Фізика. 9 клас. Сиротюк

§ 11. Відбивання світла. Закон відбивання світла. Плоске дзеркало

Коли світло падає на поверхню якого-небудь тіла, частина світла відбивається від поверхні і поширюється у просторі. Таке явище називають відбиванням світла.

Поверхні тіл можуть бути гладкими або шорсткими. Коли, перебуваючи в кімнаті, ми дивимося на шорстку поверхню, наприклад на поверхню стола, підлоги, стіни, ми бачимо цю поверхню. А ось поверхня чистого дзеркала невидима, зате у дзеркалі видно зображення предметів (мал. 118). Якщо поверхню дзеркала послідовно покривати шарами розведеної у воді крейди, зображення врешті-решт зникне, і ми спостерігатимемо шорстку поверхню - шар крейди. Ретельно відполірувавши одну з граней мідного бруска, ми можемо зробити його поверхню дзеркальною. Існують також і природні дзеркальні поверхні, наприклад спокійна водна поверхня озера (мал. 119).

Мал. 118

Мал. 119

Розглянемо, як світло відбивається від дзеркальної поверхні.

Дослід. За допомогою спеціального приладу (мал. 120, а) направимо на дзеркальну поверхню в точку О пучок світла так, щоб промінь світла ОА (мал. 120, б) лежав у площині приладу. Дійшовши до поверхні, пучок світла змінює напрямок свого поширення - відбувається відбивання світла.

Мал. 120

У результаті досліду побачимо, що відбитий промінь світла ОВ також лежить у площині приладу. Змінюватимемо напрямок падаючого променя світла, пересуваючи джерело світла, при цьому буде змінюватися і напрямок відбитого променя світла зі збереженням усіх його властивостей. Але обидва промені світла завжди лежатимуть у площині приладу. Таким чином, ми встановили перший закон відбивання світла.

Промінь світла падаючий, промінь світла відбитий і перпендикуляр, проведений у точку падіння світла, лежать в одній площині.

Цей дослід дає нам змогу встановити і другий закон відбивання світла.

Пряма MN - дзеркальна поверхня, АО - падаючий промінь світла, ОВ - відбитий промінь світла, ОС - перпендикуляр до поверхні в точці падіння світла. Кут, утворений падаючим променем світла і перпендикуляром ОС, називають кутом падіння світла. Його позначають літерою α (альфа). Кут, утворений відбитим променем світла ОВ і перпендикуляром ОС, називають кутом відбивання світла. Його позначають літерою β (бета).

Вимірявши транспортиром кут падіння світла і кут відбивання світла, бачимо, що ці кути рівні між собою. Отже, ми встановили другий закон відбивання світла.

Кут відбивання променя світла дорівнює куту падіння променя світла.

Якщо поверхня дзеркала є площиною, таке дзеркало називають плоским дзеркалом.

Трапляється, що людина помиляється, покладаючися тільки на свої зорові відчуття. Наприклад, коли ми дивимося у дзеркало, нам здається, що предмети, які насправді розташовані перед дзеркалом, знаходяться за ним. Як це пояснити?

Справа в особливостях нашого зору і сприйняття. Ми маємо природжену здатність бачити будь-який предмет або його частини тільки у прямолінійному напрямку, по якому світло від джерела світла, наприклад свічки, або освітленого предмета безпосередньо потрапляє в наші очі (мал. 121).

Дивлячися у плоске дзеркало, ми не дивимося на предмет, що знаходиться перед ним, проте світло від предмета все ж таки потрапляє в наші очі, відбившися від дзеркала. Тому в нашій свідомості виникає образ предмета. Оскільки відбите від дзеркала світло поширюється прямолінійно, нам здається, що ми бачимо предмет прямо перед нами, але не там, де він насправді знаходиться, а за дзеркалом. Малюнок 122 наочно це пояснює.

Мал. 121

Мал. 122

Тому кажуть, що у дзеркалі ми бачимо уявне пряме зображення предмета.

Дивлячися у дзеркало, ви бачите своє уявне зображення.

Зображення предмета у плоскому дзеркалі — уявне, пряме.

Розмістимо вертикально шматок плоского скла, яке виконуватиме роль дзеркала (мал. 123, а). Оскільки скло прозоре, ми бачимо предмети, що знаходяться за ним. Візьмемо дві свічки, запалимо одну з них і поставимо цю свічку перед склом. Як у дзеркалі, ми побачимо у склі зображення свічки, що горить. Другу свічку розмістимо з другого боку скла так, щоб здавалося, що вона також горить, і, таким чином, сумістимо другу свічку із зображенням першої. Виміряємо відстань між склом і кожною зі свічок (мал. 123, б). Виявляється, що ці відстані однакові.

Мал. 123

Предмет і його зображення у плоскому дзеркалі завжди розміщені на однаковій відстані від дзеркала.

Досліди показують, що висота зображення свічки дорівнює висоті самої свічки.

Розміри зображення предмета у плоскому дзеркалі дорівнюють розмірам самого предмета.

Зображення предмета у плоскому дзеркалі має ще одну особливість. Подивіться на зображення вашої лівої руки у плоскому дзеркалі. Пальці на зображенні розташовані так, ніби це є ваша права рука (мал. 124).

Усі розглянуті особливості зображення предмета у плоскому дзеркалі дають змогу зробити висновок: зображення предмета у плоскому дзеркалі симетричне самому предмету.

Спостереження. Підійдіть до дзеркала і подивіться на своє зображення. Ви бачите, що зображення вашого тіла має ті самі розміри, що й ви самі. Відійдіть від дзеркала або підійдіть до нього ближче. Ваше зображення переміститься на ту саму відстань. Підніміть ліву руку. Ваше зображення підніме праву руку.

У плоскому дзеркалі ви бачите зображення предметів, що мало відрізняються від самих предметів. Це пояснюється тим, що дзеркало відбиває від 70 до 90 % падаючого на нього світла, а його поверхня плоска і гладка.

Мал. 124

Білий папір або сніг також відбивають значну частину світла - до 85 %, але, дивлячися на чистий аркуш паперу, ви не побачите зображень яких-небудь предметів, що знаходяться поряд, а тільки рівну білу поверхню. Отже, світло відбивається не тільки від дзеркальних поверхонь. Промені світла відбиваються від будь-якого предмета, який не пропускає світла. Якщо поверхня предмета шорстка (нерівна або матова), окремі світлові промені відбиваються від неї не в одному, а в різних напрямках (мал. 125). Таке світло називають розсіяним, а поверхню - розсіювальною.

Мал. 125

Завдяки розсіяному світлу ми бачимо предмети і в тих місцях, куди прямі сонячні промені не проникають, наприклад у кімнаті: сюди найчастіше потрапляє сонячне світло, розсіяне хмарами, будинками, деревами.

ЗАПИТАННЯ ДО ВИВЧЕНОГО

  • 1. Що таке відбивання світла?
  • 2. Які закони відбивання світла ви знаєте? Сформулюйте їх.
  • 3. Яке дзеркало називають плоским?
  • 4. Які особливості має зображення предмета у плоскому дзеркалі?
  • 5. Чому шорсткі поверхні розсіюють світло, а від дзеркальних воно майже повністю відбивається?