Gương phẳng. Xây dựng ảnh trong gương phẳng Vật lý gương phẳng thẳng đứng

Chúng ta rất thường xuyên bắt gặp một tấm gương. Ngay cả kính cửa sổ hoặc mặt nước ao cũng có thể dùng được gương phẳng. Chúng ta hãy nhìn vào những hình ảnh kết quả.

Cho ánh sáng từ nguồn S chiếu vào gương. Sau khi phản xạ từ nó, các tia SA và SB sẽ đi như hình vẽ bằng mũi tên màu xanh. Nếu mắt đặt ở điểm C thì người quan sát sẽ thấy nguồn sáng ở phía sau gương, tại điểm S'. Lưu ý rằng từ cách xây dựng, có thể thấy rõ: các đoạn OS và OS' bằng nhau và đoạn SS' vuông góc với mặt phẳng của gương.

Vì thế, ảnh của các vật qua gương phẳng là tưởng tượng, vì chúng dường như nằm ở nơi không có ánh sáng. Bên cạnh đó, ảnh nằm phía sau gương cách gương một khoảng bằng khoảng cách với vật và có kích thước bằng nhau. Chúng ta thu được những kết luận này bằng cách xây dựng hình học, bây giờ chúng ta sẽ xác minh chúng bằng thí nghiệm.

Hãy đặt một cây thước lên bàn và đặt tấm kính lên trên. Nó sẽ phục vụ như một tấm gương mờ. Bằng cách đặt một ngọn nến trước nó, chúng ta sẽ thấy hình ảnh phản chiếu của nó. Nó sẽ xuất hiện ở phía sau tấm kính. Tuy nhiên, nếu nhìn vào phía sau tấm kính, chúng ta sẽ không nhìn thấy hình ảnh. Tức là ảnh qua gương phẳng là tưởng tượng.

Để đảm bảo kết luận thứ hai là đúng, chúng ta dùng thước đo khoảng cách từ kính đến ngọn nến và từ kính đến ảnh, cũng như các kích thước của nến và ảnh của nó. Họ sẽ tìm thấy chính mình theo cặp bằng nhau. Do đó, kinh nghiệm xác nhận kết luận thứ hai. Lưu ý: thay vì dùng gương, chúng ta dùng kính để nhìn đồng thời hình ảnh cây nến và độ chia của thước kẻ.

Ngoài gương phẳng, còn có gương hình cầu, gương parabol, hình elip và các loại gương khác. Chúng được sử dụng trong đèn rọi và kính thiên văn. Gương cầu Chúng là một phần của bề mặt hình cầu và có thể lồi hoặc lõm (xem hình vẽ).

Hãy chiếu các tia song song tới gương cầu lồi (hình vẽ bên trái). Sau khi phản xạ, tia sáng sẽ phân kỳ. Vì vậy, gương cầu lồi được gọi là gương tán xạ. Bây giờ chúng ta hãy hướng các tia tới gương lõm (hình vẽ bên phải). Ngay sau khi phản xạ các tia sẽ hội tụ. Vì vậy, gương cầu lõm được gọi là gương thu thập.

Điểm F và F' được gọi là trọng tâm chính gương Tiêu điểm của gương cầu lồi (tán xạ) là tiêu điểm ảo vì tia sáng không truyền qua nó. Tiêu điểm của gương lõm (hội tụ) là có hiệu lực, vì tia sáng đi qua nó.

Ảnh của vật qua gương cầu lồi luôn nhỏ đi. Ví dụ, trong hình bên trái, bạn có thể thấy rằng kích thước của hình ảnh những chiếc cốc nhỏ hơn nhiều so với kích thước của chính những chiếc cốc. Bằng cách sử dụng gương cầu lõm, bạn có thể thu được hình ảnh phóng to của các vật thể. Hãy nhìn vào hình ảnh bên phải. Kích thước của tất cả các hình ảnh đều lớn hơn kích thước của chính vật thể. Cùng với việc thay đổi kích thước của hình ảnh, khoảng cách giữa chúng cũng thay đổi tương tự. Hình ảnh ở giữa cho thấy sự phản chiếu trong gương phẳng để so sánh.

Trong các khóa học vật lý ở trường, bất kỳ bề mặt phản chiếu nào thường được gọi là gương. Hai hình dạng hình học của gương được xem xét:

• phẳng
• hình cầu

- một bề mặt phản chiếu có hình dạng là một mặt phẳng. Cấu trúc của ảnh trong gương phẳng dựa trên , trong trường hợp chung, thậm chí có thể được đơn giản hóa (Hình 1).

Cơm. 1. Gương phẳng

Giả sử nguồn trong ví dụ của chúng ta là điểm A (nguồn sáng điểm). Tia từ nguồn lan truyền theo mọi hướng. Để tìm vị trí của ảnh, chỉ cần phân tích đường đi của hai tia bất kỳ và tìm điểm giao nhau của chúng bằng cách xây dựng là đủ. Tia đầu tiên (1) sẽ được phóng theo một góc bất kỳ so với mặt phẳng gương, và theo đó, chuyển động tiếp theo của nó sẽ có góc phản xạ bằng góc tới. Tia thứ hai (2) cũng có thể được phóng theo bất kỳ góc nào, nhưng vẽ nó vuông góc với bề mặt sẽ dễ dàng hơn vì trong trường hợp này nó sẽ không bị khúc xạ. Sự tiếp tục của tia 1 và 2 hội tụ tại điểm B, trong trường hợp của chúng ta, điểm này là điểm A (ảo) (Hình 1.1).

Tuy nhiên, các tam giác thu được ở Hình 1.1 giống hệt nhau (có hai góc và một cạnh chung), thì có thể lấy những điều sau đây làm quy tắc để dựng ảnh trong gương phẳng: Khi tạo ảnh trong gương phẳng, chỉ cần hạ đường vuông góc từ nguồn A xuống mặt phẳng của gương, rồi tiếp tục vuông góc với cùng độ dài ở phía bên kia của gương là đủ(Hình 1.2) .

