Какие тела дают рассеянное отражение

§ 11. Отражение света. Законы отражения света. Плоское зеркало

Большинство окружающих вас объектов: дома, деревья, ваши одноклассники и т. д. — не являются источниками света. Но вы их видите. Ответ на вопрос «Почему так?» вы найдете в этом параграфе.

1. Выясняем, почему мы видим тела, не являющиеся источниками света

Вы уже знаете, что в однородной прозрачной среде свет распространяется прямолинейно. А что происходит, если на пути пучка света находится какое-то тело? Часть света может пройти сквозь тело, если оно прозрачное, часть поглотится, а часть обязательно отразится от тела. Некоторые отраженные лучи попадут нам в глаза, и мы увидим это тело (рис. 11.1).

Рис. 11.1. При отсутствии источника света невозможно ничего увидеть. Если есть источник света, мы видим не только сам источник, но и предметы, которые отражают свет, идущий от источника

2. Устанавливаем законы отражения света

Чтобы установить законы отражения света, воспользуемся специальным прибором — оптической шайбой*. В центре шайбы закрепим зеркало и направим на него узкий пучок света так, чтобы он давал на поверхности шайбы светлую полосу. Видим, что пучок света, отраженный от зеркала, тоже дает светлую полосу на поверхности шайбы (см. рис. 11.2).

* Оптическая шайба — белый диск с нанесенными делениями; на краю диска установлен осветитель.

Рис. 11.2. Установление законов отражения света с помощью оптической шайбы: α — угол падения; β — угол отражения

Направление падающего пучка света зададим лучом СО (рис. 11.2). Этот луч называют падающим лучом. Направление отраженного пучка света зададим лучом ОК. Этот луч называют отраженным лучом.

Из точки О падения луча проведем перпендикуляр ОВ к поверхности зеркала. Обратим внимание на то, что падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр лежат в одной плоскости, — в плоскости поверхности шайбы.

Угол α между падающим лучом и перпендикуляром, проведенным из точки падения, называют углом падения; угол β между отраженным лучом и данным перпендикуляром называют углом отражения.

Измерив углы α и β, можно убедиться, что они равны.

Если перемещать источник света по краю диска, угол падения светового пучка будет изменяться и соответственно будет изменяться угол отражения, причем каждый раз угол падения и угол отражения света будут равны (рис. 11.3). Итак, мы установили законы отражения света:

1. Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к поверхности отражения, проведенный из точки падения луча, лежат в одной плоскости.

2. Угол отражения равен углу падения: β = α.

Рис. 11.3. С изменением угла падения света изменяется и угол отражения. Угол отражения всегда равен углу падения

Законы отражения света установил древнегреческий ученый Евклид еще в III в. до н. э.

• В каком направлении следует повернуть зеркало профессору, чтобы «солнечный зайчик» попал на мальчика (рис. 11.4)?

Рис. 11.4. К заданию в § 11

С помощью зеркала на оптической шайбе можно продемонстрировать также обратимость световых лучей: если падающий луч направить по пути отраженного, то отраженный луч пойдет по пути падающего (рис. 11.5).

Рис. 11.5. Демонстрация обратимости световых лучей: отраженный луч идет по пути падающего луча

3. Изучаем изображение в плоском зеркале

Рассмотрим, как создается изображение в плоском зеркале (рис. 11.6).

Рис. 11.6. Подходя к зеркалу, мы видим в нем своего «двойника». Конечно, никакого «двойника» там нет — мы видим в зеркале свое отражение

Пусть из точечного источника света S на поверхность плоского зеркала падает расходящийся пучок света. Из этого пучка выделим лучи SA, SB и SC. Используя законы отражения света, построим отраженные лучи АА₁, ВВ₁ и СС₁ (рис. 11.7, а). Эти лучи пойдут расходящимся пучком. Если продлить их в противоположном направлении (за зеркало), все они пересекутся в одной точке — S_1; расположенной за зеркалом.

Рис. 11.7. Получение изображения точечного источника света в плоском зеркале: S — источник света; S₁— мнимое изображение источника света

Если часть отраженных от зеркала лучей попадет в ваш глаз, вам будет казаться, что отраженные лучи выходят из точки S_1, хотя в действительности никакого источника света в точке S₁ нет. Поэтому точку S₁ называют мнимым изображением точки S. Плоское зеркало всегда дает мнимое изображение.

Выясним, как расположены предмет и его изображение относительно зеркала. Для этого обратимся к геометрии. Рассмотрим, например, луч SC, который падает на зеркало и отражается от него (рис. 11.7, б).

