ты сделал с зеркальной оберткой? Надеемся, что ты сохранил ее для очередного опыта.
Вырежи из посеребренной пленки прямоугольник такого же размера, как и карточка. С помощью клеевого карандаша аккуратно приклей пленку к карточке: сначала сложи их и потихоньку, от середины к краям, пригладь пленку, чтобы избавиться от пузырей воздуха. Подожди, пока клей высохнет.
Теперь посмотри на посеребренную карточку. Ты видишь в ней свое отражение? Хорошее зеркало получилось?
Теперь попробуй изогнуть «зеркало». Держа карточку за края, выгни ее так, чтобы она образовала выпуклое зеркало. При этом центральная часть карточки должна смотреть на тебя. Теперь сдвинь этот изгиб ближе к краю карточки. Как при этом изменилось твое отражение? Что получится, если изменить угол изгиба «зеркала»?
Теперь сделай из карточки вогнутое зеркало. Можешь ли ты определить расстояние, на котором твое отражение переворачивается вверх ногами?
Хорошее зеркало обычно имеет очень ровную посеребренную поверхность. Например, стекло с обратной стороны покрыто серебряной краской (точнее, ртутной, так называемой амальгамой). Упаковочная пленка, конечно, не такое хорошее зеркало. Несмотря на то, что она покрыта серебристой краской, она не настолько ровна. Маленькие выпуклости и вогнутости на пленке сильно ухудшают ее отражающие свойства.
ПРОЗРАЧНОЕ ЗЕРКАЛО
Включи поярче свет в своей комнате. Возьми в руки серебристую оберточную упаковочную пленку и туго натяни ее. Держи ее на вытянутых руках и посмотри на свое изображение.
Теперь поднеси пленку ближе к своему лицу, так, чтобы она касалась твоего носа. Видишь ли ты сквозь нее то, что находится в комнате?
Теперь попроси приятеля посмотреть на твое лицо за пленкой. Строй рожицы и попроси своего друга догадаться, что ты делаешь. Несмотря на то, что твой приятель не будет видеть, что происходит, ты-то все видишь! Конечно, изображение будет смутным, но все равно видимым!
Такая оберточная пленка - хорошее одностороннее зеркало. Это свойство создается очень тонким слоем серебристой краски. Также как и на одностороннем зеркале, слой краски не настолько толст, чтобы загораживать весь свет, часть света все таки проходит внутрь.
Для того, чтобы увеличить эффект одностороннего пропускания света, объект по одну сторону стекла должен быть ярко освещен, а по другую сторону света должно быть гораздо меньше.
В разделе на вопрос Почему отражение в ложке перевернутое? заданный автором Простенок
лучший ответ это Дело в том, что отполированная поверхность ложки отражает свет и строит изображения, как зеркало. Разница лишь в том, что привычное нам зеркало - плоское, а ложка - выпукло-вогнутая.
С внутренней стороны ложка представляет собой вогнутое зеркало, которое, в большинстве случаев, переворачивает изображение, а с внешней - выпуклое зеркало, образующее только прямые и уменьшенные изображения. Поэтому в выпуклой части мы отражаемся прямо, а в вогнутой - вверх тормашками.
Чтобы понять, почему вогнутое зеркало переворчивает изображение, а выпуклое -- нет, вспомним, что такое вообще изображение. Это лучи света, попадающие к нам в глаз. Перевернутое изображение -- это когда голова внизу, а ноги вверху, то есть, когда верхний луч стал нижним и наоборот. Для того, чтоб получить перевернутое изображение, надо пустить лучи света так, чтоб они поменялись местами. Именно это и делает вогнутое зеркало. Оно собирает падающий на него свет "в кучу" (т. е. фокусирует свет) , а затем лучи прсто летят по прямой.
Выпуклое зеркало лучи не фокусирует, а наоборот, разбрасывает во все стороны. Но верхний луч остается при этом верхним лучем, и изображение не переворачивается.
Наверняка вы хоть раз глядели в ложку как в зеркало. Если нет - найдите ближайшую ложку и посмотрите на её вогнутую поверхность. Ваше отражение будет перевернутым! В этой статье мы попробуем разобраться, почему так происходит. По большому счёту, ложка является искривлённым зеркалом, поэтому нам нужно научиться объяснять то, что мы видим в зеркалах, в том числе в зеркалах сложной формы.