Hãy sử dụng logic này (Hình 2).

Cơm. 2. Ví dụ về cấu tạo của gương phẳng

Trong trường hợp vật không phải là điểm, điều quan trọng cần nhớ là hình dạng của vật trong gương phẳng không thay đổi. Nếu chúng ta tính đến việc bất kỳ đối tượng nào thực sự bao gồm các điểm, thì trong trường hợp tổng quát, cần phải phản ánh từng điểm. Trong phiên bản đơn giản hóa (ví dụ: một đoạn hoặc một hình đơn giản), bạn có thể phản ánh các điểm cực trị và sau đó kết nối chúng bằng các đường thẳng (Hình 3). Trong trường hợp này AB là vật, A’B’ là ảnh.

Cơm. 3. Dựng vật qua gương phẳng

Chúng tôi cũng giới thiệu một khái niệm mới - nguồn sáng điểm là một nguồn có kích thước có thể bỏ qua trong bài toán của chúng ta.

- một bề mặt phản chiếu có hình dạng là một phần của hình cầu. Logic của tìm kiếm hình ảnh là như nhau - tìm hai tia đến từ một nguồn, giao điểm của chúng (hoặc phần tiếp theo của chúng) sẽ cho hình ảnh mong muốn. Trên thực tế, đối với một vật thể hình cầu có ba tia khá đơn giản mà khúc xạ của chúng có thể dễ dàng dự đoán được (Hình 4). Hãy là một nguồn sáng điểm.

Cơm. 4. Gương cầu

Trước tiên hãy giới thiệu đường đặc tính và các điểm của gương cầu. Điểm 4 được gọi là quang tâm của gương cầu.Điểm này là trung tâm hình học của hệ thống. Dòng 5 - trục quang chính của gương cầu- Đường thẳng đi qua quang tâm của gương cầu và vuông góc với tiếp tuyến của gương tại điểm đó. chấm F — Tiêu điểm gương cầu, có các thuộc tính đặc biệt (sẽ nói thêm về điều này sau).

Khi đó có ba đường đi tia đủ đơn giản để xem xét:

1. màu xanh da trời. Một tia đi qua tiêu điểm, phản xạ từ gương, truyền song song với trục quang chính (thuộc tính tiêu điểm),
2. màu xanh lá. Một tia tới tới quang tâm chính của gương cầu bị phản xạ một góc (),
3. màu đỏ. Một tia chạy song song với trục chính, sau khi khúc xạ sẽ đi qua tiêu điểm (thuộc tính tiêu điểm).

Chúng ta chọn hai tia bất kỳ và giao điểm của chúng sẽ cho hình ảnh của vật thể của chúng ta ().

Tập trung- một điểm quy ước trên trục quang chính tại đó các tia phản xạ từ gương cầu và chạy song song với trục quang chính hội tụ.

Đối với gương cầu tiêu cự(khoảng cách từ quang tâm của gương đến tiêu điểm) là một khái niệm hình học thuần túy và tham số này có thể được tìm thấy thông qua mối quan hệ:

Phần kết luận: Những cái phổ biến nhất được sử dụng cho gương. Đối với gương phẳng, có một sự đơn giản hóa trong việc xây dựng ảnh (Hình 1.2). Đối với gương cầu có ba đường truyền tia, hai đường truyền bất kỳ đều tạo ra ảnh (Hình 4).

Ảnh của một điểm A bất kỳ của một vật trong gương cầu có thể được dựng bằng cặp tia tiêu chuẩn bất kỳ: Để dựng ảnh của một điểm A bất kỳ của một vật, cần tìm giao điểm của hai tia phản xạ bất kỳ hoặc phần mở rộng của chúng, tiện lợi nhất là các tia đi như trên hình 2.6 – 2.9

2) tia đi qua tiêu điểm, sau khi phản xạ, sẽ đi song song với trục quang mà tiêu điểm đó nằm trên đó;

4) Chùm sáng tới cực của gương sau khi phản xạ từ gương sẽ đối xứng với trục quang chính (AB=BM)

Hãy xét một số ví dụ về cách tạo ảnh trong gương lõm:

2) Vật đặt cách một khoảng bằng bán kính cong của gương. Ảnh là ảnh thật, có kích thước bằng vật, ngược chiều, nằm sát phía dưới vật (Hình 2.11).

Cơm. 2.12

3) Vật nằm giữa tiêu điểm và cực của gương. Hình ảnh – ảo, phóng to, trực tiếp (Hình 2.12)

Công thức gương

Chúng ta hãy tìm mối liên hệ giữa đặc tính quang học và khoảng cách xác định vị trí của vật và ảnh của nó.

Giả sử vật là một điểm A nhất định nằm trên trục quang. Sử dụng định luật phản xạ ánh sáng, chúng ta sẽ xây dựng ảnh của điểm này (Hình 2.13).

Chúng ta hãy biểu thị khoảng cách từ vật đến cực của gương (AO) và từ cực đến ảnh (OA¢).

Xét tam giác APC, ta tìm được

Từ tam giác APA¢, ta có được điều đó . Chúng ta hãy loại trừ góc khỏi các biểu thức này vì đây là biểu thức duy nhất không dựa vào OR.

, hoặc

(2.3)

Các góc b, q, g nằm trên OR. Giả sử các dầm đang xem xét là đồng trục, khi đó các góc này nhỏ và do đó, giá trị của chúng theo đơn vị đo radian bằng tiếp tuyến của các góc này:

; ; , trong đó R=OC, là bán kính cong của gương.

Chúng ta thay các biểu thức thu được vào phương trình (2.3)

Vì trước đây chúng ta đã phát hiện ra rằng tiêu cự có liên quan đến bán kính cong của gương, nên

(2.4)

Biểu thức (2.4) được gọi là công thức gương, chỉ được sử dụng với quy tắc dấu:

Khoảng cách , , được coi là dương nếu chúng được đo dọc theo đường đi của tia, và âm nếu ngược lại.