Из рисунка видим, что △SOC = △S₁OC — прямоугольные треугольники, имеющие общую сторону СО и равные острые углы (так как по закону отражения света α = β). Из равенства треугольников имеем, что SO = S₁O, то есть точка S и ее изображение S₁ симметричны относительно поверхности плоского зеркала.

То же можно сказать и об изображении протяженного предмета: предмет и его изображение симметричны относительно поверхности плоского зеркала.

Итак, нами установлены общие характеристики изображений в плоских зеркалах.

1. Плоское зеркало дает мнимое изображение предмета.

2. Изображение предмета в плоском зеркале и собственно предмет симметричны относительно поверхности зеркала, и это означает:

• 1) изображение предмета равно по размеру самому предмету;
• 2) изображение предмета расположено на том же расстоянии от поверхности зеркала, что и сам предмет;
• 3) отрезок, соединяющий точку на предмете и соответствующую ей точку на изображении, перпендикулярен поверхности зеркала.

*4. Различаем зеркальное и рассеянное отражение света

Вечером, когда в комнате горит свет, мы можем видеть свое изображение в оконном стекле. Но изображение исчезает, если задернуть шторы: на ткани мы своего изображения не увидим. А почему? Ответ на этот вопрос связан по меньшей мере с двумя физическими явлениями.

Первое такое физическое явление — отражение света. Чтобы появилось изображение, свет должен отразиться от поверхности зеркально: после зеркального отражения света, идущего от точечного источника S, продолжения отраженных лучей пересекутся в одной точке S₁, которая и будет изображением точки S (рис. 11.8, а). Такое отражение возможно только от очень гладких поверхностей. Их так и называют — зеркальные поверхности. Кроме обычного зеркала примерами зеркальных поверхностей являются стекло, полированная мебель, спокойная гладь воды и т. п. (рис. 11.8, б, в).

Рис. 11.8. Зеркальное отражение света — это отражение света от гладкой поверхности

Если свет отражается от шероховатой поверхности, такое отражение называют рассеянным (диффузным) (рис. 11.9). В этом случае отраженные лучи распространяются в разных направлениях (именно поэтому мы видим освещенный предмет с любой стороны). Понятно, что поверхностей, рассеивающих свет, намного больше, чем зеркальных.

Рис. 11.9. Рассеянное (диффузное) отражение света — это отражение света от шероховатой поверхности

• Посмотрите вокруг и назовите не менее десяти поверхностей, отражающих свет рассеянно.

Второе физическое явление, влияющее на возможность видеть изображение, — это поглощение света. Ведь свет не только отражается от физических тел, но и поглощается ими. Лучшие отражатели света — зеркала: они могут отражать до 95 % падающего света. Хорошими отражателями света являются тела белого цвета, а вот черная поверхность поглощает практически весь свет, падающий на нее.

• Когда осенью выпадает снег, ночи становятся намного светлее. Почему?

5. Учимся решать задачи

Задача. На рис. 1 схематически изображены предмет ВС и зеркало ΝΜ. Найдите графически участок, из которого изображение предмета ВС видно полностью.

Рис. 1

Анализ физической проблемы. Чтобы видеть изображение некоторой точки предмета в зеркале, необходимо, чтобы в глаз наблюдателя отразилась хотя бы часть лучей, падающих из этой точки на зеркало. Понятно, что если в глаз отразятся лучи, исходящие из крайних точек предмета, то в глаз отразятся и лучи, исходящие из всех точек предмета.

Решение, анализ результатов

1. Построим точку В₁ — изображение точки В в плоском зеркале (рис. 2, а). Область, ограниченная поверхностью зеркала и лучами, отраженными от крайних точек зеркала, и будет той областью, из которой видно изображение B₁ точки В в зеркале.

Рис. 2

2. Аналогично построив изображение С₁ точки С, определим область ее видения в зеркале (рис. 2, б).

3. Видеть изображение всего предмета наблюдатель может только в том случае, если в его глаз попадают лучи, которые дают оба изображения — В₁ и С₁ (рис. 2, в). Значит, участок, выделенный на рис. 2, в оранжевым, и есть тот участок, из которого изображение предмета видно полностью.

• Проанализируйте полученный результат, еще раз рассмотрите рис. 2 к задаче и предложите более простой способ найти область видения предмета в плоском зеркале. Проверьте свои предположения, построив область видения нескольких предметов двумя способами.

Подводим итоги

Все видимые тела отражают свет. При отражении света выполняются два закона отражения света: 1) луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к поверхности отражения, проведенный из точки падения луча, лежат в одной плоскости; 2) угол отражения равен углу падения.

Изображение предмета в плоском зеркале мнимое, равное по размеру самому предмету и расположено на том же расстоянии от зеркала, что и сам предмет.

