Тема урока: «Мир зеркала» (стр. 3 )

2-ой корреспондент: Теперь пора узнать, какие же бывают зеркала?

1-ый корреспондент: И, какими свойствами обладают?

2-ой корреспондент: Обратимся к группе «физиков», нам необходима их помощь.

1-ый физик: (рассказ сопровождается демонстрацией зеркал: плоского, вогнутого, выпуклого – новогодние шарики) Рассмотрите свое изображение в новогодних шариках. Почему изображение получается таким забавным?

1-ый корреспондент: Поверхность выпуклая.

1-ый физик: Да, наряду с плоскими зеркалами, которыми мы обычно пользуемся, существуют вогнутые и выпуклые.

Плоским зеркалом называют плоскую поверхность, отражающую свет. Изображение предмета в плоском зеркале образуется за зеркалом, то есть там, где предмета нет на самом деле. Как это получается?

Пусть из точечного источника света S падают на зеркало МN расходящиеся лучи SO, SO1, SO2. По закону отражения луч SO отражается от зеркала под углом 0 градусов; луч SO1 – под углом отражения равен углу падения; луч SO2 – отражается под углом отражения и равен углу падения. В глаз попадает расходящийся пучок света. Если продолжить отражение луча за зеркало, то они сойдутся в точке S1. В глаз попадет расходящийся пучок света, исходящий как будто бы из точки S1. Эта точка называется мнимым изображением точки S.

Как располагается источник света и его мнимое изображение относительно зеркала можно доказать пользуясь равенством треугольников, что S1O = OS. Это значит, что изображение предмета находится на таком же расстоянии за зеркалом, на каком предмет расположен перед зеркалом.

Качество зеркала тем выше, чем ближе форма его поверхности, к математически правильной. Максимально допустимая величина микро-неровностей поверхности определяется назначением зеркала: для астрономических и некоторых лазерных зеркал она не должна превышать 0,1 наименьшей длины лямбды минимально падающего на зеркало излучения.

1-ый корреспондент: Почему поверхности одних предметов отражают свет хорошо, а других – так себе? Почему одни выглядят зеркальными, а другие – матовыми? Наверное, дело заключается в том, насколько хорошо эти поверхности отполированы?

1-ый физик: Действительно, посмотрите внимательно на устройство самого обычного зеркала (демонстрация плоского зеркала). Ведь это не что иное, как плоское стекло, покрытое с одной стороны ровной, будто отшлифованной, металлической пленкой. Благодаря стеклу, это поверхность металла может долго сохраняться плоской и отлично выполнять роль, как говорят, прямого зеркала.

А теперь взглянем на плоскость фанерной двери, окрашенной белой краской (дверь кабинета). Она, конечно же, кажется нам светлой, но согласитесь, что никакого зеркального эффекта нет.

Всмотревшись, а еще лучше поводив пальцем по поверхности фанеры, мы убедимся в ее шероховатости. Значит, падающий на неё свет частично отражается в разные стороны. Иными словами свет рассеивается.

Надо не забыть о том, что свет может и поглощается. Хорошее зеркало даже в ячный жаркий день не нагреется, отразив почти все лучи. А белая ткань, несмотря на то, что рассеет, отразит в разные стороны многие из падающих на нее лучей, часть из них все же поглотит и немного нагреется. А уж про темную ткань и говорить не приходится.

Положение оптического изображения, даваемого зеркалом, может быть определено по законам геометрической оптики, оно зависит от формы поверхности зеркала и положения изображаемого предмета.

Когда-то наблюдения за обычными солнечными «зайчиками» навели на открытие закона отражения света. Звучит этот закон, довольно просто: под каким углом лучик на зеркало падает, под таким и отражается. Чуть наклоним зеркало и отраженный лучик так же отклониться в сторону.

Благодаря таким свойствам отражения мы можем увидеть себя в зеркале. Если зеркало ровное, то наше изображение в нем будет таким же, как мы, то есть не искаженным. Но вспомните «комнату смеха» - стоит изогнуть поверхность зеркала, как изображение предметов в нем приобретают невероятные очертания. В полном соответствии с законом отражения разные участки кривого зеркала создают каждый свое изображение, их становится много, и они причудливым образом накладываются друг на друга.

Использование закона отражения света позволило людям не только развлекать друг друга, но и создать много полезных и важных приборов.

2-ой корреспондент: Мы подошли к вопросу: где используются зеркала?

2-ой физик: Зеркала используются в науке, технике и медицине. Свойство изогнутых зеркал концентрировать, фокусировать световые лучи широко используется, например, в телескопе. Разве он не собирает с большой площади своего «глаза» - объектива «урожай» световых лучей от далекой звезды? Фокусируя их с помощью вогнутого зеркала, он усиливает светимость звезды и позволяет нам ее разглядеть. Если в фокусе подобного зеркала разместить источник света, то их лучи, отразившись от зеркала, выйдут из него ровным и мощным пучком.

А если направить лучи не на вогнутую, а на выпуклую сторону зеркала? Легко догадаться, что тогда лучи будут не собираться вместе, а, напротив, рассеиваться.

Выпуклые зеркала, используемые водителями, позволяют расширить сектор обзора – в них видно больше предметов. Вам, наверное, попадались такие зеркала на перронах станции метро у головного вагона?

Зеркала, применяемые в сочетании с линзами, образуют группу зеркально-линзовых систем.

Зеркала с изогнутой поверхностью используются в прожекторах кораблей, маяках, фары машин, в микроскопах.