Gương lồi.

Hãy xét một số ví dụ về cách dựng ảnh trong gương cầu lồi.

2) Vật nằm cách một khoảng bằng bán kính cong. Ảnh ảo, thu nhỏ, trực tiếp (Hình 2.15)

Tiêu điểm của gương cầu lồi là tiêu điểm ảo. Công thức gương cầu lồi

.

Quy tắc dấu cho d và f vẫn giống như đối với gương lõm.

Độ phóng đại tuyến tính của một vật thể được xác định bằng tỷ lệ chiều cao của hình ảnh với chiều cao của chính vật thể đó

. (2.5)

Như vậy, bất kể vị trí của vật so với gương cầu lồi thì ảnh luôn là ảnh ảo, thẳng, thu nhỏ và nằm sau gương. Mặc dù ảnh trong gương cầu lõm đa dạng hơn nhưng chúng phụ thuộc vào vị trí của vật so với gương. Vì vậy, gương lõm được sử dụng thường xuyên hơn.

Sau khi xem xét các nguyên tắc xây dựng hình ảnh trong các gương khác nhau, chúng ta đã hiểu được hoạt động của các dụng cụ khác nhau như kính thiên văn và gương phóng đại trong các thiết bị thẩm mỹ và thực hành y tế, chúng ta có thể tự thiết kế một số thiết bị.

Nguyên soái V.Yu. 1

N.Yu ân cần. 1

1 Cơ sở giáo dục ngân sách thành phố Trường THCS số 6

Nội dung tác phẩm được đăng tải không có hình ảnh, công thức.
Phiên bản đầy đủ của tác phẩm có sẵn trong tab "Tệp công việc" ở định dạng PDF

Giới thiệu

Sự liên quan của chủ đề đã chọn.

Chúng ta là những học sinh hiện đại - một thế hệ lớn lên trên điện thoại di động và máy tính, máy tính bảng, chúng ta thành thạo các thiết bị, chúng ta có thể tìm thấy thông tin trên Internet với tốc độ cực nhanh, nhưng chúng ta sử dụng mọi thành tựu khoa học và không nghĩ đến những phước lành này như thế nào của nền văn minh đã được phát minh và con đường nào họ đã đi trước chúng ta. Lấy ví dụ, con đường lịch sử của gương, những đặc tính tuyệt vời của chúng và những ứng dụng hiện đại.

Nhiệm vụ của tôi là tóm tắt những tài liệu này trong một tác phẩm, để phân biệt chủ nghĩa thần bí với hiện thực.

Mục đích và mục tiêu của công việc nghiên cứu

Mục đích công việc của tôi- để truyền tải cho thế hệ chúng ta lịch sử nguồn gốc của gương, nói về giai đoạn phát triển ban đầu của chúng, chỉ ra những đặc tính độc đáo nhất của gương và cách sử dụng chúng độc đáo nhất.

nghiên cứu thực nghiệm và lý thuyết về các tính chất của gương có nhiều hình dạng khác nhau: phẳng, hình cầu và hình cầu, được sử dụng trong cuộc sống và công nghệ hàng ngày

2. Tài liệu lý thuyết.

2.1 Lịch sử của gương phẳng

Các nhà khoa học tin rằng những chiếc gương đã hơn bảy nghìn năm tuổi. Trước sự ra đời của kính gương, nhiều loại kim loại có độ bóng cao đã được sử dụng, chẳng hạn như vàng và bạc, thiếc và đồng, đồng thau và đá.

Theo thần thoại Hy Lạp cổ đại, chính hình ảnh của chính cô mà Gorgon Medusa nhìn thấy trên tấm khiên của Perseus đã khiến cô sợ hãi đến mức biến thành đá. Nhiều nhà khảo cổ học tin rằng những chiếc gương đầu tiên là những mảnh đá obsidian được đánh bóng được tìm thấy ở Thổ Nhĩ Kỳ và chúng có niên đại khoảng 7.500 năm. Nhưng không thể sử dụng những bề mặt gương như vậy để kiểm tra bản thân một cách cẩn thận, chẳng hạn như từ phía sau, và rất khó phân biệt các sắc thái.

Tuy nhiên, thời đó việc mua một chiếc gương rất khó khăn, giá thành của nó cũng rất cao vì không dễ để đánh bóng kim loại cho sáng bóng. Điều đáng lưu ý là việc làm sạch bề mặt gương như vậy là cần thiết hàng ngày vì nó liên tục bị oxy hóa.

Năm ra đời của chiếc gương này được coi là năm 1279, khi tu sĩ dòng Phanxicô John Peck mô tả một phương pháp độc đáo vào thời điểm đó là phủ một lớp chì mỏng lên kính thông thường.

Vào thời điểm này, xưởng đóng khung đầu tiên đã xuất hiện, bởi vì công nghệ để tạo ra một điều kỳ diệu như vậy không hề dễ dàng. Một lớp giấy thiếc được đặt trên giấy, được phủ thủy ngân ở mặt sau, sau đó một tờ giấy lại được đặt lên trên và chỉ sau khi tấm kính đó được đặt vào, nó dùng như một loại máy ép cho lớp này chiếc bánh, lúc đó tờ giấy đã được cẩn thận rút ra. Tất nhiên, tấm gương rất nhiều mây. Công nghệ này tồn tại mà không có thay đổi đáng kể cho đến gần năm 1835. Chính vào năm này, Giáo sư Liebig đã công bố một giả thuyết rất thú vị rằng việc phủ bạc thay vì thiếc sẽ làm cho gương trong hơn và lấp lánh hơn.

Venice rất ghen tị với bí mật tạo ra sản phẩm kỳ diệu này. Những người làm gương bị cấm rời khỏi nước cộng hòa, nếu không họ sẽ bị đe dọa trừng phạt gia đình và bạn bè của họ. Những kẻ sát nhân được phái đến để truy đuổi những kẻ đặc biệt bướng bỉnh. Vì vậy, trong suốt ba thế kỷ, nó là một sản phẩm cực kỳ đắt tiền và cực kỳ hiếm, chỉ những người rất giàu mới có đủ khả năng để làm gương.