* Различают зеркальное и рассеянное отражения света. В случае зеркального отражения мы можем видеть мнимое изображение предмета в отражающей поверхности; в случае рассеянного отражения изображение не возникает.

Контрольные вопросы

1. Почему мы видим окружающие тела? 2. Какой угол называют углом падения? углом отражения? 3. Сформулируйте законы отражения света. 4. С помощью какого прибора можно удостовериться в справедливости законов отражения света? 5. В чем состоит свойство обратимости световых лучей? 6. В каком случае изображение называют мнимым? 7. Охарактеризуйте изображение предмета в плоском зеркале. *8. Чем рассеянное отражение света отличается от зеркального?

Упражнение № 11

1. Девочка стоит на расстоянии 1,5 м от плоского зеркала. На каком расстоянии от девочки находится ее отражение? Охарактеризуйте его.

2. Водитель автомобиля, глянув в зеркало заднего вида, увидел пассажира, сидящего на заднем сиденье. Может ли пассажир в этот момент, глядя в то же зеркало, увидеть водителя?

3. Перенесите рис. 1 в тетрадь, для каждого случая постройте падающий (или отраженный) луч. Обозначьте углы падения и отражения.

Рис. 1

4. Угол между падающим и отраженным лучами равен 80°. Чему равен угол падения луча?

5. Предмет находился на расстоянии 30 см от плоского зеркала. Затем предмет переместили на 10 см от зеркала в направлении, перпендикулярном поверхности зеркала, и на 15 см — параллельно ей. Каким было расстояние между предметом и его отражением? Каким оно стало?

6. Вы движетесь к зеркальной витрине со скоростью 4 км/ч. С какой скоростью приближается к вам ваше отражение? На сколько сократится расстояние между вами и вашим отражением, когда вы пройдете 2 м?

7. Солнечный луч отражается от поверхности озера. Угол между падающим лучом и горизонтом в два раза больше, чем угол между падающим и отраженным лучами. Чему равен угол падения луча?

8. Девочка смотрит в зеркало, висящее на стене под небольшим углом (рис. 2).

Рис. 2

• 1) Постройте отражение девочки в зеркале.
• 2) Найдите графически, какую часть своего тела видит девочка; область, из которой девочка видит себя полностью.
• 3) Какие изменения будут наблюдаться, если зеркало постепенно закрывать непрозрачным экраном?

9. Ночью в свете фар автомобиля лужа на асфальте кажется водителю темным пятном на более светлом фоне дороги. Почему?

10. На рис. 3 показан ход лучей в перископе — устройстве, действие которого основано на прямолинейном распространении света. Объясните, как работает это устройство. Воспользуйтесь дополнительными источниками информации и узнайте, где его применяют.

Рис. 3

Законы отражения света

На границе раздела двух различных сред, если эта граница раздела значительно превышает длину волны, происходит изменение направления распространения света: часть световой энергии возвращается в первую среду, то есть отражается, а часть проникает во вторую среду и при этом преломляется. Луч АО носит название падающий луч, а луч OD – отраженный луч (см. рис. 1.3). Взаимное расположение этих лучей определяют законы отражения и преломления света.

Рис. 1.3. Отражение и преломление света.

Угол α между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела, восстановленным к поверхности в точке падения луча, носит название угол падения.

Угол γ между отражённым лучом и тем же перпендикуляром, носит название угол отражения.

Каждая среда в определённой степени (то есть по своему) отражает и поглощает световое излучение. Величина, которая характеризует отражательную способность поверхности вещества, называется коэффициент отражения. Коэффициент отражения показывает, какую часть принесённой излучением на поверхность тела энергии составляет энергия, унесённая от этой поверхности отражённым излучением. Этот коэффициент зависит от многих причин, например, от состава излучения и от угла падения. Свет полностью отражается от тонкой плёнки серебра или жидкой ртути, нанесённой на лист стекла.

Законы отражения света

1	Падающий луч, отражающий луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.
2	Угол отражения γ равен углу падения α :

Законы отражения света были найдены экспериментально ещё в 3 веке до нашей эры древнегреческим учёным Евклидом. Также эти законы могут быть получены как следствие принципа Гюйгенса, согласно которому каждая точка среды, до которой дошло возмущение, является источником вторичных волн. Волновая поверхность (фронт волны) в следующий момент представляет собой касательную поверхность ко всем вторичным волнам. Принцип Гюйгенса является чисто геометрическим.

На гладкую отражательную поверхность КМ (рис. 1.4) падает плоская волна, то есть волна, волновые поверхности которой представляют собой полоски.

Рис. 1.4. Построение Гюйгенса.