Ноль зеркал. Начнём с самого простого: попробуем понять, как мы видим предметы. Простого - громко сказано: разные детали и особенности нашего зрения можно обсуждать бесконечно. Нам будет нужно знать только то, что луч света, отражаясь от предмета, попадает к нам в глаз - поэтому мы этот предмет и видим. Это схематично изображено на рисунке 1.
Одно зеркало. Однако луч может попасть к нам в глаз не напрямую, а отразившись по дороге от зеркала. Выполняется такой закон: угол падения равен углу отражения. Это означает, что углы, отмеченные на рисунке 2, равны.
Для наших целей будет удобнее представлять себе весь этот процесс немного иначе. Давайте мысленно расположим по ту сторону зеркала целый зазеркальный мир, симметричный обычному. Тогда зеркало станет окном в это зазеркалье. Действительно, посмотрим на рисунок 3: так как угол падения равен углу отражения, Квантик, глядя в зеркало по лучу AX , увидит цветок, в который упирается отражённый луч XВ . Но если бы луч AX прошёл сквозь зеркало как через окно (то есть пошёл бы дальше по лучу XB′ ), он бы упёрся в симметричный зазеркальный цветок, то есть Квантик увидел бы то же самое.
Одно наклонённое зеркало. А что будет, если зеркало наклонить, например, на себя? Где тогда окажется зазеркальный двойник Квантика (назовём его Китнавк - это слово Квантик, прочитанное наоборот)? Применим хитрость: повернём не зеркало, а Квантика. Ведь нам важно только взаимное расположение Квантика и зеркала. То, что получится, вы видите на рис. 4, а . Теперь повернём всю картинку, поставив Квантика на место (рис. 4, б ). В итоге Квантик увидит перед собой ноги, а не лицо Китнавка.
Этот результат легко проверить: смотрясь в зеркальце, наклоните его на себя - отражение поднимется, наклоните от себя - отражение опустится.
Много зеркал. Теперь расположим множество небольших зеркал по дуге окружности. Уже напоминает большую ложку, не правда ли? Сначала поместим Квантика в центре этой окружности. Тогда Квантик увидит в центре каждого зеркала своё лицо. Ведь на какое бы зеркало он ни посмотрел, «луч его взгляда» будет перпендикулярен зеркалу, и относительно этого «луча взгляда» зеркало не будет наклонено.
Если теперь Квантик отойдёт подальше, то относительно новых «лучей взгляда» верхние зеркала окажутся наклонёнными на Квантика, а нижние - от него (см. рис. 5). Поэтому в центре верхнего зеркальца Квантик увидит ноги верхнего Китнавка, а в центре нижнего зеркала - макушку нижнего Китнавка. Итого, в зеркалах сверху вниз видны отдельные части Китнавка, пока ещё не перевёрнутые, но в порядке снизу вверх.
«Склеим» отражения. Представить себе, что в итоге увидит Квантик, не так уж просто. Давайте проведём эксперимент с чем-нибудь попроще, например, с треугольником. Сначала разрежем его на четыре части, а потом сложим эти части в обратном порядке (рис. 6). Получится нечто несуразное. Но вот если частей сделать хотя бы восемь, то результат уже будет напоминать перевёрнутый треугольник. И чем больше частей, на которые мы резали треугольник, тем меньше заметны шероховатости в собранном задом наперёд изображении.
То же произойдёт и с Китнавком. Квантик будет смотреть по сути в много узеньких щёлочек, в каждой из которых виден кусочек Китнавка. Вместе они соберутся в шероховатого перевёрнутого Китнавка, как до этого у нас собирался перевёрнутый треугольник.
Одно искривлённое зеркало. Осталось просто представить, что ложка состоит из очень маленьких плоских зеркал. Таких маленьких, что с нашей точки зрения они сливаются в сплошную изогнутую поверхность, а отдельные отражения в каждом из них - в сплошное перевёрнутое изображение.
Попробуйте теперь самостоятельно ответить на пару вопросов: |
Художник Сергей Чуб