Vua Pháp Louis XIV cũng là người yêu thích những chiếc gương. Vào thời của ông, bí mật sản xuất gương Venice đã được làm sáng tỏ và giá bắt đầu giảm mạnh. Giờ đây, thuộc tính nội tâm này ngày càng có thể được tìm thấy trong các bức tường của những công dân bình thường. Vào thế kỷ 18, hơn một nửa số người Paris sở hữu gương. Cung điện Hoàng gia ở Paris vào thời điểm này có ưu thế đặc biệt, chính tại đây, chiếc gương soi sàn lần đầu tiên xuất hiện.

Cơ hội quan sát bản thân từ bên ngoài đã dẫn đến những hậu quả to lớn: tất cả những công dân giàu có bắt đầu theo dõi cẩn thận hơn không chỉ vẻ bề ngoài mà còn cả hành vi của họ.

2.2 Lịch sử của gương cầu

Lịch sử của gương cầu thậm chí còn thú vị hơn.

Lịch sử của sự xuất hiện của gương thủy tinh hình cầu đã có từ nhiều thế kỷ trước, đến Venice vào cuối thế kỷ 12 - đầu thế kỷ 13. Vào thời điểm đó, những người thợ thổi thủy tinh ở Venice đã học cách thổi những chiếc bình nhỏ bằng thủy tinh, ở dạng mềm, chứa đầy thiếc qua một ống. Khi các bình nguội, chúng được cắt thành từng mảnh có dạng thấu kính lồi. Những chiếc gương lồi này, là một phần của hình cầu, được gọi là “mắt bò”. Chúng không giống những tấm gương hiện đại. Hình ảnh trong đó bị méo, hơi thu nhỏ và thẳng. Để tưởng tượng sự phản chiếu trong một tấm gương như vậy, chỉ cần nhìn vào “Chân dung tự họa trong gương cầu lồi” của họa sĩ người Ý Parmigianino.

Và đây là câu chuyện đã xảy ra với Archimedes.

Ngày này là năm 212 trước Công nguyên. những người La Mã còn sống sót đã nhớ nó trong suốt quãng đời còn lại của họ. Gần nửa ngàn mặt trời nhỏ đột nhiên sáng lên trên tường thành. Lúc đầu, họ chỉ đơn giản là bị mù, nhưng sau một thời gian, một điều kỳ diệu đã xảy ra: những con tàu dẫn đầu của La Mã lần lượt tiếp cận Syracuse đột nhiên bắt đầu bùng cháy như những ngọn đuốc. Người La Mã bỏ chạy trong hoảng loạn...

Nói chung, chúng tôi nhớ đến loại vũ khí khác thường của Archimedean không phải vì mục đích nghiên cứu lịch sử. Chúng ta quan tâm đến những tính chất độc đáo của gương lõm. Vâng, vâng, gương lõm. Rốt cuộc, Archimedes về cơ bản đã phát minh ra một chiếc gương lõm “phân bố”. Được tạo thành từ nhiều gương thông thường, các phản xạ từ đó hướng vào một điểm, nó có khả năng tập trung năng lượng khổng lồ vào tiêu điểm của nó. Trong trường hợp tàu La Mã, đây là năng lượng ánh sáng và nhiệt.

Gương lõm từ lâu đã được sử dụng cho các mục đích khác - "ma thuật". Hơn nữa, họ luôn được coi là hiệu quả nhất trong vấn đề này. Các pháp sư và thầy phù thủy tin rằng độ lõm giúp có thể thu thập một loại “ánh sáng thiên văn” nhất định vào một tiêu điểm. Các nhà thần bí cho rằng nơi “sự tập trung ánh sáng xảy ra, nơi tập trung etheric xuất hiện - một nút rung động của môi trường ethereal.”

Linh hồn của người chết được cầu khẩn bằng cách sử dụng những chiếc bát lõm lớn. Điều này được đề cập - một số mơ hồ, một số rõ ràng hơn - bởi các tác giả cổ đại. Một số trong số đó thậm chí còn chỉ ra những nơi diễn ra các bí tích này. Vào cuối những năm 1950, theo “mẹo” như vậy, nhà khảo cổ học người Hy Lạp Sotir Dakar đã phát hiện ra một hang động ngầm ở Epirus (miền Tây Hy Lạp). Phát hiện thú vị nhất đối với chúng tôi trong hang động này là phần còn lại của một chiếc vạc đồng khổng lồ. Theo một số nhà nghiên cứu, nội thất của nó được đánh bóng tốt có thể tạo ra những hình ảnh có kích thước bằng một người đàn ông.

Nhưng có những chiếc gương lõm, mục đích của chúng vẫn còn là một bí ẩn cho đến ngày nay. Ví dụ, những thứ này bao gồm cái gọi là “gương Tulu”, được tìm thấy với số lượng lớn trong các ngôi mộ gần Cao nguyên Nazca nổi tiếng thế giới ở Peru. Có đường kính lên tới nửa mét, những chiếc gương này được làm bằng kim loại được đánh bóng cẩn thận: vàng, bạc, đồng và hợp kim của chúng. Họ dùng để làm gì? Để truyền tín hiệu (tia nắng phản chiếu từ chúng có thể nhìn thấy cách đó vài km)? Để chiếu những bức vẽ khổng lồ lên cao nguyên Nazca? Vì mục đích ma thuật? Hoặc có thể, với sự trợ giúp của những chiếc gương này, các linh mục da đỏ đã nhận được kiến ​​​​thức tương tự mà ngày nay các nhà khoa học phải kinh ngạc về độ chính xác của nó? Ai biết. Dù thế nào đi nữa, có bằng chứng cho thấy một số khám phá khoa học được thực hiện chính xác nhờ vào gương lõm.