А₁А и В₁В – лучи падающей волны, АС – волновая поверхность этой волны (или фронт волны).

Пока фронт волны из точки С переместится за время t в точку В, из точки А распространится вторичная волна по полусфере на расстояние AD = CB, так как AD = vt и CB = vt, где v – скорость распространения волны.

Волновая поверхность отражённой волны – это прямая BD, касательная к полусферам. Дальше волновая поверхность будет двигаться параллельно самой себе по направлению отражённых лучей АА₂ и ВВ₂.

Прямоугольные треугольники ΔАСВ и ΔADB имеют общую гипотенузу АВ и равные катеты AD = CB. Следовательно, они равны.

Углы САВ = = α и DBA = = γ равны, потому что это углы со взаимно перпендикулярными сторонами. А из равенства треугольников следует, что α = γ .

Из построения Гюйгенса также следует, что падающий и отражённый лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром к поверхности, восстановленным в точке падения луча.

Законы отражения справедливы при обратном направлении хода световых лучей. В следствие обратимости хода световых лучей имеем, что луч, распространяющийся по пути отражённого, отражается по пути падающего.

Большинство тел лишь отражают падающее на них излучение, не являясь при этом источником света. Освещённые предметы видны со всех сторон, так как от их поверхности свет отражается в разных направлениях, рассеиваясь. Это явление называется диффузное отражение или рассеянное отражение. Диффузное отражение света (рис. 1.5) происходит от всех шероховатых поверхностей. Для определения хода отражённого луча такой поверхности в точке падения луча проводится плоскость, касательная к поверхности, и по отношению к этой плоскости строятся углы падения и отражения.

Рис. 1.5. Диффузное отражение света.

Например, 85% белого света отражается от поверхности снега, 75% — от белой бумаги, 0,5% — от чёрного бархата. Диффузное отражение света не вызывает неприятных ощущений в глазу человека, в отличие от зеркального.

Зеркальное отражение света – это когда падающие на гладкую поверхность под определённым углом лучи света отражаются преимущественно в одном направлении (рис. 1.6). Отражающая поверхность в этом случае называется зеркало (или зеркальная поверхность). Зеркальные поверхности можно считать оптически гладкими, если размеры неровностей и неоднородностей на них не превышают длины световой волны (меньше 1 мкм). Для таких поверхностей выполняется закон отражения света.

Рис. 1.6. Зеркальное отражение света.

Плоское зеркало – это зеркало, отражающая поверхность которого представляет собой плоскость. Плоское зеркало даёт возможность видеть предметы, находящиеся перед ним, причём эти предметы кажутся расположенными за зеркальной плоскостью. В геометрической оптике каждая точка источника света S считается центром расходящегося пучка лучей (рис. 1.7). Такой пучок лучей называется гомоцентрическим. Изображением точки S в оптическом устройстве называется центр S’ гомоцентрического отражённого и преломлённого пучка лучей в различных средах. Если свет, рассеянный поверхностями различных тел, попадает на плоское зеркало, а затем, отражаясь от него, падает в глаз наблюдателя, то в зеркале видны изображения этих тел.

Рис. 1.7. Изображение, возникающее с помощью плоского зеркала.

Изображение S’ называется действительным, если в точке S’ пересекаются сами отражённые (преломлённые) лучи пучка. Изображение S’ называется мнимым, если в ней пересекаются не сами отражённые (преломлённые) лучи, а их продолжения. Световая энергия в эту точку не поступает. На рис. 1.7 представлено изображение светящейся точки S, возникающее с помощью плоского зеркала.

Луч SO падает на зеркало КМ под углом 0°, следовательно, угол отражения равен 0°, и данный луч после отражения идёт по пути OS. Из всего множества попадающих из точки S лучей на плоское зеркало выделим луч SO₁.

Луч SO₁ падает на зеркало под углом α и отражается под углом γ ( α = γ ). Если продолжить отражённые лучи за зеркало, то они сойдутся в точке S₁, которая является мнимым изображением точки S в плоском зеркале. Таким образом, человеку кажется, что лучи выходят из точки S₁, хотя на самом деле лучей, выходящих их этой точки и попадающих в глаз, не существует. Изображение точки S₁ расположено симметрично самой светящейся точке S относительно зеркала КМ. Докажем это.

Луч SB, падающий на зеркало под углом 2 (рис. 1.8), согласно закону отражения света отражается под углом 1 = 2.

Рис. 1.8. Отражение от плоского зеркала.

Из рис. 1.8 видно, что углы 1 и 5 равны – как вертикальные. Суммы углов 2 + 3 = 5 + 4 = 90°. Следовательно, углы 3 = 4 и 2 = 5.

