Оптика
Геометрическая оптика

Прямолинейное распространение. Отражение. Зеркало

Мякишев «Физика 11», геометрическая оптика
◆

Что нужно помнить из 7–9 класса

база 7–9 класса
В однородной среде свет идёт по прямой. Угол отражения равен углу падения, оба отсчитываются от перпендикуляра.
Короткое напоминание2

Точечный источник даёт резкую тень, протяжённый добавляет полутень.

Изображение в плоском зеркале мнимое, того же размера, на том же расстоянии за зеркалом.

Подробно — в уроке ОГЭ
1

Свет идёт по прямой

В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Отсюда сразу получаются тень и полутень.
Откуда берётся полутень3

Точечный источник даёт только резкую тень: в каждую точку экрана свет либо приходит, либо нет.

Протяжённый источник добавляет полутень — область, куда свет приходит от части источника, но не от всего.

Тем же объясняются солнечные и лунные затмения: это тень одного тела на другом.

2

Закон отражения

Угол отражения равен углу падения. Оба отсчитываются от перпендикуляра к поверхности, а не от самой поверхности.
перпендикулярпадающийотражённыйαβα = β, углы от перпендикуляра, а не от зеркала
Полная формулировка2

Падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр, восставленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Это часть закона, а не отдельный факт.

При падении по нормали (угол 0°) луч возвращается точно назад.

Углы только от нормали. Если в условии дан угол между лучом и зеркалом, угол падения равен 90° минус этот угол. Переводи прежде, чем считать.
⚗
Опыт в Физлабе
Луч и углы отражения
Крути угол падения и следи за обеими дугами — они всегда равны.
Открыть опыт
3

Изображение в плоском зеркале

Изображение мнимое, прямое, в натуральную величину, на том же расстоянии за зеркалом, что и предмет перед ним.
предметизображениев глазdd
Почему мнимое и почему не растёт3

За зеркалом лучей нет — туда сходятся только продолжения отражённых лучей. Поэтому изображение нельзя поймать на экран.

Размер изображения всегда равен размеру предмета. Приближаясь к зеркалу, ты видишь себя крупнее только потому, что подходишь ближе к изображению — само оно не меняется.

Расстояние от предмета до изображения равно удвоенному расстоянию до зеркала.

⚗
Опыт в Физлабе
Изображение в плоском зеркале
Двигай предмет и сравнивай оба расстояния.
Открыть опыт
4

Зеркало в половину роста и поворот зеркала

сверх экзамена
Чтобы видеть себя целиком, достаточно зеркала высотой в половину роста — и это не зависит от того, как далеко ты стоишь.
Два классических результата2

Луч от макушки и луч от ног попадают в глаз, отразившись от точек, отстоящих друг от друга ровно на половину роста. Отойдёшь дальше — углы изменятся, но нужный кусок зеркала останется тем же.

При повороте зеркала на угол α\alpha отражённый луч поворачивается на 2α2\alpha: нормаль повернулась на α\alpha, значит на α\alpha изменился и угол падения, и угол отражения.

Разобранные примеры
Луч падает на плоское зеркало под углом 30∘30^\circ к поверхности. Найдите угол отражения.разбор
  1. Углы падения и отражения отсчитывают от ПЕРПЕНДИКУЛЯРА, а не от поверхности.
  2. Угол падения =90∘−30∘=60∘=90^\circ-30^\circ=60^\circ.
  3. Угол отражения тоже 60∘60^\circ.
Ответ: 60∘60^\circ
Человек стоит в 22 м от плоского зеркала. На каком расстоянии от него изображение?разбор
  1. Изображение в плоском зеркале мнимое, прямое, равное по размеру.
  2. Оно расположено за зеркалом на том же расстоянии — 22 м.
  3. Расстояние между человеком и изображением 44 м.
Ответ: 44 м
Преломление. Полное внутре…