Một trong những chiếc gương bí ẩn này thuộc về nhà khoa học vĩ đại nhất thế kỷ 13, tu sĩ Roger Bacon (1214-1294). Hầu hết các công trình khoa học của Bacon vẫn chưa được xuất bản, nhưng những gì được biết đến ngày nay thật đáng kinh ngạc. Theo một cách khó hiểu, ông đã nhìn về phía trước hàng trăm năm: ông dự đoán sự phát minh ra kính hiển vi và kính viễn vọng, ô tô và máy bay, tàu chạy bằng động cơ; hai trăm năm trước khi phát minh ra thuốc súng, Berthold Schwartz đã mô tả thành phần và tác dụng của loại thuốc nổ này.

Ngày nay, hầu hết các loại gương được sản xuất đều là gương làm từ kính tấm, được đánh bóng hoặc không đánh bóng, dày 3-7 mm.

2.3. Vật lý của gương cầu.

2.3.1. Ảnh trong gương phẳng.

Ảnh của một vật tạo bởi gương phẳng được tạo bởi tia phản xạ từ mặt gương.

Hình vẽ cho thấy mắt nhìn thấy ảnh của điểm S trong gương như thế nào. Tia SO, SO1 và SO2 phản xạ từ gương tuân theo định luật phản xạ. cá đuối VÌ THẾ rơi vuông góc vào gương (= 0°) và bị phản xạ (= 0°) nên không đập vào mắt. Tia SO1 và SO2 Sau khi phản xạ, chúng đi vào mắt dưới dạng chùm sáng phân kì, mắt nhìn thấy điểm sáng S1 ở sau gương. Trên thực tế, tại điểm S1, phần mở rộng của các tia phản xạ (đường chấm) hội tụ chứ không phải bản thân các tia (có vẻ như các tia phân kỳ đi vào mắt đến từ các điểm nằm trong “kính nhìn”), vì vậy hình ảnh này được gọi là tưởng tượng (hoặc tưởng tượng), và điểm mà từ đó, theo chúng ta, mỗi chùm tia phát ra chính là điểm ảnh. Mỗi điểm của đối tượng tương ứng với một điểm ảnh.

Do định luật phản xạ ánh sáng nên ảnh ảo của một vật nằm đối xứng với mặt gương. Kích thước của ảnh bằng kích thước của vật.

Trong thực tế, tia sáng không truyền qua gương. Chúng ta chỉ Có vẻ như như thể ánh sáng đến từ một hình ảnh vì não của chúng ta cảm nhận ánh sáng đi vào mắt chúng ta là ánh sáng từ một nguồn phía trước chúng ta. Vì các tia không thực sự hội tụ trong ảnh nên việc đặt một mảnh giấy trắng hoặc phim vào cùng vị trí đặt ảnh sẽ không tạo ra ảnh nào. Vì vậy, hình ảnh đó được gọi là tưởng tượng. Nó nên được phân biệt với hình ảnh thật, qua đó ánh sáng đi qua và có thể thu được bằng cách đặt một tờ giấy hoặc phim ảnh vào nơi nó nằm. Như chúng ta sẽ thấy sau, ảnh thật có thể được tạo ra khi sử dụng thấu kính và gương cong (ví dụ: hình cầu).

Điểm S và S” đối xứng với gương: SO = OS". Ảnh của họ trong gương phẳng là ảnh ảo, trực tiếp(không phải ngược lại), có cùng kích thước với vật và cách gương một khoảng bằng khoảng cách với vật.

2.3.2. Gương cầu.

Bề mặt phản chiếu không nhất thiết phải bằng phẳng. Gương cong thường xuyên nhất hình cầu, tức là chúng có dạng một đoạn hình cầu. Gương cầu có thể lõm hoặc lồi. Gương cầu lõm là một bề mặt hình cầu có độ bóng cao. Trong các hình bên dưới, điểm O là tâm của bề mặt hình cầu tạo thành gương. Trong hình, chữ C đánh dấu tâm của mặt gương cầu, điểm VỀ- phía trên gương. Đường thẳng CO đi qua tâm mặt gương C và đỉnh của gương O gọi là trục quang của gương.

Chúng ta hãy chiếu một chùm tia sáng từ đèn pin lên gương, song song với trục quang của gương. Sau khi phản xạ từ gương, tia sáng của chùm tia này sẽ hội tụ tại một điểm F, nằm trên trục quang của gương. Điểm này gọi là tiêu điểm của gương. Nếu một nguồn sáng đặt ở tiêu điểm của gương thì tia sáng sẽ bị phản xạ khỏi gương như hình vẽ.

Khoảng cách CỦA từ đỉnh gương đến tiêu điểm gọi là tiêu cự của gương, bằng nửa bán kính hệ điều hành mặt cầu của gương, tức là CỦA= Hệ điều hành 0,5.

Ta đưa nguồn sáng (đèn nến hoặc đèn điện) lại gần gương cầu lõm để soi được ảnh của nó trong gương. Hình ảnh này—tưởng tượng—nằm sau gương. So với vật thì nó phóng to và thẳng, chúng ta hãy di chuyển dần nguồn sáng ra xa gương. Đồng thời, ảnh của nó sẽ di chuyển ra xa gương, kích thước của nó sẽ tăng lên và khi đó ảnh ảo sẽ biến mất. Nhưng bây giờ ảnh của nguồn sáng có thể thu được trên màn đặt trước gương, tức là bạn có thể thu được ảnh thật của nguồn sáng. Chúng ta càng di chuyển nguồn sáng ra xa gương thì càng đến gần gương. phản chiếu màn hình sẽ phải được đặt để thu được hình ảnh của nguồn trên đó. Kích thước của ảnh sẽ giảm đi, tất cả ảnh thật so với vật đều bị đảo ngược (ngược). Kích thước của chúng, tùy thuộc vào khoảng cách từ vật đến gương, có thể lớn hơn, nhỏ hơn vật hoặc bằng kích thước của vật (nguồn sáng).