Прямоугольные треугольники ΔSOB и ΔS₁OB имеют общий катет ОВ и равные острые углы 3 и 4, следовательно, эти треугольники равны по стороне и двум прилежащим к катету углам. Это означает, что SO = OS₁, то есть точка S₁ расположена симметрично точке S относительно зеркала.

Для того чтобы найти изображение предмета АВ в плоском зеркале, достаточно опустить перпендикуляры из крайних точек предмета на зеркало и, продолжив их за пределы зеркала, отложить за ним расстояние, равное расстоянию от зеркала до крайней точки предмета (рис. 1.9). Это изображение будет мнимым и в натуральную величину. Размеры и взаимное расположение предметов сохраняются, но при этом в зеркале левая и правая стороны у изображения меняются местами по сравнению с самим предметом. Параллельность падающих на плоское зеркало световых лучей после отражения также не нарушается.

Рис. 1.9. Изображение предмета в плоском зеркале.

В технике часто применяют зеркала со сложной кривой отражающей поверхностью, например, сферические зеркала. Сферическое зеркало – это поверхность тела, имеющая форму сферического сегмента и зеркально отражающая свет. Параллельность лучей при отражении от таких поверхностей нарушается. Зеркало называют вогнутым, если лучи отражаются от внутренней поверхности сферического сегмента. Параллельные световые лучи после отражения от такой поверхности собираются в одну точку, поэтому вогнутое зеркало называют собирающим. Если лучи отражаются от наружной поверхности зеркала, то оно будет выпуклым. Параллельные световые лучи рассеиваются в разные стороны, поэтому выпуклое зеркало называют рассеивающим.

Какие тела дают рассеянное отражение

Гипермаркет знаний>>Физика>>Физика 7 класс>> Плоское зеркало. Зеркальное и рассеянное отражение света

• Помните мультфильм (сказку) о Крошке Еноте, который хотел доб­раться на другой берег пруда, но ужасно боялся Того, Кто Сидит в Пру­ду? Что только Енот ни делал: и грозил ему кулаком, и замахивался палкой — все напрасно. Каждый раз Тот, Кто Сидит в Пруду, отвечал Крошке тем же. И только улыбка решила все проблемы. В ответ на улыбку Крошки Енота Тот, Кто Сидит в Пруду, тоже улыбнулся. Вы, конечно, догадались, что в пруду Енот видел свое отражение.

1. Строим изображение в плоском зеркале

Каждый раз, подходя к зеркалу, мы, как и Крошка Енот, видим в нем своего «двой­ника». Конечно, никакого «двойника» там нет — мы говорим, что видим в зеркале свое изображение.

Рассмотрим, как образуется изображение в плоском зеркале.

Пусть из точечного источника света S на поверхность плоского зеркала падает расходя­щийся пучок света. Из множества падающих лучей выделим лучи SA, SB, SC (рис. 3.24).

Пользуясь законами отражения света, по­строим отраженные лучи AA₁, BB₁ , CC₁. Эти лучи пойдут расходящимся пучком. Если продолжить их в противоположном направлении, за зеркало, все они пересекутся в одной точ­ке — S₁, расположенной за зеркалом.

Нам будет казаться, что эти лучи выходят из точки S₁, хотя в действительности никакого источника света в точке S1 не существует. По­этому точку S₁ называют мнимым изображени­ем точки S. Плоское зеркало всегда дает мни­мое изображение. (Действительное изображение можно получить, например, с помощью собирающей линзы, с которой вы познакомитесь немного позже, или маленького отверстия.)

Рис.3. 24. Получение изображе­ния точечного источника света S в плоском зеркале

2. Изучаем изображение в плоском зеркале

Проведем опыт, с помощью которого вы­ясним, как расположены предмет и его изоб­ражение относительно зеркала. Пусть в роли зеркала будет плоское стекло, закрепленное вертикально.

Рис. 3.25. Опыт, показывающий особенности изображения предмета в плоском зеркале

С одной сторо­ны стекла установим горящую свечу (в стекле появится ее изображение), а с другой — точно такую же, но не зажженную (рис. 3.25, а). Передви­гая незажженную свечу, найдем такое ее расположение, что эта свеча, если смотреть на нее сквозь стекло, будет казаться горящей (рис. 3.25, б). В этом случае незажженная свеча окажется в месте, где наблюдается изображение в стекле зажженной свечи.

Схематично изобразим на бумаге местоположение стекла (прямая MN), зажженной и незажженной свечей: S — зажженная свеча, S₁ — неза­жженная свеча (точка S₁ в нашем случае показывает также местоположе­ние изображения зажженной свечи) (рис. 3.25, в). Если теперь соединить точки S и S₁ и провести необходимые измерения, то убедимся, что пря­мая MN перпендикулярна отрезку SS₁, а длина отрезка SO равна длине отрезка S₁O .