Как вести наблюдение за полем боя солдату, сидящему в окопе, если пули свистят так, что не высунуть и головы? Как узнать капитану подлодки, не выдав ее присутствия, что происходит на поверхности моря? Разумеется, вы вспомнили про перископ. Этот прибор легко сделать самим с помощью двух зеркал.

Зеркала применяют для дополнительной подсветки, например, при киносъемке. Отражающие свойства плоских зеркал используют в видоискателях фотоаппаратов и съемочных камер.

В медицине из зеркал наиболее распространен лобный рефлектор – вогнутое зеркало с отверстием посередине, предназначенное для направления узкого пучка света внутрь глаза, уха, носа, глотки и гортани. Зеркала многообразных ко6нструкций и форм применяют также для исследований в стоматологии, хирургии и т. д.

2-ой корреспондент: А еще, зеркала помогают нам рассмотреть себя, причем с разных сторон. Выпускают даже трехстворчатые зеркала, благодаря которым мы можем увидеть, как выглядим сбоку. А в парикмахерских, бывает, с помощью второго зеркала вам покажут, хорошо ли подстрижен ваш затылок.

В старинных замках устраивали целые системы зеркал, предающих изображение людей из одной комнаты в другую.

1-ый корреспондент: Мы, современные люди, так привыкли к зеркалам, что на них иногда не обращаем внимания. А ведь было время, когда зеркало казалось чудом, когда оно ценилось на вес золота. Зеркало вставляли в кольца и серьги вместо драгоценных камней. Зеркалами украшали жилища. Шкафы, кровати, даже столы были в зеркалах. В богатых домах были даже зеркальные комнаты – стены, потолки, двери – все из зеркал. Знатные дамы заказывали себе платья, обшитые кусочками зеркала.

2-ой корреспондент: А традиция гадать с помощью зеркал? Требуется помощь «литераторов».

Существует много методов гадания с применением зеркала. Самые известные – с помощью двух зеркал и свечи или с помощью одного зеркала и свечи. Святочные гадания на жениха известны с давних времен. И сейчас гадают таким образом, кто в шутку, а кто и всерьез. И даже то, что начинается как шутка, становится, чем то серьезным и настоящим, когда перед тобой в темноте разворачивается бесконечный зеркальный коридор.

1-ый корреспондент: Конечно, в каждой стране существуют свои поверья, приметы и гадания, связанные с зеркалами. Все легенды объединяет одно: к зеркалу относятся с опаской, видя в нем предмет магический, таинственный, волшебный.

2-ой корреспондент: Вот-вот, здесь скорее больше сказочного вымысла, чем правды.

Хотя…, я люблю сказки. Давайте вспомним, в каких из них упоминается зеркало?

Литератор читает отрывки из литературных произведений:

«Королевство кривых зеркал»

«Сказка о мертвой царевне и семи богатырях»

«Снежная королева»

«Стеклянная история»

Л. Кэрролл «Алиса в зазеркалье».

1-ый корреспондент: Льюис Кэрролл был математиком. Интересно, а какие законы зазеркалья он описал в своей бессмертной книге «Алиса в зазеркалье»? Я читал эту книгу, но, там все так запутано.

2-ой корреспондент: Давай попросим группу «математиков» внести ясность в этот вопрос.

1-ый математик: В зеркале все предметы «переворачиваются», предстают обращенными. Если вы протяните своему отражению правую руку, то увидите, что оно протягивают вам левую. Вот что пишет Кэрролл: «… я тебе расскажу все, что знаю про Зазеркальный дом. Во-первых, там есть вот эта комната, которая начинается прямо за стеклом. Она совсем такая же, как наша гостиная…только все там наоборот!».

Но, почему в своем зеркальном отражении мы видим, что зеркало меняет левую и правую стороны, но не меняет верх и низ, хотя, по условиям симметрии, меняться должны все направления?

Оказывается, когда ми стоим перед зеркалом, то мысленно как бы обходим его с боку и становимся за ним. Поэтому меняется правое с левым. А вот если представить, что мы перевалились с зеркала сверху, что бы голова была внизу, то тогда, казалось бы, что поменялись верх и низ, а левое и правое остались на месте. Нормальный человек, естественно, скорее «обойдет» зеркало, чем будет «переваливаться» через него.

Законы движения в зазеркалье так же вывернуты, как и неподвижные отражения. В самом деле, коль скоро в ответ на помахивание правой рукой отражение машет левой, то, если вы желаете попасть в какое – то место в зазеркалье, нужно идти прямо в противоположную сторону. Маленькая героиня Кэрролла этого не знала, поэтому «куда бы она не шла, где бы не сворачивала, всякий раз, хоть убей, она выходила снова к дому». И только пойдя в противоположном направлении, она вышла туда, куда хотела.

2-ой математик: Но выбор направления – это еще не все. Любопытнее другое. В нашем мире скорость есть частное от деления расстояния на время, то есть V=S/t. В зазеркальном мире все наоборот! Там V=t/S! Кэрролл был не просто сказочником, а математиком, рассказывающим сказку, и смог предвосхитить Эйнштейна: «самое удивительное было то, что деревья не бежали, как следовало ожидать, им навстречу; как не стремительно неслись Алиса и Королева, они не оставляли их позади… «Далеко еще?» - с трудом выговорила наконец Алиса. «Не еще, а уже! – ответила Королева. – Мы пробежали мимо десять минут назад! Быстрее!»… Сложно двигаться в зазеркальном мире тому, кто привык к законам «предзеркалья». Это следствие закона движения, приведенного выше, - при большой скорости время велико, а расстояние мало. Чем выше скорость, тем меньше пройденное расстояние. Чем быстрее бежала Алиса во времени, тем более она оставалась на том же месте в пространстве.