Do đó, vị trí và kích thước của ảnh thu được khi sử dụng gương lõm phụ thuộc vào vị trí của vật so với gương.

2.3.3. Ảnh trong gương cầu lõm.

lõm , nếu bề mặt phản xạ là mặt trong của đoạn hình cầu, tức là nếu tâm của gương nằm xa người quan sát hơn các cạnh của nó.

Nếu kích thước của gương lõm nhỏ so với bán kính cong của nó, nghĩa là một chùm tia sáng song song với trục quang chính rơi vào gương cầu lõm; sau khi phản xạ từ gương, các tia sáng cắt nhau tại một điểm, gọi là tiêu điểm chính của gương F. Khoảng cách từ tiêu điểm đến cực của gương gọi là tiêu cự và được ký hiệu bằng chữ F. Một gương cầu lõm có tiêu điểm chính thực sự. Nó nằm ở giữa tâm và cực của gương (tâm của mặt cầu), nghĩa là tiêu cự là: O F = CF = R/2.

Sử dụng định luật phản xạ ánh sáng, bạn có thể xây dựng hình ảnh của một vật thể trong gương về mặt hình học. Trong hình vẽ, điểm sáng S nằm ở phía trước một gương cầu lõm. Hãy vẽ ba tia từ nó tới gương và tạo tia phản xạ. Các tia phản xạ này sẽ cắt nhau tại một điểm S1. Vì ta lấy ba tia tùy ý phát ra từ điểm S, thì mọi tia sáng khác đi từ điểm này lên gương sẽ cắt nhau tại điểm S1 sau khi phản xạ, do đó điểm S1 là ảnh của điểm S.Để xây dựng hình ảnh của một điểm về mặt hình học, chỉ cần biết hướng truyền của hai tia phát ra từ điểm này là đủ. Những tia này có thể được chọn hoàn toàn tùy ý. Tuy nhiên, sẽ thuận tiện hơn khi sử dụng các tia có đường đi sau phản xạ từ gương được biết trước.

Hãy dựng ảnh của điểm S trong gương cầu lõm. Để làm điều này, vẽ hai tia từ điểm S. cá đuối SA song song với trục quang của gương; Sau khi phản xạ nó sẽ đi qua tiêu điểm của gương F. Cho một tia sáng khác SB đi qua tiêu điểm của gương; phản xạ từ gương thì nó sẽ song song với trục chính. Tại điểm S1 hai tia phản xạ sẽ cắt nhau. Điểm này sẽ là ảnh của điểm S, mọi tia sáng phản chiếu bởi gương đi từ điểm S sẽ cắt nhau trong đó. Ảnh của một vật được tạo thành từ ảnh của nhiều điểm riêng lẻ của vật đó. Để tạo ảnh của một vật qua gương lõm, chỉ cần dựng ảnh của hai điểm cực trị của vật đó là đủ. Hình ảnh của các điểm còn lại sẽ nằm giữa chúng. Trong hình vẽ vật thể có dạng mũi tên AB.Đã xây dựng được ảnh điểm bằng phương pháp trên A và B, có được hình ảnh của toàn bộ đối tượng A1B1. Mục AB nằm phía sau tâm mặt cầu của gương (phía sau điểm C). Hình ảnh của anh ấy A1B1 bị kẹt giữa tiêu điểm F và tâm của mặt cầu của gương C. So với vật thì nó bị thu nhỏ và ngược chiều. Hình ảnh A1B1 là thật, vì các tia phản xạ từ gương thực sự cắt nhau tại những điểm A1 Và TRONG 1. Một hình ảnh như vậy có thể thu được trên màn hình.

2.3.4. Ảnh trong gương cầu lồi.

Gương cầu được gọi là lồi, nếu sự phản xạ xảy ra từ bề mặt bên ngoài của đoạn hình cầu, tức là nếu tâm của gương gần người quan sát hơn các cạnh của gương.

Nếu một chùm tia song song rơi vào gương cầu lồi thì các tia phản xạ bị tán xạ nhưng sự tiếp tục của chúng (đường chấm) cắt nhau tại tiêu điểm chính của gương cầu lồi. Nghĩa là, tiêu điểm chính của gương cầu lồi là ảo.

Tiêu cự của gương cầu được gán một dấu nhất định, đối với gương lồi trong đó R là bán kính cong của gương: OF=CF=-R/2.

Tính chất của gương lõm là tập trung chùm ánh sáng song song với trục của chúng được sử dụng trong kính thiên văn phản xạ. Hoạt động của đèn chiếu dựa trên hiện tượng ngược lại - sự biến đổi trong gương của chùm ánh sáng từ một nguồn nằm trong tiêu điểm thành chùm tia song song. Gương được sử dụng kết hợp với thấu kính tạo thành một nhóm rộng lớn các hệ thống thấu kính gương. Trong laser, gương được sử dụng làm thành phần của bộ cộng hưởng quang học. Việc không có quang sai màu dẫn đến việc sử dụng gương trong máy đơn sắc (đặc biệt là bức xạ hồng ngoại) và nhiều thiết bị khác.

Ngoài dụng cụ đo lường và quang học, gương còn được sử dụng trong các lĩnh vực công nghệ khác, ví dụ như trong bộ tập trung năng lượng mặt trời, lắp đặt năng lượng mặt trời và nhà máy nấu chảy vùng (hoạt động của các thiết bị này dựa trên đặc tính của gương lõm để tập trung năng lượng bức xạ). với khối lượng nhỏ). Trong y học, loại gương thông dụng nhất là gương phản xạ phía trước - loại gương lõm có lỗ ở giữa, được thiết kế để hướng một chùm ánh sáng hẹp vào mắt, tai, mũi, hầu và thanh quản. Gương có nhiều kiểu dáng và hình dạng khác nhau cũng được sử dụng để nghiên cứu trong nha khoa, phẫu thuật, phụ khoa, v.v.