Благодаря описанному опыту (а также множеству других, направлен­ных на изучение процесса отражения света) можно установить общие ха­рактеристики изображений в плоских зеркалах:

1) плоское зеркало дает мнимое изображение предмета;

2) изображение предмета в плоском зеркале равно по размеру самому предмету и расположено на том же расстоянии от зеркала, что и предмет;

3) прямая, которая совмещает точку на предмете с соответствую­щей ей точкой на изображении предмета в зеркале, перпендикулярна поверхности зеркала.

3. Различаем зеркальное и рассеянное отражение света

Вечером, когда в комнате горит свет, мы можем видеть свое изображение в оконном стекле. Ho изображение исчезает, если задернуть шторы: глядя на ткань, мы своего изображения не увидим. Ho чем в этом случае отличается штора от стек­ла и почему на ней нельзя увидеть свое изображение?

Ответ на эти вопросы связан по меньшей мере с двумя физическими явления­ми. Первое из них — отражение света . Чтобы появилось изображение, свет должен отразиться от поверхности зеркально. После зеркального отражения света, посту­пающего от точечного источника S, продолжения отраженных лучей соберутся в одной точке S₁ , которая и будет изображением точки S (рис. 3.26, а). Такой вид отражения возможен не от всех поверхностей, а только от очень гладких. Такая поверхность отражения называется зеркальной (рис. 3.26, б, в). Кроме обычного зер­кала, примерами зеркальных поверхностей являются стекла автомобилей, витрин магазинов, полированная мебель, ложки и лезвия ножей из нержавеющей стали, спокойная поверхность воды (как в случае с Крошкой Енотом) и т. п.

Если свет отражается от неровной, шероховатой поверхности, то такое отраже­ние называют рассеянным. В этом случае отраженные лучи никогда не сойдутся в одной точке и никогда не сойдутся в одной точке их продолжения (рис. 3.27, а). Таким образом, на такой поверхности нельзя получить изображение. Примеров поверхностей, которые рассеивают свет, разумеется, намного больше, чем зеркальных. Это и бетонная стена, и ствол дерева, и асфальтированное шоссе. Даже некоторые гладкие на ощупь поверхности, например кусок пластика или обложка книги (рис. 3.27, б, в), для света являются недостаточно гладкими, шероховатыми — свет отражается от таких поверхностей рассеянно.

[[Image:11.10-10.jpg|550px|Зеркальное отражение света . Рассеянное отражение света

Рис. 3.28 Использование плоских зеркал: а — применение зеркальной полосы в точных электроизмерительных приборах (в случае правильного отсчета стрелка и ее зеркальное изображение сливаются); 6 — калейдоскоп (многоразовое отражение в зеркалах мелких разноцветных стеклы­шек приводит к созданию необычайно красивых узоров, изменяющихся вследствие поворачива­ния калейдоскопа); в — зеркало (зрительно расширяет пространство)

Другое физическое явление, влияющее на возможность видеть изображение предметов с помощью любых физических тел, — это поглощение света. Оказыва­ется, свет может не только отражаться от физических тел, но и поглощаться ими. Наилучший отражатель света — зеркало: оно отражает более 90 % света, падаю­щего на него. Хорошими отражателями являются также тела белого цвета. Именно поэтому в солнечный зимний день, когда все вокруг бело от снега, мы жмуримся, защищая глаза от яркого света. А вот черная поверхность поглощает практически весь свет, и, например, на черный бархат можно смотреть не жмурясь даже при очень ярком освещении.

Белый лист хорошо отражает свет, но мы не видим в нем своего изображения, так как поверхность бумаги шероховатая, значит, в этом случае мы имеем дело с рас­сеянным отражением света. А вот поверхность черного автомобиля в основном погло­щает свет, но некоторую его часть отражает, причем зеркально, так как поверхность автомобиля полированная, т. е. довольно гладкая. Именно поэтому мы можем видеть свое изображение, правда, не очень яркое, в поверхности черного автомобиля.

Зеркальные поверхности широко используются еще с глубокой древности. Не­которые из примеров применения зеркал сегодня показаны на рис. 3.28.

4. Учимся решать задачи

Задача 1. Предмет был расположен на расстоянии 30 см от плоского зеркала (положение I). Потом предмет передвинули от зеркала на 10 см в направлении, перпендикулярном поверхности зеркала, и на 15 см — параллельно ей (положение 2). Каким было расстояние между предметом и его изображением в положении предмета I и каким оно стало в положении 2?

Задача 2. На рис. 3.31. схематически изображен предмет BC и зеркало NM. Найдите графически область, из которой изображение предмета видно полностью.

Анализ физической проблемы

Чтобы видеть изображение определенной точки предмета в зеркале, необходимо, чтобы в глаз наблюдателя отразилась хотя бы часть из тех лу­чей, которые падают из этой точки на зеркало.

В нашем случае в глаз должны отразиться лучи, выходящие из крайних точек предмета BC (понятно, что при этом условии в глаз отражаются и лучи, выходящие из всех остальных точек предмета).

Решение и анализ результатов

1. Построим лучи BM и BN, которые падают на крайние точки зерка­ла MN из точки В (рис. 3.32, а). Эти лучи ограничивают пучок всех лучей, которые после отражения в зеркале пойдут расходящимся пучком и дадут на своем продолжении точку B₁, которая является изображением точки В в плоском зеркале. Область, ограниченная поверхностью зеркала и лучами, отраженными от крайних точек зеркала (луче MA и NF), и будет областью, из которой видно изображения B₁ точки В в зеркале.

2. Аналогично построив изображение C₁ точки С в зеркале, найдем об­ласть, из которой видно это изображение (рис. 3.32, б).

3. Видеть изображение всего предмета наблюдатель может только в том случае, если в его глаз попадают лучи, которые дают оба изображения — B₁ и C₁ (рис. 3.32, в). Итак, оранжевая область — это область, из которой изображение предмета видно полностью.

Изображение предмета в плоском зеркале является мнимым, равным по размерам предмету, расположенному на таком же расстоянии от зеркала, что и сам предмет.

Различают зеркальное и рассеянное отражения света. В случае зеркаль­ного отражения мы можем видеть изображение предмета в зеркале, в слу­чае рассеянного отражения изображение не наблюдается.

1. Какое отражение света называется зеркальным?

2. В каком слу­чае изображение называют мнимым?

3. Каковы характеристики изображения предмета в плоском зеркале?

4 . Чем рассеянное отра­жение света отличается от зеркального?

1. Человек стоит на расстоянии 1,5 м от плоского зеркала. На каком расстоянии от человека расположено его изображение? Охаракте­ризуйте это изображение.

2. Водитель автомобиля, взглянув в зеркало заднего обзора, увидел в нем пассажира, сидящего на заднем сиденье. Может ли пассажир в этот момент, глядя в то же зеркало, увидеть водителя?

3. Вы направляетесь к зеркальной витрине со скоростью 4 км/ч. С ка­кой скоростью к вам приближается ваше изображение? На сколько сократится расстояние между вами и вашим изображением, когда вы пройдете 2 м?

4.. У щенка, который сидит перед зеркалом, поднято правое ухо. Какое ухо поднято у изображения щенка в зеркале?

5. На рисунке изображена светящаяся точ­ка S и зеркало MN. Постройте изображе­ние точки в зеркале, укажите область, из которой видно это изображение. Какие изменения будут наблюдаться, если зер­кало постепенно заслонять непрозрачным экраном?

6. Постройте изображение отрезка AB в плос­ком зеркале MN (см. рисунок). Найдите графически область, из которой отрезок видно полностью.

7. Зимой, когда земля покрыта снегом, лунные ночи намного светлее, чем летом. Почему?

8. Почему ночью в свете фар автомобиля лужа на асфальте кажется водителю темным пятном на более светлом фоне?

9 .Представьте, что поверхности всех тел отражают свет зеркально. Что бы мы увидели вокруг?

• Экспериментальное задание

Возьмите любой предмет (например карандаш) и два плоских зерка­ла. Расположите зеркала под прямым углом преломляющими поверхнос­тями друг к другу и положите между ними предмет. Выясните, сколько изображений предмета можно получить с помощью такой системы зеркал. Результат опыта объясните с помощью схематического рисунка. Как будет изменяться количество изображений предмета в случае увеличения (умень­шения) угла между зеркалами?

• Физик и техника в Украине

Крымская (Симеизская) обсерватория

В начале XX века астрономия вплотную подошла к изу­чению физической природы звезд. Возникла новая область науки — астрофизика. Тем не менее выяснилось, что для ас­трофизических исследований главная обсерватория Россий­ской империи (Пулковская в Петербурге) является непри­годной из-за погодных условий: темными зимними ночами небо почти всегда закрыто тучами, а летом, в период «белых ночей», оно настолько светлое, что невозможно применить основной метод астрофизики — спектроскопию звезд.

Поэтому была создана обсерватория на юге — Крымс­кая (Симеизская). Сначала основным направлением ее ра­боты было наблюдение малых планет. Хотя обсерватория в Симеизе имела очень маленький астрограф, по числу наблюдений малых планет и открытых астероидов она за­нимала второе место в мире, уступая лишь Гейдельбергской обсерватории (Германия).