Gương lõm dùng để làm đèn chiếu sáng: nguồn sáng đặt ở tiêu điểm gương, tia phản xạ phát ra từ gương theo chùm tia song song. Nếu bạn chụp một gương cầu lõm lớn, bạn có thể nhận được nhiệt độ rất cao ở tiêu điểm. Ở đây bạn có thể đặt một bể nước để lấy nước nóng, chẳng hạn như cho nhu cầu sinh hoạt sử dụng năng lượng mặt trời.

VỚI Sử dụng gương lõm, bạn có thể hướng phần lớn ánh sáng phát ra từ một nguồn theo hướng mong muốn. Để làm điều này, một gương lõm, hay còn gọi là gương phản xạ, được đặt gần nguồn sáng. Đây là cách lắp đặt đèn pha ô tô, đèn chiếu và đèn pin, đèn định vị.

Đèn pha bao gồm hai phần chính: nguồn sáng mạnh và gương lõm lớn. Với vị trí của nguồn và gương như hình vẽ, các tia sáng phản xạ từ gương truyền theo một chùm tia gần như song song.

Một đèn chiếu lớn có thể chiếu sáng các vật ở khoảng cách 10-12 km Từ Anh ấy. Một điểm sáng như vậy có thể được nhìn thấy từ khoảng cách rất xa nếu mắt ở trong khu vực có chùm ánh sáng do đèn chiếu tới. Đèn chiếu sáng mạnh mẽ được sử dụng trong việc xây dựng đèn hiệu. Ngoài ra, gương lõm được sử dụng trong kính thiên văn phản xạ để quan sát các thiên thể.

Phần thực hành

1. Nghiên cứu tia song song.

Mục đích: Chứng tỏ rằng các tia sáng song song hội tụ tại tiêu điểm F và một nguồn sáng điểm đặt tại F tạo ra một chùm ánh sáng song song trong gương cầu lõm.

Thiết bị và vật liệu: gương cầu lõm, nguồn sáng, thấu kính hội tụ,

Tiến triển:

Sử dụng máy chiếu ba khe, hướng ba chùm tia song song tới gương lõm (Hình a).

Dùng thước đo khoảng cách FP để có được tiêu cự. Để minh họa nguyên lý thuận nghịch của ánh sáng, đặt một nguồn sáng “điểm” tại F, tiêu điểm của gương (xem hình b). Một chùm ánh sáng song song được hình thành.

Nếu các tia song song không song song với trục quang chính chiếu tới gương thì chúng sẽ hội tụ tại điểm F1, nằm ngay dưới F.

Kết luận: Các tia song song với trục quang cắt nhau tại tiêu điểm.

Tiêu điểm của gương cầu lõm.

Mục đích: Đo tiêu cự của gương cầu lõm

Thiết bị và vật liệu: gương cầu lõm, nguồn sáng (cửa sổ vào ngày nắng), bìa cứng màu trắng,

Tiến triển:

1. Hướng một chiếc gương lõm vào cửa sổ có ánh sáng rực rỡ vào một ngày nắng. Đặt một tấm bìa cứng màu trắng giữa gương và cửa sổ như trong hình.

2. Di chuyển tấm bìa cứng (hoặc gương) cho đến khi nó tạo thành hình ảnh rõ ràng, lộn ngược của cửa sổ. Hình ảnh này sẽ xuất hiện trên bìa cứng khi nó nằm trong mặt phẳng tiêu cự. Đo khoảng cách từ gương đến bìa cứng bằng thước kẻ.

3. Lặp lại việc lấy nét hình ảnh cửa sổ nhiều lần để thu được các giá trị khác nhau.

4. Tính tiêu cự trung bình của gương cầu lõm.

5. Trên trục quang chính có một điểm C, tất cả các tia phát ra từ điểm đó đều rơi vào gương bình thường (vuông góc) và bị phản xạ qua cùng một điểm (Hình a). Điểm này được gọi là tâm cong Từ gương và là tâm của hình cầu mà gương này là một phần. Khoảng cách từ cực P của gương tới tâm đường cong C gọi là bán kính cong của gương cầu lõm(Hình., b).

6. Có thể tăng cường độ ánh sáng tới bên phải của nguồn sáng bằng cách đặt nguồn sáng ở điểm C, vì ánh sáng ở bên trái đèn sau khi chiếu vào gương sẽ bị phản xạ trở lại qua C.

Kết luận: Về mặt lý thuyết và thực nghiệm, chúng ta đã chứng minh rằng r = 2ƒ, điều này có nghĩa là tiêu cự của gương cầu lõm cũng có thể được tính bằng công thức ƒ = r/2.

Tạo điểm nhấn.

Mục tiêu: tạo ra sự chú ý một cách thực tế

Thiết bị và vật liệu: nguồn sáng mạnh, gương lõm lớn,

Tiến triển:

Đèn chiếu sáng bao gồm một nguồn sáng (đèn tạo ra ánh sáng không định hướng hoặc góc rộng) và một tấm phản xạ và/hoặc thấu kính tập trung ánh sáng theo hướng mong muốn. Gương parabol hoặc hyperbol (nếu được sử dụng cùng với thấu kính) thường được sử dụng làm vật phản xạ. Thấu kính thường là thấu kính Fresnel, giúp có thể đạt được kích thước và trọng lượng nhỏ hơn so với sử dụng thấu kính thông thường. Đèn pha được thiết kế để chiếu sáng không gian mở cần có sự bảo vệ bắt buộc khỏi bụi và hơi ẩm.

Đèn pha halogen kim loại được sử dụng để chiếu sáng các nút giao thông đường sắt và đường bộ, sân ga hàng không, cảng biển, bể bơi và sân bóng đá.

Đèn chiếu sáng bao gồm một nguồn sáng (đèn tạo ra ánh sáng không định hướng hoặc góc rộng) và một tấm phản xạ và/hoặc thấu kính tập trung ánh sáng theo hướng mong muốn. Gương parabol hoặc hyperbol (nếu được sử dụng cùng với thấu kính) thường được sử dụng làm vật phản xạ.