После Второй мировой войны главным телескопом обсерватории стал рефлектор с зер­калом диаметром 2,5 м. Он начал работать в 1961 году и со временем получил имя своего разработчика — академика Г. А. Шайна. Успешная работа автоматических систем на телескопе Шайна и других телескопах Крымской обсерватории привела к идее создания полностью авто­матизированного телескопа с зеркалом диаметром 1,25 м, введенного в действие в 1980 году.

Ныне обсерватория принимает участие в международной программе «Спектр», исследова­ние которой охватывают очень широкий диапазон волн — от рентгеновских до радиоволн.

Физика. 7 класс: Учебник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кирюхин, Е. А. Кирюхина. — X.: Издательство «Ранок», 2007. — 192 с.: ил.

Содержание урока   конспект урока и опорный каркас   презентация урока   интерактивные технологии   акселеративные методы обучения Практика   тесты, тестирование онлайн   задачи и упражнения   домашние задания   практикумы и тренинги   вопросы для дискуссий в классе Иллюстрации   видео- и аудиоматериалы   фотографии, картинки   графики, таблицы, схемы   комиксы, притчи, поговорки, кроссворды, анекдоты, приколы, цитаты Дополнения   рефераты   шпаргалки   фишки для любознательных   статьи (МАН)   литература основная и дополнительная   словарь терминов Совершенствование учебников и уроков   исправление ошибок в учебнике   замена устаревших знаний новыми Только для учителей   календарные планы   учебные программы   методические рекомендации   обсуждения   Идеальные уроки-кейсы 

Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь — Образовательный форум.

Различие между белым и зеркальным?

Белые предметы отражают ВЕСЬ спект цвета в Свете. Зеркало же Отражает Свет полностью. ТАК что такого не доотражают белые предметы что мы их видим белыми а не зеркальными?

Лучший ответ

И то и другое отражает весь свет полностью, вопрос — куда? Белый предмерт рассеивает падающий свет хаотически, а зеркало — строго в одном направлении. Собственно если зеркальный предмет мелко измельчить — то порошок будет белым.

Остальные ответы
У меня возникла мысль блест и прозрачность. Это первое что пришло в голову, а так я не знаю.
Насколько помню, зеркало просто не так сильно рассеивает принятые цвета.
Зеркало еще и ФАЗУ сохраняет, вернее на 180° поворачивает.

Зеркало даёт направленное отражение (диаграмма направленности очень острая) , а белое отражает куда попало, остальная разница не суть

Различие происходит от характера отражений. Направим на обе поверхности — зеркальную и матовую — параллельный пучок света (все лучи идут параллельно) .
Зеркальная поверхность направляет все отраженные лучи под одним и тем же углом, по закону «угол отражения равен углу падения». Весь свет после отражения уйдет в одну сторону.
Матовая поверхность отражает лучи во все стороны, хаотично. Это видно и непосредственно: белую поверхность мы видим белой из любой точки, в отличие от потока света, отраженного от зеркала.
Если источник света «точечный» (небольшой по размеру) , то лучи, отраженные от зеркала, расходятся под вполне определёнными углами, и «за зеркалом» возникает изображение источника (на самом деле — мнимое) .
Лучи от такого же источника, падая на матовую поверхность, отражаются хаотически равномерно во все стороны, и изображения не получается, а только ровный рассеянный свет. Если белая поверхность сверху все же довольно гладкая, то возникает преимущественное направление рассеянного света, и какая-то часть световой энергии отражается более-менее по закону отражения. Этим свойством пользуются, например, в фотографии, ставя отражающие белые матовые экраны для подсветки предметов с боков.

Есть два вида отражения: зеркальное и диффузное.
При зеркальном весь падающий на поверхность свет отражается под тем же углом, под которым падает на поверхность.
При диффузном — свет рассеивается во все стороны. Обуславливается это микрошероховатостью присущей любой поверхности.
В большинстве случаев оба эти вида отражения присутствуют вместе, в большей или меньшей степени.
У гладко отполированных предметов доля зеркального отражения значительно больше диффузного.
У шероховатых — превалирует диффузное отражение.
Возьмите зеркально отполированную деталь и потрите ее абразивной шкуркой — она перестанет отражать, и станет рассеивать.

А цвет рассеянного света определяется тем, какую часть спектра поверхность рассеивает, а какую поглощает. Белая штукатурка рассеивает практически все, что на нее падает. А Листва деревьев, например, рассеивает сине-зеленую часть спектра, и поглощает все остальное.