Đèn chiếu sáng được sử dụng để chiếu sáng cả trong nhà và không gian rộng mở. Chúng được thiết kế để chiếu sáng sân vận động, sân khấu, bể bơi và mặt tiền tòa nhà. Công suất của các loại đèn như vậy được chọn tùy thuộc vào diện tích và cường độ chiếu sáng ước tính.

Nguyên lý hoạt động của đèn pha: một bóng đèn được đặt ở tiêu điểm của gương parabol - đầu ra là chùm ánh sáng chuẩn trực tốt. Để đạt hiệu quả cao hơn, bóng đèn được phủ một tấm gương ở bên ngoài.

Hình ảnh cho thấy đường đi của các tia trong hệ thống này: màu đỏ - tia phản xạ trực tiếp từ gương parabol, màu xanh lam - lần đầu tiên phản xạ từ gương cầu, tâm trùng với tâm của bóng đèn: một chiếc gương như vậy quay trở lại chính xác tia từ nơi nó đến - nhưng lại phóng nó theo hướng ngược lại .

Bán kính cong r của gương cầu lõm.

Mục đích: Đo bán kính cong r của gương cầu lõm.

Thiết bị và vật liệu: gương cầu lõm, nguồn sáng, thước kẻ

Tiến triển:

Một vật nhỏ được chiếu sáng đặt ở tâm cong C của gương cầu lõm chiếu các tia sáng tới gương, sau đó gương phản xạ chúng trở lại điểm C và tạo thành ảnh ngược chiều ở cạnh vật. Lắp đặt thiết bị và gương cầu lõm như hình a. Cần hơi nghiêng gương trên giá đỡ để điểm sáng xuất hiện trên “màn hình” bên cạnh vật thể.

Di chuyển nguồn sáng về phía (hoặc ra xa) gương cho đến khi xuất hiện ảnh ngược rõ ràng bên cạnh vật. Dùng thước đo, đo khoảng cách từ cực P của gương đến vật, lúc này ở điểm C.

Ghi giá trị của r vào bảng kết quả. Lặp lại thí nghiệm, nhưng lần này giữ nguồn sáng cố định và di chuyển gương trên giá cho đến khi ảnh được lấy nét hoàn hảo trở lại. Đo và ghi lại giá trị thứ hai của r. Tính giá trị trung bình của bán kính cong r.

3.5 Ứng dụng của gương cầu, gương trụ và gương parabol

Bạn có thể sử dụng gương cầu lồi để quan sát xung quanh các góc.

Sử dụng một gương cầu lõm rất dài, bạn có thể đun nóng nước trong một ống nằm ở tiêu điểm của nó.

Sử dụng hệ thống hai gương cầu lõm, có thể hiển thị nhiều thông số khác nhau trên kính chắn gió của ô tô. Trong tác phẩm của mình, sau khi tiết lộ bí mật về những chiếc gương cong, tôi đã lao vào một thế giới huyền diệu.

Văn học:

Sách giáo khoa Vật Lý - lớp 11. (phần quang học hình học) V.A. Kasyanov.

Danh bạ nhân viên y tế, A. Shabanov, nhà xuất bản "Y học", Moscow, 1976.

Cẩm nang điện tử “Vật lý mở 1.1” do giáo sư MIPT S.M. Con dê.

Cẩm nang Vật lý, A.S. Enukhovich, Moscow “Khai sáng”. 1978

Cẩm nang vật lý và công nghệ, A.S. Enukhovich, Moscow, “Khai sáng”, 1989.

Landsberg G.S. Sách vật lý tiểu học. - tái bản thứ 13. - M.: Fizmatlit, 2003. - T. 3. Dao động và sóng. Quang học. Vật lý nguyên tử và hạt nhân. — P. 249-266. — 656 tr.

Gershun A. L. Đèn chiếu điện // Từ điển bách khoa của Brockhaus và Efron: gồm 86 tập (82 tập và 4 tập bổ sung). - St.Petersburg, 1890-1907.

Điểm nổi bật trong Bách khoa toàn thư Liên Xô vĩ đại

Karyakin N. A. Thiết bị chiếu sáng các loại đèn pha và máy chiếu, M.: 1966.

Thiết bị chiếu sáng Trembach V.V., M.: 1972.

Ứng dụng của gương cầu http://kaf-fiz-1586.narod.ru/11bf/dop_uchebnik/curved_mirrors.htm

Lịch sử của những chiếc gương http://www.klintsy.ru/music/istorija-vozniknovenija-zerkal_2538.html

>>Vật lý: Tạo ảnh trong gương

Nội dung bài học ghi chú bài học hỗ trợ phương pháp tăng tốc trình bày bài học khung công nghệ tương tác Luyện tập nhiệm vụ và bài tập tự kiểm tra hội thảo, đào tạo, tình huống, nhiệm vụ bài tập về nhà thảo luận câu hỏi câu hỏi tu từ của học sinh Minh họa âm thanh, video clip và đa phương tiện hình ảnh, hình ảnh, đồ họa, bảng biểu, sơ đồ, hài hước, giai thoại, truyện cười, truyện tranh, ngụ ngôn, câu nói, ô chữ, trích dẫn Tiện ích bổ sung tóm tắt bài viết thủ thuật cho trẻ tò mò sách giáo khoa từ điển cơ bản và bổ sung các thuật ngữ khác Cải thiện sách giáo khoa và bài họcsửa lỗi trong sách giáo khoa cập nhật một đoạn trong sách giáo khoa, những yếu tố đổi mới trong bài, thay thế kiến ​​thức cũ bằng kiến ​​thức mới Chỉ dành cho giáo viên bài học hoàn hảo kế hoạch lịch trong năm; khuyến nghị về phương pháp; chương trình thảo luận Bài học tích hợp

Nếu bạn có những chỉnh sửa hoặc gợi ý cho bài học này,